JPH04211232A - 遮光羽根用またはアーム用板材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラのフォーカルプ
レンシャッタやレンズシャッタのシャッタ羽根または絞
り羽根のように、高速で運動する事が要求される遮光羽
根または該遮光羽根を支持するアームに使用される板材
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、フィルム感度の向上、新しい映像
表現への欲求などから、カメラに対し更に速いシャッタ
スピードが要望されている。シャッタスピードを速くす
るには、駆動系の駆動力を上げてもよいが、そうすると
、電池の容量が不足したり、交換時期が早まるという問
題が出てくる。

【０００３】従って、羽根そのものを軽量化する必要が
ある。軽量化するためには、薄くすることが直に着想さ
れるが、そうすると、剛性が極端に低下し、そのため走
行中または停止時に、羽根が波打つ現象が発生する。波
は羽根の長手方向に進行する波である。この現象が発生
すると、或いは発生中に次のシャッタを切ると、羽根は
他の羽根または第２群の羽根と衝突したり、画角を決め
る収納枠に衝突し、破損するという結果に至る。

【０００４】従って、遮光羽根用板材には、軽くて高剛
性のものが要求される。この種の遮光羽根用板材として
、特開昭５９−６１８２７号、実開昭６０−６３８２５
号、特開昭６２−１９９４３９号、特開昭６３−１７４
３５号等に開示されているように、（１）一方向に揃え
られた炭素繊維の連続繊維とこれを包含するマトリック
ス樹脂とからなる強化樹脂製中間層と、（２）一方向に
揃えられた炭素繊維の連続繊維とこれを包含するマトリ
ックス樹脂とからなる強化樹脂製表材層とからなる積層
構造の板材が提案された。

【０００５】波打つ現象を抑制するため、表材層は、繊
維が遮光羽根の長手方向とほぼ平行にしてあり、中間層
は、羽根を強化するため遮光羽根の長手方向とほぼ垂直
にしてある。板材の厚さは、６０〜１２０μｍ程度であ
る。板材は、当然のことながら、厚さ方向に面対称に積
層されている。また、中間層、表材層共に単一層ではな
く、薄い強化樹脂シートを複数枚積層したものでもよい
。

【０００６】この板材を遮光羽根の所定形状に打抜きま
たは切断することにより２０〜５０枚程度の軽量、高強
度高剛性の遮光羽根が得られる。この遮光羽根は、１／
８０００秒のシャッタスピードを持つカメラに実用化さ
れている。さらにシャッタについて簡単にその動きを説
明しておく。

【０００７】図１ないし図３は、本発明における遮光羽
根とアームを応用した公知の縦走りフォーカルプレーン
シャッタを示す正面図である。図１はシャッタがセット
された状態、図２は露光窓１５ａが開いた状態、図３は
露光窓１５ａが閉じられた状態を示している。図１ない
し図３において、先羽根アーム１及び先羽根アーム２が
、それぞれ軸２１及び軸４０のまわりに反時計方向に回
動することにより、ピン７を介して先羽根アーム１、２
に対して回動可能に取り付けられた先羽根３〜６が展開
されて露光窓１５ａを覆い、一方先羽根アーム１、およ
び２が時計方向に回動することにより、先羽根３〜６が
下方に折り畳まれて露光窓１５ａを開くようになってい
る。

【０００８】同様に、後羽根アーム８及び９がそれぞれ
軸３３及び軸４１のまわりに、反時計方向に回動するこ
とにより、ピン１４を介して後羽根１０〜１３が上方に
折り畳まれて、露光窓１５ａを開き、一方後羽根アーム
８および９が時計方向に回動することにより、後羽根１
０〜１３が展開されて、露光窓１５ａを覆うように構成
されている。

【０００９】上述したこれらの回動運動は、加速運動で
あるため、先羽根アーム１の穴１ａや先羽根アーム１お
よび２のピン７との嵌合部にはその加速度と先羽根系の
慣性質量に応じた力が加わる。そしてこの力は回動中は
働き続ける。次に穴１ａに嵌合された駆動ピン１７が不
図示の先羽根ブレーキ片に当接すると、この瞬間衝突に
より先羽根駆動ピン１７には大きな加速度が生じ、そし
て、この加速度と先羽根系の慣性質量に応じた力が、先
羽根アーム１の穴１ａや先羽根アーム１および２のピン
７との嵌合部に加わる。

【００１０】以上のことは後羽根アームについても同様
である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近、
１／８０００秒を越える更に速い超高速シャッタが要求
されつつある。そのため、従来の板材でも未だ重いとい
う第１の問題点が発生した。また、羽根は、駆動系のア
ームと連結する必要があり、これまで、連結は「かしめ
」により実行されてきたが、そのような超高速シャッタ
では、従来の板材は、この連結部の強度が不十分である
という第２の問題点が発生した。

【００１２】また、さらに一層の軽量化を図るため、駆
動系のアームも、軽量化を図りたいが、羽根との連結部
に、駆動、停止時の衝撃力がかかるため、炭素繊維強化
樹脂では、この連結部の強度が不十分という第３の問題
点が発生した。本発明の目的は、これらの問題点を同時
に解決することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、これらの問
題点の原因について鋭意研究した結果、（１）マトリッ
クス樹脂の比重が約１．２であるのに対して、炭素繊維
は比重が１．７〜１．８と重いこと、（２）炭素繊維は
、伸び（破断伸度のこと）が比較的小さく、そのため、
大きな応力が羽根に作用したとき比較的早く破断して、
羽根を破損に導くことを見出した。

【００１４】そこで、更に研究を進めた結果、本発明者
は、羽根の剛性は、波打ち現象の抑制のため、羽根の長
手方向に湾曲するのを抑制する剛性は必要であるけれど
も、羽根の長手方向に垂直な方向に湾曲するのを抑制す
る剛性は、前者に比べて１／１０程度でよく、従って、
前者の剛性に貢献しない中間層には、剛性の高い炭素繊
維を使用する必要はないことを見出した。

【００１５】むしろ、本発明者によれば、中間層につい
ては、第２の問題点の解決のため、伸び（特に羽根の長
手方向に対してほぼ垂直な方向の伸び）の大きい材料が
必要である。また、以上のことは羽根を支持するアーム
についても同様であることがわかった。

【００１６】本発明者は、次に２０種以上の樹脂につい
て試行錯誤を繰り返した結果、炭素繊維より比重が軽く
、引張強度は炭素繊維と同等であるが、伸びが大きい芳
香族ポリアミド繊維が中間層の材料として最適であり、
第１、第２および第３の問題点が同時に解決されること
を見出し、本発明を成すに至った。よって、本発明は、
「遮光羽根およびアームの長手方向とほぼ平行な一方向
に揃えられた炭素繊維の連続繊維とこれを包含するマト
リックス樹脂からなる２枚の強化樹脂性表材層と、該表
材層の間に挟まれた中間層とからなる積層構造の遮光用
またはそれを支持するアーム用板材において、前記中間
層が、芳香族ポリアミド樹脂繊維とこれを包含するマト
リックス樹脂とからなる強化樹脂からなることを特徴と
する板材」を提供する。

【００１７】

【作用】芳香族ポリアミド繊維は、デュポン社より「ケ
ブラー」の登録商標で市販されているが、これは、炭素
繊維に比べて比重が１．４と軽い。そのため、羽根は軽
くなる。剛性は、炭素繊維に比べて低いが、中間層に使
用するので、もともと剛性は余り必要ないことから、こ
れで十分である。

【００１８】そして、伸びは、炭素繊維（１％以上１．
５％未満）に比べて、１．５％以上２％以下と大きく、
しかも、引張強度は、炭素繊維と同等である。但し、比
重で割った比引張強度は、芳香族ポリアミド繊維は、炭
素繊維より大きくなる。そのため、連結部に大きな応力
が作用した場合にも、これを緩和して破損に至ることが
防止される。

【００１９】芳香族ポリアミド繊維は、引張強度が３０
０ｋｇ／ｍｍ２　以上、弾性率５，０００ｋｇ／ｍｍ２
　以上特に１３，０００ｋｇ／ｍｍ２　以上のものが好
ましい。繊維の太さ（直径）は、３〜６μｍ程度が適当
である。芳香族ポリアミド繊維は、連続繊維（長繊維）
でも長さ１〜３０ｍｍ程度の短繊維でもよい。

【００２０】短繊維の場合、マトリックス樹脂に練り込
んでコンパウンド（繊維の方向はランダム）の形で中間
層に使用してもよいし、特別な工夫をして繊維方向を揃
えてマトリックス樹脂に含浸させた強化樹脂シートを中
間層に使用してもよい。後者の場合、繊維方向は、羽根
の長手方向にほぼ垂直にすることが好ましい。芳香族ポ
リアミドの連続繊維を用いる場合、繊維方向は、羽根の
長手方向にほぼ垂直にすることが好ましい。ただ、連続
繊維は、現在のところプレス打ち抜きによる切断が難し
い欠点はある。

【００２１】芳香族ポリアミド繊維は、予めランダムに
結合されたマット状のものを使用してもよい。このマッ
トにマトリックス樹脂を含浸させた強化樹脂シートを中
間層とするのである。ポリアミド繊維とマトリックス樹
脂との比率は、両者の合計重量を基準にして、樹脂が３
０〜９０重量％、特に連続繊維の場合、３０〜５０重量
％、短繊維の場合、６０〜９０重量％または６０〜７５
重量％を占めることが好ましい。

【００２２】マトリックス樹脂としては、例えば、（１
）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、マイオノマー、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、または（２）エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、ポリイミドな
どの熱硬化性樹脂が挙げられる。

【００２３】熱硬化可能な樹脂液をポリアミド繊維に含
浸させた後、樹脂液をＢステージ状態（一応固化してお
り明白な流動性はないが、加熱すれば最終的な硬化が可
能な状態）にしたプリプレグ・シート（ｐｒｅｐｒｅｇ
　ｓｈｅｅｔ　）を中間層の前駆体材料にすることが好
ましい。プリプレグ・シート中のポリアミド繊維は、連
続繊維、一方向に揃えられた短繊維、方向がランダムな
短繊維、マット状のいずれでもよい。

【００２４】マット状のポリアミド繊維を用いる場合は
、このマットに熱硬化可能な樹脂液（溶媒、希釈剤、硬
化剤、充填剤、着色剤、カーボンブラック等を含むもの
でも可）を塗布し乾燥したもの（熱硬化可能）を中間層
の前駆体材料にすることもできる。他方、表材層を構成
する強化樹脂は、既述のように、一方向に揃えられた炭
素繊維の連続繊維とこれを包含するマトリックス樹脂と
からなる。

【００２５】マトリックス樹脂は、中間層と同じものを
使用することができ、この場合も、同様にプリプレグ・
シートを使用することが好ましい。炭素繊維とマトリッ
クス樹脂との比率は、両者の合計重量を基準にして、樹
脂が３０〜９０重量％、特に３５〜５０重量％または６
０〜７５重量％を占めることが好ましい。

【００２６】炭素繊維は、連続繊維であり直径３〜１０
μｍ程度のものが適当である。本発明で使用される板材
を得るには、表材層／中間層／表材層の順に積層・接合
すればよいが、最も好ましい方法は、厚さ１０〜６０μ
ｍ程度の前駆体材料（例えば、プリプレグ・シート）を
少なくとも中間層に１枚、それを挟む表材層に表裏少な
くとも２枚を、板材の厚さ方向の中心軸に対して面対称
となるよう、積層し、その上で、加熱プレスして、樹脂
液を硬化させる方法である。

【００２７】この場合、中間層を非連続的に配置するか
、非連続的に穴を開けておくことにより、積層・接合後
に中空の板材が得られるようにしてもよい。中間層が連
続繊維を含む場合には、この繊維方向が羽根及びアーム
の長手方向に対してほぼ垂直となるように配置すること
が好ましい。また、中間層、表材層共に１枚のプリプレ
グ・シートではなく、複数枚（例えば２〜５枚）重ね積
層して使用してもよい。この場合、中間層または表材層
自身で、交互に繊維方向を直交させても、平行（全て同
一方向）でもよい。

【００２８】例えば、表材層に各１枚のプリプレグ・シ
ートを使用し、中間層に２枚のプリプレグ・シート（こ
の２枚は互いに繊維方向が平行）を使用してもよい。ま
た、遮光性、表面潤滑性が不足する場合には、プリプレ
グ・シートに予めカーボンブラックを樹脂液（固形分１
００重量部）に対して５〜１５重量％程度添加してもよ
い。カーボンブラックの平均粒径は、０．０７μｍ以下
のものが好ましい。カーボンブラックは表材層だけに添
加してもよいし、中間層だけに添加してもよい。両者そ
れぞれに独特の特徴がでる。或いは両方に添加してもよ
い。

【００２９】こうして積層したプリプレグ・シートを加
熱プレスすれば、本発明の板材が得られる。本発明の板
材は、遮光羽根の場合表材層の厚さが１５〜４０μｍ程
度、中間層の厚さが２０〜５０μｍ程度、全体の厚さが
５０〜１２０μｍ程度のものが有用である。またアーム
の場合、表材層の厚さが１５〜６０μｍ程度、中間層の
厚さが２０〜１６０μｍ程度、全体の厚さが１２０〜２
２０μｍ程度のものが有用である。

【００３０】この板材の段階で、黒色塗装（ドライルー
プ塗装）を施してもよい。この塗装は、遮光性の向上、
表面反射率の低下、外観美観の向上、表面潤滑性の向上
を目的として実行される。塗膜の厚さは、０．１〜１０
μｍが適当であるが、０．１〜３μｍ程度に薄くすると
、板材が反る危険が低下する。本発明の板材を遮光羽根
あるいはアームの所定形状に打抜きまたは切断すること
により、２０〜５０枚程度の遮光羽根が得られる。この
場合、表材層の炭素繊維が遮光羽根の長手方向とほぼ平
行になるように打抜きまたは切断する。

【００３１】こうして得られた羽根の段階で黒色塗装を
施してもよい。以下、実施例に基づき、本発明をより具
体的に説明するが、本発明はこれに限られるものではな
い。

【００３２】

【実施例１】（１）先ず、炭素繊維（平均直径６〜７μ
ｍ）が連続繊維で、一方に揃えられており、マトリック
ス樹脂がエポキシ樹脂で、樹脂含有率が３５〜４５重量
％であり、厚さが１５〜２５μｍ（プレス後）のプリプ
レグ・シートＡを用意した。 （２）次に、芳香族ポリアミド繊維（平均直径１０μｍ
、長さ１〜３０ｍｍ）の短繊維で、一方に揃えられてお
り、マトリックス樹脂がエポキシ樹脂で、樹脂含有率が
６０〜９０重量％であり、厚さが２０〜５０μｍ（成形
後）のプリプレグ・シートＢを用意した。このシートは
、紙すき技術を応用した遠心引上げ法で製造される。

【００３３】（３）上記シートＡ２枚とシートＢ１枚を
用意し、繊維方向が０°（表材層）／９０°（中間層）
／０°（表材層）となるように、かつシートの種類がＡ
（表材層）／Ｂ（中間層）／Ａ（表材層）となるように
、上記３枚を面対称に積層し、１３０℃の温度で５〜１
５ｋｇ／ｃｍ２　の圧力をかけ、その状態で１〜２時間
放置させることにより、エポキシ樹脂を硬化させ、その
後、室温まで徐冷することにより、板厚５０〜１００μ
ｍの板材を得た。

【００３４】同様にして多数の板材を製造し、得られた
板材について、板厚ムラ及びソリの有無を調べた。 （４）平面性の良好な１枚の板材から、プレス打抜き加
工により、２０〜５０枚のフォーカルプレン用遮光羽根
を製造した。但し、表材層の炭素繊維の方向が、遮光羽
根の長手方向とほぼ平行となるように打抜いた。

【００３５】このとき、得られた遮光羽根について、板
厚ムラ及びソリの有無を調べた。 （５）平面性の良好な多数の遮光羽根について、その表
裏両面に片面４μｍの膜厚でドライルーブ塗装を施した
。

【００３６】

【比較例１】実施例１で用いたプリプレグ・シートＡを
３枚用意し、これらのシートを繊維方向が０°／９０°
／０°となるように積層し、以下、実施例１と同様にし
て板材、遮光羽根、「塗装付き遮光羽根」を順次製造し
た。塗装により、遮光羽根の内部歪みが顕在化して反り
が発生したものもあった。

【００３７】また、実施例１と比較例のうち、表材層／
中間層／表材層の各層について、同一の厚さの板材を選
び、両者について、羽根を打ち抜き、この羽根について
、■単位表面積当たりの重量を測定した後、縦走りシャ
ッタを製作し、このシャッタについて、■１枚の羽根が
２４ｍｍの画角を上下する時間（走行速度と言う）を測
定した。この結果を次の表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】更に製作したシャッタについて、さらに速
い走行速度についても連続的に上下させる耐久試験を実
施したところ、比較例に比べて実施例のものは、はるか
に優れた耐久性を示した。試験後、羽根を調べてみると
、比較例の羽根はカシメ穴の周辺部にヒビ割れが見られ
、穴の径が上下方向（羽根の長手方向にほぼ垂直な方向
）に拡大していた。それに対して、実施例の羽根は異常
がなかった。

【００４０】

【実施例２】実施例１で用いたプリプレグ・シートＡと
同じであるが、但し、平均粒径が０．０１μｍ以下のカ
ーボンブラックを樹脂１００重量部当たり１０重量％添
加したプリプレグ・シートＡ’を準備した。以下、シー
トＡの代わりにシートＡ’を使用する他は実施例１と同
様にして、板材、遮光羽根、「塗装付き遮光羽根」を順
次製造した。

【００４１】

【実施例３】実施例１で用いたプリプレグ・シートＢと
同じであるが、但し、平均粒径が０．０１μｍ以下のカ
ーボンブラックを樹脂１００重量部当たり１０重量％添
加したプリプレグ・シートＢ１　を準備した。以下、シ
ートＢの代わりにシートＢ１　を使用する他は実施例１
と同様にして、板材、遮光羽根、「塗装付き遮光羽根」
を順次製造した。

【００４２】

【実施例４】ポリアミド繊維がマット状（繊維方向がラ
ンダム）である点を除いて実施例１で用いたプリプレグ
・シートＢと同様であるプリプレグ・シートＢ２　を準
備した。以下、シートＢの代わりにシートＢ２　を使用
する他は実施例１と同様にして、板材、遮光羽根、「塗
装付き遮光羽根」を順次製造した。

【００４３】

【実施例５】ポリアミド繊維が連続繊維で、かつ一方に
揃えられており、樹脂含有率が３５〜５０重量％である
点を除いて実施例１で用いたプリプレグ・シートＢと同
様であるプリプレグシートＢ３　を準備した。以下シー
トＢの代わりにシートＢ３　を使用する他は実施例１と
同様にして板材、遮光羽根、「塗装付き遮光羽根」を順
次製造した。

【００４４】

【実施例６】ポリアミド繊維が連続繊維で、かつ一方に
揃えられており、厚さが６５〜８０μｍ（プレス後）で
あるプリプレグシートＢ４　を２シート準備した。なお
、ポリアミド繊維は「ケブラー４９」あるいは「ケブラ
ー１４９」を使用した。そして、前記プリプレグシート
Ｂ４　２シートがその繊維方向が同じになる様に重ねて
中間層とした。なお、１３０〜１５０μｍの厚さのプリ
プレグシート１シートを前記中間層としても良い。

【００４５】以下、シートＢの代わりにシートＢ４　２
シートからなる前記中間層をに使用する他は実施例１と
同様にして板厚１６０〜２１０μｍのアーム用板材を得
た。平面性の良好な１枚の板材から特殊な振動プレス抜
き加工により、２０〜５０枚のアームを製造し、その表
裏表面に片面４μｍの膜厚でドライルーブ塗装を施した
。

【００４６】

【比較例２】実施例６で用いたプリプレグシートＢ４　
の代わりに炭素繊維の連続繊維が一方向に揃えられた厚
さ６５〜８０μｍのプリプレグシートＢ５　を２シート
使用する他は実施例６と同様にして、アームを製造した
。次に実施例１の羽根と実施例６のアームを使用して製
作したシャッタと、実施例１の羽根と比較例２のアーム
を使用して製作したシャッタとを用いて、走行速度２．
８ｍｓｅｃにて耐久試験を行なった結果、比較例２のア
ームの嵌合部、特に穴１ａ及び８ａで約０．１ｍｍ程度
の穴拡がりが生じてしまったが、実施例６のアームはほ
とんど損傷を受けていなかった。なお、アームを軽量化
した結果として、従来のチタン材をアームに使用した場
合に比較して、実施例６及び比較例２の両者とも駆動エ
ネルギーを同じにした場合、約１０％程度走行速度が上
がった。

【００４７】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、中間層に
炭素繊維に代えて比重が小さく伸びが大きく引張強度が
ほぼ同等の芳香族ポリアミド樹脂を用いたので、（１）
軽く、それでいて剛性がほとんど低下せず、そのため超
高速で羽根を走行させても波打ち現象がほとんど発生し
ないので１／８０００秒以上という超高速シャッタ・ス
ピードが実現可能になり、しかも（２）連結部の強度が
十分であり、超高速で羽根を走行させても連結部の破損
が生じない。

【００４８】本発明の板材は、軽いので駆動エネルギー
を低減でき、電源電池に余裕が生まれる。従って、モー
タードライブをより高速化できたり、他の機能に電気エ
ネルギーを提供できるので、より高機能のカメラが実現
される。特に、本発明の効果は、板厚の薄い板材におい
て著しく強調される。

【図面の簡単な説明】

【図１】は公知の縦走りフォーカルプレンシャッタの先
、後羽根系の概略を示す構成図であり、シャッタがセッ
トされた状態を示している。

【図２】は図１の縦走りフォーカルプレンシャッタの概
略を示す構成図であり、露光窓が開いた状態を示してい
る。

【図３】は図１の縦走りフォーカルプレンシャッタの概
略を示す構成図であり、露光窓が閉じた状態を示してい
る。

【主要部分の符号の説明】

１、２　　　　先羽根アーム ３〜６　　　　先羽根 ７　　　　　　　　連結ピン ８、９　　　　後羽根アーム １０〜１３　　後羽根 １４　　　　　　　　連結ピン １５　　　　　　　　基板 １７、１８　　駆動ピン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　遮光羽根またはアームの長手方向とほ
   ぼ平行な一方向に揃えられた炭素繊維の連続繊維とこれ
   を包含するマトリックス樹脂とからなる２枚の強化樹脂
   製表材層と、該表材層の間に挟まれた中間層とからなる
   積層構造の遮光羽根用または該遮光羽根を支持するアー
   ム用板材において、前記中間層が、芳香族ポリアミド繊
   維とこれを包含するマトリックス樹脂とからなる強化樹
   脂であることを特徴とする遮光羽根用またはアーム用板
   材。
2. 【請求項２】　　前記ポリアミド繊維が連続繊維であり
   、かつ、その方向が遮光羽根またはアームの長手方向に
   ほぼ垂直であることを特徴とする、請求項第１項記載の
   遮光羽根用またはアーム用板材。
3. 【請求項３】　　前記ポリアミド繊維が短繊維であり、
   かつ、その方向が遮光羽根またはアームの長手方向にほ
   ぼ垂直であることを特徴とする、請求項第１項記載の遮
   光羽根用またはアーム用板材。