(57)【要約】【課題】  メンブレンリフレクタを構成する鏡面は熱膨張係数１ｐｐｍ/℃以下で低熱膨張であるのに対して、接着剤は一般的に熱膨張係数２０〜５０ｐｐｍ/℃と非常に熱膨張が大きいため、局所的に鏡面の結合部品との接着面近傍の熱膨張率を増大させ、温度変化により鏡面精度を悪化させていた。【解決手段】  少なくとも鏡面と結合部品とにより構成されるメンブレンリフレクタにおいて、鏡面と結合部品の結合面近傍の繊維体積含有率が鏡面もしくは結合部品の繊維体積含有率と同じであるようにした。鏡面と結合部品との間に接着剤を介在させないことによって温度変化による鏡面精度への影響を抑えることができる。【選択図】  図１
2010213198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡面と、
上記鏡面をこの鏡面の非反射面側から支持するための背面構造と、
上記鏡面と上記背面構造とを結合する複数個の結合部品と、
を備えたメンブレンリフレクタにおいて、
上記結合部品と上記鏡面とが一体化形成されていることを特徴とするメンブレンリフレクタ。
【請求項２】
上記鏡面と上記結合部品とはともに繊維織物を強化材とする複合材料であり、上記鏡面の繊維体積含有率と上記結合部品の繊維体積含有率とは略同一であることを特徴とする請求項１記載のメンブレンリフレクタ。
【請求項３】
上記鏡面の熱膨張係数と上記結合部品の熱膨張係数とは略同一であることを特徴とする請求項１、２のいずれか記載のメンブレンリフレクタ。
【請求項４】
上記鏡面を材料樹脂が硬化する前の状態で凸状の鏡面形成型の上に配置し、上記結合部品を材料樹脂が硬化する前の状態で上記鏡面の非反射面側に配置するとともに当該鏡面の非反射面側に配置された結合部品成形型に少なくとも一面を沿わせた状態で配置し、真空状態で所定の温度、圧力で加熱、加圧することで上記結合部品と上記鏡面とが一体化形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のメンブレンリフレクタ。
【請求項５】
鏡面と、
上記鏡面をこの鏡面の非反射面側から支持するための背面構造と、
上記鏡面と上記背面構造とを結合する複数個の結合部品と、
を備えた衛星搭載用のメンブレンリフレクタにおいて、
上記結合部品は、上記鏡面の上にウェット成形により配置されることを特徴とするメンブレンリフレクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、メンブレンリフレクタに関するものである。特に、鏡面と、上記鏡面をこの鏡面の非反射面側から支持するための背面構造と、上記鏡面と上記背面構造とを結合する複数個の結合部品とを備えたメンブレンリフレクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星に搭載されているリフレクタについては各種の方法があることは周知のところである。
【０００３】
各種のリフレクタの中に、軽量化を目的とし、薄膜複合材料を鏡面の素材とするメンブレンリフレクタがある。メンブレンリフレクタは、少なくとも、一部分もしくは全面に反射面を有する鏡面、鏡面の非反射面側に配置される背面構造、鏡面および背面構造を結合する結合部品から構成される。メンブレンリフレクタの鏡面と結合部品は多くの場合、接着剤により接着結合される。
【０００４】
人工衛星に搭載されているリフレクタは軽量、高剛性であるとともに運用軌道上における温度変化に対して所要の鏡面形状を維持する性能が要求される。リフレクタは軌道上においては約−１８０℃〜約＋１００℃の広範な温度範囲の条件下にさらされる。特に日陰時の低温側では常温からの温度差が−２００℃となり、熱膨張による鏡面変形での、反り変形を生じることになる。Ｋａ帯など高い周波数を利用するリフレクタではこのような軌道上での鏡面の反り変形により性能が低下することになる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２１７６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、鏡面は熱膨張係数１ｐｐｍ/℃以下で低熱膨張であるのに対して、接着剤は、一般的に熱膨張係数２０〜５０ｐｐｍ/℃と非常に熱膨張が大きいため、鏡面と結合部品の間に接着層が存在すると、局所的に鏡面の結合部品との接着面近傍の熱膨張率を増大させ、温度変化により鏡面精度を悪化させるという問題があった。
【０００７】
また、メンブレンリフレクタの温度変化によって鏡面精度を悪化させる課題に関しては、これまで種々の方法が提案されているが、鏡面と結合部品の接着層の介在による熱変形をなくすことは出来ていない。
【０００８】
例えば、特許文献１の発明では、メンブレンリフレクタの鏡面の非反射面側に接着された閉じた形状である結合部品と、メンブレンリフレクタの鏡面の非反射面に垂直で、結合部品へ挿入されて配置されるメンブレンリフレクタの背面構造とを具備することによって、温度変化による鏡面精度の影響を減らせることが開示されている。
しかしながら、上記構造は結合部品自体の熱膨張率に起因する鏡面精度の悪化を抑制することはできるが、鏡面と結合部品の接着層の介在による熱変形をなくすことは出来ないという課題があった。
【０００９】
この発明は上記で挙げた結合部品との接着面における接着層が局所的に結合部品との接着面近傍の熱膨張率を増大させ温度変化により鏡面精度を悪化させる、という課題を解決するためになされたものであり、メンブレンリフレクタの高鏡面精度を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明のメンブレンリフレクタは、鏡面と、上記鏡面をこの鏡面の非反射面側から支持するための背面構造と、上記鏡面と上記背面構造とを結合する複数個の結合部品とを備え、上記結合部品と上記鏡面とが一体化形成されているようにした。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、高鏡面精度のメンブレンリフレクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１の一例を示すメンブレンリフレクタの全体を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１の一例を示すメンブレンリフレクタの一部を切り出した俯瞰図である。
【図３】実施の形態１の一例を示すメンブレンリフレクタにおいて、ａ-ａ'（図２）を含む面の断面を示した図である。
【図４】実施の形態１の一例を示すメンブレンリフレクタにおいて、鏡面成形型および結合部品成形型を用いて鏡面と結合部品を成形する際の構成断面を示した図である。
【図５】実施の形態２の一例を示すメンブレンリフレクタにおいて、鏡面成形型を用いて鏡面を成形する際の構成断面を示した図である。
【図６】実施の形態２の一例を示すメンブレンリフレクタにおいて、鏡面成形型および結合部品成形型を用いて鏡面１の上に結合部品をウェット成形する工程の俯瞰図を示した図である。
【図７】実施の形態３の一例を示すメンプレンリフレクタの俯瞰図である。
【図８】実施の形態３の一例を示すメンプレンリフレクタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の一実施例を示すメンブレンリフレクタ１００の全体を示す斜視図である。本発明の人工衛星搭載用のメンブレンリフレクタは、反射鏡面を形成する薄板状の鏡面１と、この鏡面１を反射鏡面の凸面側である非反射面側（背面側）から支持するための背面構造４と、鏡面１と背面構造４とを結合する複数個の結合部品２とを備えている。
メンブレンリフレクタの鏡面１は、強化繊維による２軸または３軸織物を強化材とする複合材料からなる薄板（メンブレン状）の膜状部材であり、この鏡面１が所定の反射鏡として作用するように非反射面側から背面構造４によって支持されている。
【００１４】
図２は、この発明の一実施例を示すメンブレンリフレクタ１００の一部を切り出した俯瞰図である。図２に示すように、実施の形態１のメンブレンリフレクタ１００は、鏡面１と、鏡面１の非反射面側に配置される結合部品２と、鏡面１の非反射面側に配置され結合部品２に結合される背面構造４と、結合部品２と背面構造４を接着結合する接着剤３から構成される。
【００１５】
図３は、図２に示すａ-ａ'軸を含む面におけるメンブレンリフレクタ１００の断面図であり、同じく鏡面１と、鏡面１の非反射面側に配置される結合部品２と、鏡面１の非反射面側に配置され結合部品２に結合される背面構造４と、結合部品２と背面構造４を接着結合する接着剤３から構成される。
【００１６】
ここで、本実施の形態のメンブレンリフレクタ１００の結合部品２として、繊維体積含有率が鏡面１の繊維体積含有率と略同一の繊維織物を強化材とする複合材料を適用する。この結合部品２と鏡面１とは一体化成形により同時に形成される。
結合部品２と鏡面１とを一体化成形することによって、鏡面１と結合部品２との間に接着層がない結合構造をとることが可能となり、接着層による熱変形の影響を除いて高精度の鏡面精度を維持することができる。
また、繊維体積含有率が略同一の結合部品２と鏡面とを一体化成形することによって、鏡面１と背面構造２の結合面近傍の繊維体積含有率は鏡面１もしくは結合部品２の繊維体積含有率とほぼ同じ値となり、異なる部材を結合した際の熱膨張の差の影響を抑えて高精度の鏡面精度を維持することができる。
【００１７】
なお、鏡面１および結合部品２の構成繊維は高弾性炭素繊維であることが望ましく、また、繊維体積含有率は４５〜６５％の範囲が望ましい。
【００１８】
次に、本実施の形態のメンブレンリフレクタ１００の製造方法を図を参照し説明する。  本実施の形態のメンブレンリフレクタ１００は鏡面１と結合部品２との一体化成形で製造され、一段階の工程で製造される。
【００１９】
図４は、上に凸状の鏡面成形型５および結合部品成形型６を用いて鏡面１と結合部品２を成形する工程における構成断面図を示したものである。
図４においてまず、鏡面１は材料樹脂が硬化する前の状態で、鏡面の形状を成形する鏡面成形型５の上に配置される。結合部品２は材料樹脂が硬化する前の状態で、鏡面１の非反射面側に配置され、かつ、同じく鏡面１の非反射面側に配置された結合部品成形型６に少なくとも一面を沿わせた状態で配置される。
ここで、鏡面成形型５および結合部品成形型６は鏡面１および結合部品２に発生する成形歪を低減するために熱容量が小さいことが望ましい。
これら鏡面１と結合部品２と結合部品成形型６を覆うように離型フィルム７とブリーザー８を配置する。
更に、バギングフィルム９とシーリング材１０を用いて袋状にし、真空ポンプを用いて内部のエアーを抜く。この状態で例えばオートクレーブを用いて所定の温度と圧力にて、所定の時間加圧、加熱する。
これによって鏡面１と結合部品２を一体化成形することができ、鏡面１と結合部品２の結合面近傍の繊維体積含有率が、鏡面１もしくは接合部品２の繊維体積含有率と略同一であるメンブレンリフレクタを得ることができる。
【００２０】
なお、背面構造４と結合部品２とは、接着剤等を用いて固定することができる。
【００２１】
実施の形態２．
実施の形態１では鏡面１と結合部品２を一体化成形したメンブレンリフレクタ１００について説明したが、実施の形態２では、このメンブレンリフレクタ１００の別の製造方法について説明する。
【００２２】
図５は、鏡面成形型５を用いて鏡面１を成形する工程の構成断面図を示す。
図６は、鏡面成形型５および結合部品成形型６を用いて鏡面１の上に結合部品２をウェット成形する工程の俯瞰図を示す。
【００２３】
実施の形態２のメンブレンリフレクタ１００の製造工程は二段階の工程からなり、一段階目の工程で鏡面１を成形し、二段階目の工程で成形された鏡面１の上に結合部品２をウェット成形する。
【００２４】
図５において、鏡面１は樹脂が硬化する前の状態で鏡面成形型５の上に配置される。ここで鏡面成形型５は、鏡面１に発生する成形歪を低減するために熱容量が小さいことが望ましい。
これら鏡面１を覆うように離型フィルム７とブリーザー８を配置し、更にバギングフィルム９とシーリング材１０を用いて袋状にし、真空ポンプを用いて内部のエアーを抜く。この状態で例えばオートクレーブを用いて所定の温度と圧力にて、所定の時間加圧、加熱する。これによって鏡面１を成形することができる。
【００２５】
次に、成形された鏡面１を鏡面成形型５の上に配置した後、図６のように鏡面１の上に結合部品成形型６を配置し、結合部品２をウェット成形する。結合部品が鏡面１および結合部品成形型６に沿うように例えば加圧テープ１１などを用いることが望ましい。
この状態で所定の温度にて加熱をし、鏡面１に結合された結合部品２を成形することができる。
これによって、鏡面１に対して結合部品２をウェット成形することができ、鏡面１と結合部品２の結合面近傍の繊維体積含有率が、鏡面１もしくは接合部品２の繊維体積含有率と同じであることを特徴とするメンブレンリフレクタを得ることができる。
【００２６】
実施の形態３．
実施の形態１、２では、鏡面１と背面構造２の結合面近傍の繊維体積含有率が鏡面１もしくは結合部品２の繊維体積含有率とほぼ同じであるメンブレンリフレクタを説明したが、本実施の形態では繊維堆積含有率とは関係なく鏡面と結合部品の熱膨張係数が略同一の材料を用いる場合について説明する。
【００２７】
図７は、この発明の一実施例を示す鏡面１と、鏡面１の非反射面側に配置される結合部品２ｂと、鏡面１の非反射面側に配置され、結合部品２ｂに結合される背面構造４と、結合部品２ｂと背面構造４を接着結合する接着剤３から構成されるメンブレンリフレクタの俯瞰図である。
図８は、鏡面１と、鏡面１の非反射面側に配置される結合部品２ｂと、鏡面１の非反射面側に配置され、結合部品２ｂに結合される背面構造４と、結合部品２ｂと背面構造４を接着結合する接着剤３から構成されるメンブレンリフレクタの断面図である。
【００２８】
ここで、本実施の形態のメンブレンリフレクタ１００の結合部品２ｂとして、熱膨張係数が鏡面１の熱膨張係数と略同一の材料を適用する。この結合部品２ｂと鏡面１とは一体化成形により同時に形成される。
結合部品２ｂと鏡面１とを一体化成形することによって、鏡面１と結合部品２ｂとの間に接着層がない結合構造をとることが可能となり、接着層による熱変形の影響を除いて高精度の鏡面精度を維持することができる。
また、熱膨張係数が略同一の結合部品２ｂと鏡面とを一体化成形することによって、鏡面１と背面構造２ｂの結合面近傍の熱膨張係数は鏡面１もしくは結合部品２ｂの熱膨張係数とほぼ同じ値となり、異なる部材を結合した際の熱膨張の差の影響を抑えて高精度の鏡面精度を維持することができる。
なお、鏡面１および結合部品２ｂの熱膨張係数は１ｐｐｍ/℃以下であることが望ましい。
【００２９】
実施の形態３のメンブレンリフレクタは、実施の形態１のメンブレンリフレクタと同様の工程により製造可能である。
実施の形態３では、実施の形態１の図４で説明した鏡面１と結合部品２を成形する工程の構成断面図において、結合部品２の代わりに鏡面と熱膨張係数が略同一の結合部品２ｂを適用し、メンブレンリフレクタを製造する。
【００３０】
製造工程は一段階であり、鏡面１および結合部品２ｂを一体化成形する。
以下、図４における結合部品２を結合部品２ｂと置き換えて説明する（図省略）。鏡面１は樹脂が硬化する前の状態で、鏡面成形型５の上に配置される。結合部品２ｂは樹脂が硬化する前の状態で、鏡面１の非反射面側に配置され、かつ、同じく鏡面１の非反射面側に配置された結合部品成形型６に少なくとも一面を沿わせた状態で配置される。鏡面成形型５および結合部品成形型６は鏡面１および結合部品２ｂに発生する成形歪を低減するために熱容量が小さいことが望ましい。これら鏡面１と結合部品２ｂと結合部品成形型６を覆うように離型フィルム７とブリーザー８を配置し、更にバギングフィルム９とシーリング材１０を用いて袋状にし、真空ポンプを用いて内部のエアーを抜く。この状態で例えばオートクレーブを用いて所定の温度と圧力にて、所定の時間加圧、加熱する。これによって鏡面１と鏡面２を一体化成形することができ、鏡面１と結合部品２ｂの結合面近傍の繊維体積含有率が、鏡面１もしくは接合部品２の繊維体積含有率と同じであることを特徴とするメンブレンリフレクタを得ることができる。
【００３１】
実施の形態４．
実施の形態４では、実施の形態３のメンブレンリフレクタ１００の別の製造方法について説明する。
実施の形態４では、実施の形態２の図６で説明した面成形型および結合部品成形型を用いて鏡面１の上に結合部品をウェット成形する工程の俯瞰図において、結合部品２の代わりに鏡面と熱膨張係数が略同一の結合部品２ｂを適用し、メンブレンリフレクタを製造する。
【００３２】
図５は鏡面成形型５を用いて鏡面１を成形する工程の構成断面図である。鏡面１を成形する工程は実施の形態２における工程と同じため説明は省略する。
また、図６は鏡面成形型５および結合部品成形型６を用いて鏡面１の上に結合部品２ｂをウェット成形する工程の俯瞰図である。ここでは、図６における結合部品２を結合部品２ｂと置き換えて説明する（図省略）。
【００３３】
製造工程は二段階であり、一段回目で鏡面を成形し、二段階目で成形された鏡面の上に結合部品をウェット成形する。
鏡面１は樹脂が硬化する前の状態で、鏡面成形型５の上に配置される。鏡面成形型５は鏡面１に発生する成形歪を低減するために熱容量が小さいことが望ましい。これら鏡面１を覆うように離型フィルム７とブリーザー８を配置し、更にバギングフィルム９とシーリング材１０を用いて袋状にし、真空ポンプを用いて内部のエアーを抜く。この状態で例えばオートクレーブを用いて所定の温度と圧力にて、所定の時間加圧、加熱する。これによって鏡面１を成形することができる。
【００３４】
成形された鏡面１を鏡面成形型５の上に配置した後、鏡面１の上に結合部品成形型を配置し、結合部品２ｂをウェット成形する。結合部品２ｂが鏡面１および結合部品成形型６に沿うように例えば加圧テープ１１などを用いることが望ましい。この状態で所定の温度にて加熱をし、鏡面１に結合された結合部品２ｂを成形することができる。これによって、鏡面１に対して結合部品２ｂをウェット成形することができ、鏡面１と結合部品２ｂの結合面近傍の繊維体積含有率が、鏡面１もしくは接合部品２の繊維体積含有率と同じであることを特徴とするメンブレンリフレクタを得ることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１ 鏡面、２ 結合部品、３ 接着剤、４ 背面構造、５ 鏡面成形型、６ 結合部品成形型、７ 離型フィルム、８ ブリーザー、９ バギングフィルム、１０ シーリング剤、１１ 加圧テープ、２ｂ  結合部品、１００  メンブレンリフレクタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010213198.tif 000008
【図７】
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【図８】
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