(57)【要約】【課題】シャッタ羽根の外形端面に強化繊維の突出端が発生するのを抑えること。【解決手段】遮光羽根１１は、炭素繊維強化樹脂製の２枚の表材層１１ａと、炭素繊維強化樹脂製の中間層１１ｂとから成り、表材層１１ａの炭素繊維が羽根の長手方向ｘと同じ方向に延在しており、中間層１１ｂの炭素繊維が羽根の長手方向ｘと直交する方向ｙに延在している。表材層１１ａおよび中間層１１ｂのマトリックス樹脂は熱可塑性樹脂である。繊維強化複合板材から遮光羽根１１を打抜き加工する際に、ホットプレスを採用することにより熱可塑性樹脂を軟化させ、外形端面に突出する炭素繊維を熱可塑性樹脂と一体化させて繊維の突出端の発生を抑制する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と強化繊維とを有する繊維強化複合板材から羽根形状に加工されるシャッタ羽根であって、
前記羽根形状に加工される外形端面に加熱処理を施すことにより、前記外形端面に突出する前記強化繊維が前記熱可塑性樹脂と一体化されていることを特徴とするシャッタ羽根。
【請求項２】
請求項１に記載のシャッタ羽根であって、
前記繊維強化複合板材は、第１のマトリックス樹脂と強化繊維とを有する表材層と、第２のマトリックス樹脂と強化繊維とを有する中間層とを積層して成り、前記第１のマトリックス樹脂と前記第２のマトリックス樹脂とのうちの少なくとも一方が熱可塑性樹脂であることを特徴とするシャッタ羽根。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシャッタ羽根であって、
前記加熱処理は、羽根形状をホットプレスで打抜き加工して行われることを特徴とするシャッタ羽根。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のシャッタ羽根であって、
前記加熱処理は、前記熱可塑性樹脂の軟化点より高く溶融点より低い温度範囲で施されることを特徴とするシャッタ羽根。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のシャッタ羽根であって、
前記熱可塑性樹脂は、ウレタン成分を有することを特徴とするシャッタ羽根。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のシャッタ羽根を有することを特徴とするシャッタ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のシャッタ装置を有することを特徴とするカメラシステム。
【請求項８】
熱可塑性樹脂と強化繊維とを有する繊維強化複合板材から羽根形状に加工されるシャッタ羽根の製造方法であって、
前記羽根形状に加工される外形端面に加熱処理を施すことを特徴とするシャッタ羽根の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のシャッタ羽根の製造方法であって、
前記羽根形状をホットプレスで打抜き加工することを特徴とするシャッタ羽根の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラのフォーカルプレンシャッタに用いられるシャッタ羽根およびそのシャッタ羽根の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、精緻な画像や新しい映像表現に対するユーザーの要望に応えるため、シャッタスピードの高速化やシャッタの高精度化が求められている。また、デジタルカメラ用のフォーカルプレンシャッタでは、フィルム消費の心配をせずに済むので、銀塩フィルム用のカメラよりも必然的にシャッタレリーズ回数が多くなり、シャッタの耐久性も以前より強く求められている。これらの要求に応えるために、一部のフォーカルプレンシャッタの羽根材料には、強化繊維をマトリックス樹脂中に配した繊維強化複合材を用いている。シャッタ羽根の外形は直線と曲線から構成されており、繊維強化複合材を用いたシャッタ羽根は、通常、打抜き加工（プレス抜き）により大きな板状の素材から複数枚採取される。従来、繊維強化複合材の素材からシャッタ羽根を打抜き、その外形端面を研磨することにより、端面を平滑化して露光ムラを防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
繊維強化複合板材から打抜き加工により打抜かれたシャッタ羽根では、羽根外形の切断面（外形端面）に、マトリックス樹脂に覆われていない強化繊維の突出端の発生が見られることがある。このような突出端は、シャッタレリーズ回数の増加に伴って脱落し、これらの脱落物が撮像素子の受光面に付着すると、撮影画像に悪影響を及ぼす。上記の特許文献１の技術は、シャッタ羽根の外形端面を研磨して突出端を除去しているので、研磨作業に長時間を要するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）請求項１の発明は、熱可塑性樹脂と強化繊維とを有する繊維強化複合板材から羽根形状に加工されるシャッタ羽根であって、羽根形状に加工される外形端面に加熱処理を施すことにより、外形端面に突出する強化繊維が熱可塑性樹脂と一体化されていることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載のシャッタ羽根であって、繊維強化複合板材は、第１のマトリックス樹脂と強化繊維とを有する表材層と、第２のマトリックス樹脂と強化繊維とを有する中間層とを積層して成り、第１のマトリックス樹脂と第２のマトリックス樹脂とのうちの少なくとも一方が熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１または２に記載のシャッタ羽根であって、加熱処理は、羽根形状をホットプレスで打抜き加工して行われることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシャッタ羽根であって、加熱処理は、熱可塑性樹脂の軟化点より高く溶融点より低い温度範囲で施されることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシャッタ羽根であって、熱可塑性樹脂は、ウレタン成分を有することを特徴とする。
（６）請求項６の発明に係るシャッタ装置は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシャッタ羽根を有することを特徴とする。
（７）請求項７の発明に係るカメラシステムは、請求項６に記載のシャッタ装置を有することを特徴とする。
（８）請求項８の発明は、熱可塑性樹脂と強化繊維とを有する繊維強化複合板材から羽根形状に加工されるシャッタ羽根の製造方法であって、羽根形状に加工される外形端面に加熱処理を施すことを特徴とする。
（９）請求項９の発明は、請求項８に記載のシャッタ羽根の製造方法であって、羽根形状をホットプレスで打抜き加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、シャッタ羽根の外形端面に加熱処理を施して強化繊維の突出端の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるシャッタ羽根が組み込まれるフォーカルプレンシャッタの全体構成図である。図１（ａ）はシャッタがチャージされた状態、図１（ｂ）はシャッタが切られて開口窓が再び遮閉された露光動作終了状態を示す。なお、図１では、先幕１０，後幕２０および第１基板３０以外は図示を省略する。
【０００８】
図１（ａ），（ｂ）に示されるように、先幕１０は、４枚の遮光羽根１１〜１４と先幕主アーム１６と先幕従アーム１５とを含む。先幕主アーム１６は軸受孔１６ａ，１６ｂと４つの連結孔１６ｃとを有し、先幕従アーム１５は軸受孔１５ａと４つの連結孔１５ｃとを有する。先幕主アーム１６と先幕従アーム１５は、それぞれ４つの連結孔１６ｃ，１５ｃにカシメピン（不図示）を貫通させて４枚の遮光羽根１１〜１４を回転可能に軸支している。後幕２０は、４枚の遮光羽根２１〜２４と後幕主アーム２６と後幕従アーム２５とを含む。後幕２０も先幕１０と同様に、後幕主アーム２６は軸受孔２６ａ，２６ｂと４つの連結孔２６ｃとを有し、後幕従アーム２５は軸受孔２５ａと４つの連結孔２５ｃとを有し、後幕主アーム２６と後幕従アーム２５は、それぞれ４つの連結孔２６ｃ，２５ｃにカシメピン（不図示）を貫通させて４枚の遮光羽根２１〜２４を回転可能に軸支している。
【０００９】
図１（ａ）では、先幕１０の遮光羽根１１〜１４は、展開して第１基板３０に形成された開口窓３０ａを覆う遮蔽状態にあり、後幕２０の遮光羽根２１〜２４は、開口窓３０ａの上方に重なり合って開口窓３０ａを開放する開放状態にある。すなわち、先幕１０が遮蔽状態、後幕２０が開放状態にあって、露光を阻止している。
【００１０】
図１（ｂ）では、先幕１０の遮光羽根１１〜１４は、開口窓３０ａの下方に重なり合って開口窓３０ａを開放する開放状態にあり、後幕２０の遮光羽根２１〜２４は、展開して開口３０ａを覆う遮蔽状態にある。すなわち、先幕１０が開放状態、後幕２０が遮蔽状態にあって、露光を阻止している。
【００１１】
回動軸Ｘ１，Ｘ２は、第１基板３０に植設され、先幕従アーム１５の孔１５ａ，先幕主アーム１６の孔１６ａをそれぞれ貫通している。先幕従アーム１５、先幕主アーム１６は、回動軸Ｘ１、Ｘ２にそれぞれ回転可能に取り付けられ、平行リンク機構を構成する。駆動ピン３１は、第１基板３０のレンズ側（図１中、手前側）に取り付けられている不図示の駆動機構に設けられており、先幕主アーム１６の孔１６ｂを貫通している。
【００１２】
同様に、回動軸Ｘ３，Ｘ４は、第１基板３０に植設され、後幕従アーム２５の孔２５ａ，後幕主アーム２６の孔２６ａをそれぞれ貫通している。後幕従アーム２５、後幕主アーム２６は、回動軸Ｘ３、Ｘ４にそれぞれ回転可能に取り付けられ、平行リンク機構を構成する。駆動ピン３２も駆動ピン３１と同様に、不図示の駆動機構に設けられ、後幕主アーム２６の孔２６ｂを貫通している。
【００１３】
図１（ａ）のシャッタチャージ状態から図１（ｂ）の露光動作終了状態までのシャッタ動作は次の順番で行われる。先ず、チャージ状態の遮光羽根１１〜１４が先幕従アーム１５、先幕主アーム１６の回動により、開口窓３０ａの上から下へ走行して開口窓３０ａを開いていく。一定時間経過後に、開口窓３０ａの上方に畳まれていた遮光羽根２１〜２４が後幕従アーム２５、後幕主アーム２６の回動により、走行を開始しつつ展開して開口窓３０ａを覆っていく。走行の終了直前で、遮光羽根１１〜１４は、駆動ピン３１がブレーキ部材４１に衝突することにより停止し、遮光羽根２１〜２４は、駆動ピン３２がブレーキ部材４２に衝突することにより停止する。露光終了時には、遮光羽根１１〜１４は開口窓３０ａの下方で重なり合い、遮光羽根２１〜２４は開口窓３０ａを覆う。
【００１４】
この一連のシャッタ動作では、走行中に遮光羽根同士が擦れ合ったり、停止時に衝撃を受ける。繊維強化複合板材から羽根形状に打抜き加工される遮光羽根の場合、マトリックス樹脂に覆われていない強化繊維の端が外形端面から突出していると、このような突出端がシャッタレリーズ回数の増加に伴って脱落し、これらの脱落物が撮像素子の受光面に付着する恐れがある。本発明は、突出端の発生を防止することを目的とし、その結果として、撮像素子の受光面を清浄に保持する。
【００１５】
本実施の形態による遮光羽根１１〜１４および２１〜２４は、熱可塑性樹脂と強化繊維とを有する繊維強化複合板材から打抜き加工されたシャッタ羽根である。図２に示されるように、遮光羽根１１〜１４および２１〜２４はいずれも、曲線と直線から構成される外形形状を呈し、また、従アーム、主アームとの連結用の小孔１１１，１１２が２つづつ穿設されている。
【００１６】
図３は、実施の形態によるシャッタ羽根の構造を模式的に示す部分斜視図である。図３ではシャッタ羽根の代表として遮光羽根１１を示す。図３に示されるように、遮光羽根１１は、炭素繊維強化樹脂製の２枚の表材層１１ａと、炭素繊維強化樹脂製の中間層１１ｂとから成り、表材層１１ａの炭素繊維が羽根の長手方向ｘと同じ方向に延在しており、中間層１１ｂの炭素繊維が羽根の長手方向ｘと直交する方向ｙに延在している。このような３層構造を、繊維方向が羽根の長手方向に対してなす角度を用いて、表材層１１ａ（０°）／中間層１１ｂ（９０°）／表材層１１ａ（０°）と表記する。また、遮光羽根１１は、複合板材の厚さ方向を２等分する中面に対して面対称となっている。これは、材料特性を板材の表裏で同等とすることにより、平面性などの各種仕様を満足するためである。なお、上記の炭素繊維は連続繊維であるが、中間層１１ｂには短繊維を用いることもできる。また、炭素繊維の代わりに、芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）や超高分子量ポリエチレン繊維を用いてもよい。
【００１７】
繊維強化複合板材を構成するマトリックス樹脂には熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂は、一旦固化した後でも加熱により軟化状態としている間に成形（賦形）することができる樹脂である。このような樹脂としては、セルロイド、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、６−ナイロン、６，６−ナイロン、ＡＢＳ、ＡＳ樹脂、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリアミドエラストマー、アイオノマー、液晶ポリマー、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂、ＰＰＳ、変性ポリフェニレンオキサイド等の熱可塑性樹脂を使用できる。
【００１８】
図４は、実施の形態によるシャッタ羽根の形状加工を行うホットプレス機の要部の概略構成を示す断面図である。ホットプレス機は、上部金型５１と下部金型５２を備え、上部金型５１にはヒーター５１ａを内装し、下部金型５２にはヒーター５２ａを内装し、金型温度をコントロールできるように構成されている。下部金型５２に繊維強化複合板材１１０を載せ、矢印Ｐで示すように上部金型５１を下部金型５２に向けて下降させることにより遮光羽根１１を打抜く。このときの金型温度はマトリックス樹脂の軟化点より高く溶融点より低く設定される。繊維強化複合板材１１０を紙面垂直方向に断続的に移送しながらプレス抜きを行うことにより、１枚の繊維強化複合板材１１０から例えば２０〜３０枚の遮光羽根１１を打抜く。
【００１９】
図５は、実施の形態によるシャッタ羽根の外形端面近傍の部分断面図であり、図３に示したＩ−Ｉ線に沿ってＸ方向を見た断面（Ｙ−Ｚ面に平行）を表す。図５には、上述したような加熱金型で打抜き加工された遮光羽根１１の外形端面Ａと、比較のために、常温で打抜き加工された遮光羽根１１の外形端面Ｂ（一点鎖線で表す）とを示している。外形端面Ａ，Ｂは、Ｙ−Ｚ面に平行であるから、表材層１１ａの炭素繊維ＣＦ１とは直交し、中間層１１ｂの炭素繊維ＣＦ２とは平行となっている。
【００２０】
図示されるように、外形端面ＡもＢも、概ねシリンダー状の凹面形状を呈している。すなわち、Ｘ方向に沿って表材層１１ａよりも中間層１１ｂの方が凹んだ形状を呈している。常温で打抜き加工された遮光羽根１１の外形端面Ｂは外形端面Ａよりも深い凹面形状を呈している。そのため、中間層１１ｂの炭素繊維ＣＦ２の先端がマトリックス樹脂Ｍに覆われずに表面に突出端として露出し易くなる。また、表材層１１ａの炭素繊維ＣＦ１は、その繊維方向が外形端面Ｂと平行になっているので、中間層１１ｂの炭素繊維ＣＦ２に比べると表面に突出することは少ないが、プレス抜きによって炭素繊維ＣＦ２が切断され、その先端が外形端面に露出した場合には、マトリックス樹脂Ｍに覆われずに突出端となり易い。このような炭素繊維ＣＦ１、ＣＦ２の突出端は、繊維方向によって差異はあるが、外形端面Ｂの全周にわたって発生することが多い。
【００２１】
加熱状態で打抜き加工された遮光羽根１１の外形端面Ａが外形端面Ｂよりも平坦であるのは、繊維強化複合板材１１０が下部金型５２によって高温に保持され、熱可塑性のマトリックス樹脂Ｍが溶融はしていないが軟化した状態となっているので、プレス抜きで与えられた応力が緩和されるからである。また、プレス抜きの瞬間に炭素繊維ＣＦ１、ＣＦ２が引張られてもマトリックス樹脂Ｍがその動きに追随するので、炭素繊維ＣＦ１、ＣＦ２の先端がマトリックス樹脂Ｍと一体化して突出し難くなる。なお、このホットプレス抜きでは、アームとの連結用の小孔１１１，１１２の内面においても炭素繊維ＣＦ１、ＣＦ２の先端が突出し難くなる。そのため、カシメピンとの磨耗による突出端の脱落もなくなる。
【００２２】
〈実施例〉
以下、遮光羽根１１〜１４,２１〜２４の製造方法について説明する。
（１）１方向に揃えられた連続繊維の炭素繊維（平均直径６〜７μｍ）をマトリックス樹脂である熱可塑性のウレタン樹脂中に含有した炭素繊維強化樹脂のプリプレグ・シートＰ１を２枚用意する。プリプレグ・シートＰ１は、樹脂含有率が４０〜４５重量％、繊維目付（１ｍ２中の繊維重量）が２０ｇ／ｍ２、プレス成形後の厚さが２０〜２５μｍである。
（２）上記のプリプレグ・シートＰ１に対して、ウレタン樹脂中に１０重量％のカーボンブラックを配合した点だけが異なるプリプレグ・シートＰ２を２枚用意する。
（３）プリプレグ・シートＰ１（０°）／プリプレグ・シートＰ２（９０°）／プリプレグ・シートＰ２（９０°）／プリプレグ・シートＰ１（０°）のように４層を貼り合わせて厚さ方向に面対称をもつ積層材を得る。この積層材を２００℃の温度で５〜１５ｋｇ／ｃｍ２のプレス圧をかけ、その後で加圧状態のまま１〜２時間冷却し、板厚が約９０μｍの繊維強化複合板材１１０を作製する。遮光羽根の長手方向は、繊維強化複合板材１１０の表材層（プリプレグ・シートＰ１）の繊維方向にほぼ平行となっている。
（４）このようにして製造された繊維強化複合板材１１０から、前述したホットプレス抜き加工により、金型温度を２５０℃に設定して、２０〜３０枚の遮光羽根を作製した。遮光羽根の外形端面の全周にわたって炭素繊維の突出端の発生は見られなかった。
【００２３】
図２に示した遮光羽根１１〜１４および２１〜２４を図１に示したフォーカルプレンシャッタ１００に組み込み、このフォーカルプレンシャッタ１００を一眼レフカメラに搭載してシャッタ耐久試験を実施した。耐久試験後に、撮像素子上に設置したガラスプレートを顕微鏡検査したが、炭素繊維の付着は全く認められなかった。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態によるシャッタ羽根は、ホットプレス抜きにより羽根形状に加工され、この加工は、多くの工数をかけることなく羽根の外形端面の全周にわたって炭素繊維の突出端の発生を防止できる。その結果、シャッタレリーズ回数が増加しても突出端の脱落などによる撮像素子の受光面の汚染を防止できる。
【００２５】
上記の実施の形態では、様々な変形例が考えられる。
例えば、プリプレグ・シートＰ１，Ｐ２の繊維目付（１ｍ２中の繊維重量）は１０〜６０ｇ／ｍ２、プリプレグ・シートＰ１，Ｐ２の１層の厚さは１５〜７０μｍの範囲で任意に使用できる。遮光羽根の板厚が規定値に入り、厚さ方向の面対称性が確保できれば、任意の繊維目付、厚さのプリプレグ・シートを選ぶことができる。また、層数も４層だけに限らない。さらに、プリプレグ・シートＰ１，Ｐ２のマトリックス樹脂含有率は３０〜５０重量％が好ましく、より好ましくは３８〜４８重量％である。マトリックス樹脂Ｍは、熱可塑性樹脂であれば上述した様々な樹脂を使用できる。
【００２６】
強化繊維が炭素繊維の場合、炭素繊維は黒色なので、炭素繊維強化複合板材は一応の遮光性をもっている。さらに遮光性を高めるためには、プリプレグ・シート製作時にマトリックス樹脂中にカーボンブラックを混入する手段があり、予め添加分散させておいてもよいし、カーボンブラックを高濃度に混合した樹脂液を別途用意し、その樹脂液をロールコーターでマトリックス樹脂中に圧入浸透させてもよい。カーボンブラックは、平均粒子径０．０７μｍ以下、特に０．０１μｍ以下のものが好ましい。カーボンブラックの配合量は、マトリックス樹脂Ｍに対し３〜１５重量％が好ましい。カーボンブラックの添加は羽根表面の潤滑性を向上させる効果もある。
【００２７】
上記の実施の形態では、表材層１１ａ、中間層１１ｂ共にマトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いたが、表材層１１ａのマトリックス樹脂として熱可塑性樹脂（例えば、ウレタン樹脂）を用い、中間層１１ｂのマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）を用い、これらを積層した繊維強化複合板材からホットプレス抜きにより羽根形状加工をしてもよい。表材層１１ａの熱可塑性樹脂は、上記の実施の形態と同様、打抜き時に溶融はしていないが軟化した状態となっているので、強化繊維（例えば、炭素繊維）の先端が突出し難くなる。他の変形例として、表材層１１ａのマトリックス樹脂として熱硬化性樹脂を用い、中間層１１ｂのマトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用い、これらを積層した繊維強化複合板材からホットプレス抜きにより羽根形状加工をしてもよい。この場合は、中間層１１ｂの強化繊維の先端が突出し難くなる。
【００２８】
また、上記の実施の形態では、ホットプレスによる打ち抜き加工を行い、羽根の形状加工と同時に炭素繊維の突出端の発生を防止するが、常温の打ち抜き加工で形状加工を行った後に、外形端面を加熱処理して突出端の発生を防止してもよい。なお、本実施の形態および上記変形例のシャッタ羽根は、フォーカルプレンシャッタに限らず、レンズシャッタ或いはデジタルカメラのＣＣＤ遮光用のシャッタ等にも適用できる。さらに、本実施の形態および上記変形例のシャッタ羽根が適用されたこれらのシャッタ装置は、一眼レフカメラやコンパクトカメラなどに搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施の形態に係るシャッタ羽根が組み込まれるフォーカルプレンシャッタの全体構成図である。図１（ａ）はシャッタがチャージされた状態、図１（ｂ）は露光動作終了状態を示す。
【図２】遮光羽根１１〜１４および２１〜２４の外形形状を示す平面図である。
【図３】遮光羽根１１の構造を模式的に示す部分斜視図である。
【図４】実施の形態によるシャッタ羽根の形状加工を行うホットプレス機の要部の概略構成を示す断面図である。
【図５】実施の形態によるシャッタ羽根の外形端面近傍の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０：先幕                        １１〜１４：遮光羽根
１１ａ：表材層                    １１ｂ：中間層
２０：後幕                        ２１〜２４：遮光羽根
５１：上部金型                    ５２：下部金型
１００：フォーカルプレンシャッタ  １１０：繊維強化複合板材
Ａ，Ｂ：外形端面                  ＣＦ１、ＣＦ２：炭素繊維
Ｍ：マトリックス樹脂
【図１】
2007121895.tif 000003
【図２】
2007121895.tif 000004
【図３】
2007121895.tif 000005
【図４】
2007121895.tif 000006
【図５】
2007121895.tif 000007