(57)【要約】【課題】  曲げ剛性を維持しつつ高弾性率の炭素繊維の使用量を削減して材料費を低減することが可能な支持部材を提供する。【解決手段】  支持部材１においては、その使用時において鉛直方向上側となるベースパイプ部１０の上側部分１１とその上側部分１１に対向する下側部分１２との上に、炭素繊維強化複合樹脂材料からなる補強部２０が形成されている。特に、補強部２０は、使用する際に固定端となる一端部１ａ側の第１の補強領域２１を、相対的に引張弾性率が大きい炭素繊維の炭素繊維強化複合樹脂材料から構成し、自由端となる他端部１ｂ側の第２の補強領域２２を、相対的に引張弾性率が小さい炭素繊維の炭素繊維強化複合樹脂材料から構成している。したがって、この支持部材１によれば、曲げ剛性を維持しつつ材料費を低減することが可能となる。【選択図】図１
2014188853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部が固定されると共に他端部が固定されずに片持ち梁状態で使用される中空パイプ形状の支持部材であって、
前記一端部から前記他端部にわたって延在するベースパイプ部と、
前記ベースパイプ部における使用時に鉛直方向上側となる上側部分及び前記上側部分に対向する下側部分のそれぞれの上に形成され、前記一端部から前記他端部にわたって延在する補強部と、を備え、
前記ベースパイプ部は、繊維強化複合樹脂材料から構成されており、
前記補強部は、前記一端部から前記他端部に向かう方向に配列された第１の補強領域及び第２の補強領域を含み、
前記第１及び第２の補強領域は、炭素繊維強化複合樹脂材料から構成されており、
前記第１及び第２の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の配向方向は、前記一端部から前記他端部に向かう方向に略一致しており、
前記第１の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張弾性率は、前記第２の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張弾性率よりも大きい、
ことを特徴とする支持部材。
【請求項２】
前記第１の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張弾性率は、４００ＧＰａ以上９００ＧＰａ以下であり、
前記第２の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張弾性率は、２００ＧＰａ以上４００ＧＰａ未満である、
ことを特徴とする請求項１に記載の支持部材。
【請求項３】
前記一端部から前記他端部に向かう方向において、前記第１の補強領域の長さは、当該支持部材の全長の３０％以上７０％以下であり、
前記一端部から前記他端部に向かう方向において、前記第２の補強領域の長さは、前記第１の領域の長さとの合計が当該支持部材の全長の１００％以下となる範囲において、当該支持部材の全長の３０％以上７０％以下である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の支持部材。
【請求項４】
前記第１の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維は、ピッチ由来の炭素繊維であり、
前記第２の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維は、ポリアクリロニトリル由来の炭素繊維である、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の支持部材。
【請求項５】
前記一端部の外周の長さが前記他端部の外周の長さよりも長いテーパ形状を呈する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の支持部材。
【請求項６】
前記ベースパイプ部は、ガラス繊維強化複合樹脂材料から構成されている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の支持部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一端部において片持ち梁状態に固定される中空パイプ状の支持部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野の従来の技術として、特許文献１には、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）基板カセット等において片持ち梁状態に設けられるサポートバーといった支持部材が記載されている。特許文献１に記載の支持部材は、断面が円形であり炭素繊維以外の強化繊維を含む強化繊維複合樹脂材料からなるベースパイプと、炭素繊維強化複合樹脂材料によってベースパイプ上に形成された補強層とを備えている。特に、この支持部材においては、補強層は、支持部材を使用する際の鉛直上下方向にあたるベースパイプの外面上に形成されている。
【０００３】
また、特許文献２には、断面角形状の長尺上の芯材に繊維強化樹脂製のプリプレグを複数層巻きつけて内筒体を形成する内筒体形成工程と、前記内筒体の側面に、該内筒体の軸方向に沿って、繊維強化樹脂製のプリプレグからなる補強層を積層して予備成形体を形成する積層工程と、前記予備成形体の外層にラッピングテープを巻きつけるラッピング工程と、前記ラッピングされた予備成形体を加熱する加熱硬化工程と、を備えた、軽量かつ高い剛性を備えた繊維強化樹脂製サポートバーを早いサイクルで安価に製造する、基板収納カセット用繊維強化樹脂製サポートバーの製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９６６１５号公報
【特許文献２】特開２０１３−０１０３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、特許文献１に記載の支持部材は、支持部材を使用する際のベースパイプの鉛直上下方向にあたる部分上のみに炭素繊維強化複合樹脂材料からなる補強層を設けている。その結果、特許文献１に記載の支持部材によれば、炭素繊維の使用量を削減することにより材料費を低減しつつ、優れた荷重撓み特性を達成している。このように、上記技術分野の支持部材においては、曲げ剛性を維持しつつ材料費を低減することが望まれている。
【０００６】
一方、支持部材の曲げ剛性を高めるためには、補強層に使用する炭素繊維として高弾性率のものを使用することが好ましいが、高弾性率の炭素繊維は低弾性率の炭素繊維に比較して高価であるとの問題がある。
【０００７】
本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、曲げ剛性を維持しつつ高弾性率の炭素繊維の使用量を削減して材料費を低減することが可能な支持部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、次のような知見を得た。すなわち、ベースパイプ部上に形成する補強部においては、使用時に固定される固定端側の領域に対して相対的に高い引張弾性率の炭素繊維の炭素繊維強化複合樹脂材料を使用すると共に、使用時に固定されない自由端側の領域に対して相対的に小さい引張弾性率の炭素繊維の炭素繊維強化複合樹脂材料を使用すれば、全体の曲げ剛性を維持しつつ、相対的に引張弾性率の大きく高価な炭素繊維の炭素繊維強化複合樹脂材料の使用量を削減しして材料費を低減可能である。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明に係る支持部材は、一端部が固定されると共に他端部が固定されずに片持ち梁状態で使用される中空パイプ形状の支持部材であって、一端部から他端部にわたって延在するベースパイプ部と、ベースパイプ部における使用時に鉛直方向上側となる上側部分及び上側部分に対向する下側部分のそれぞれの上に形成され、一端部から他端部にわたって延在する補強部と、を備え、ベースパイプ部は、繊維強化複合樹脂材料から構成されており、補強部は、一端部から他端部に向かう方向に配列された第１の補強領域及び第２の補強領域を含み、第１及び第２の補強領域は、炭素繊維強化複合樹脂材料から構成されており、第１及び第２の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の配向方向は、一端部から他端部に向かう方向に略一致しており、第１の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張弾性率は、第２の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張弾性率よりも大きい、ことを特徴とする。
【００１０】
この支持部材においては、その使用時において鉛直方向上側となるベースパイプ部の上側部分とその上側部分に対向する下側部分との上に、炭素繊維強化複合樹脂材料からなる補強部が形成されている。特に、補強部は、使用時に固定端となる一端部側の第１の補強領域を、相対的に引張弾性率が大きい炭素繊維の炭素繊維強化複合樹脂材料から構成し、使用時に自由端となる他端部側の第２の補強領域を、相対的に引張弾性率が小さい炭素繊維の炭素繊維強化複合樹脂材料から構成している。したがって、この支持部材によれば、曲げ剛性を維持しつつ材料費を低減することが可能となる。
【００１１】
本発明に係る支持部材においては、第１の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張弾性率は、４００ＧＰａ以上９００ＧＰａ以下であり、第２の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張弾性率は、２００ＧＰａ以上４００ＧＰａ未満であるものとすることができる。また、本発明に係る支持部材においては、一端部から他端部に向かう方向において、第１の補強領域の長さは、当該支持部材の全長の３０％以上７０％以下であり、一端部から他端部に向かう方向において、第２の補強領域の長さは、第１の領域の長さとの合計が当該支持部材の全長の１００％以下となる範囲において、当該支持部材の全長の３０％以上７０％以下であるものとすることができる。これらの場合、好適に、曲げ剛性を維持しつつ材料費を低減することが可能となる。
【００１２】
本発明に係る支持部材においては、第１の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維は、ピッチ由来の炭素繊維であり、第２の補強領域を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）由来の炭素繊維であるものとすることができる。この場合には、固定端である一端部側の第１の領域に対して、引張弾性率の大きいピッチ由来の炭素繊維の炭素繊維強化複合樹脂材料を用いるので、曲げ剛性を十分に維持することができる。また、自由端である他端部側の第２の領域に対して、比較的安価なＰＡＮ由来の炭素繊維の炭素繊維強化複合材料を用いるので、比較的高価なピッチ由来の炭素繊維の炭素繊維強化複合樹脂材料の使用量を減らして材料費を十分に低減することができる。
【００１３】
本発明に係る支持部材は、一端部の外周の長さが他端部の外周の長さよりも長いテーパ形状を呈することができる。この場合には、振動減衰特性を向上することができる。
【００１４】
本発明に係る支持部材においては、ベースパイプ部は、ガラス繊維強化複合樹脂材料から構成されているものとすることができる。このように、ベースパイプ部に対して、比較的安価なガラス繊維強化複合材料を使用すれば、さらなる材料費の低減が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、曲げ剛性を維持しつつ高弾性率の炭素繊維の使用量を削減して材料費を低減することが可能な支持部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る支持部材の第１実施形態の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示された支持部材の他の断面図である。
【図３】図１に示された支持部材の変形例を示す断面図である。
【図４】本発明に係る支持部材の第２実施形態の構成を示す断面図である。
【図５】図４に示された支持部材の他の断面図である。
【図６】図４に示された支持部材の変形例を示す断面図である。
【図７】支持部材取り付け用部品の斜視図である。
【図８】本発明に係る支持部材の実施例及び比較例の特性の測定結果を示す表である。
【図９】本発明に係る支持部材の実施例及び比較例の特性の測定結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る支持部材の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素同士、或いは、相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、各図において、各部の寸法比率は実際のものとは異なる場合がある。
［第１実施形態］
【００１８】
図１は、本発明に係る支持部材の第１実施形態の構成を示す断面図である。図２は、図１に示された支持部材の他の断面図である。特に、図２の（ａ）は、図１のIIA−IIA線に沿っての断面図であり、図２の（ｂ）は、図１のIIB−IIB線に沿っての断面図である。なお、以下の説明においては、各図の紙面における上側及び下側を、それぞれ、支持部材の使用時の鉛直方向における上側及び下側とする。図１，２に示される支持部材１は、例えば、ロボットハンドのアーム部や基板カセットのサポートバーとして使用することができる。
【００１９】
図１，２に示されるように、支持部材１は、長尺の中空パイプ形状を呈している。支持部材１は、その長手方向における一端部１ａが固定され、片持ち梁状態で使用される。つまり、支持部材１の一端部１ａは、使用時に固定端となる。一方、支持部材１においては、その長手方向における他端部１ｂは固定されない。つまり、支持部材１の他端部１ｂは、使用時に自由端となる。支持部材１は、一端部１ａの外周の長さが他端部１ｂの外周の長さよりも長いテーパ形状を呈している。つまり、支持部材１は、一端部１ａから他端部１ｂに向かって、長手方向に直交する断面における外形面積が徐々に縮小している。支持部材１においては、例えば、使用時に鉛直方向上側に位置する上面１ｓに対して、支持対象物（例えばガラス基板等）が載置される。支持部材１は、ロボット或いはＬＣＤ基板収納カセットへ取り付ける際に、支持部材１の固定端側に、金属等からなる取り付け用部品を強固に接合し、その支持部材取り付け用部品を介して、ロボット等に取り付ける構造とすることができる。この取り付け用部品の接合、或いは接着を容易に行うために、支持部材１の固定端側に、ストレート部分、すなわち、断面形状及び寸法が変化しない部分を設けることが好ましい。
【００２０】
支持部材１は、中空パイプ形状のベースパイプ部１０と、ベースパイプ部１０上に設けられた補強部２０と、補強部２０上に設けられた補強部３０と、ベースパイプ部１０上に設けられた整形部４０とを備えている。ベースパイプ部１０は、支持部材１の一端部１ａから他端部１ｂにわたって延在している。ベースパイプ部１０は、支持部材１の一端部１ａから他端部１ｂに向かって徐々に縮小するようなテーパ形状を呈している。
【００２１】
ベースパイプ部１０における支持部材１の長手方向に直交する断面の形状（図２に示される断面形状）は、鉛直上下方向に交差する左右方向に延びると共に四隅が面取り、或いは丸型のフィレット状にされた長方形環状を呈している。ベースパイプ部１０は、支持部材１の上面１ｓ側に位置する（すなわち、使用時に鉛直方向上側となる）上側部分１１と、その上側部分１１に対向する下側部分１２と、上側部分１１と下側部分１２とを互いに接続する一対の側方側部分１３とから構成されている。
【００２２】
このようなベースパイプ部１０は、例えば、ガラス繊維強化複合樹脂材料から構成することができる。その場合には、ベースパイプ部１０は、ガラス繊維に熱硬化性樹脂が含浸されたガラスクロスプリプレグシートを複数層積層することにより構成することができる。ただし、ベースパイプ部１０を構成する材料は、ガラス繊維強化複合樹脂材料に限らず、例えば、ＰＡＮ由来の炭素繊維やピッチ由来の炭素繊維を用いた炭素繊維強化複合樹脂材料としてもよい。ベースパイプ部１０は、後述する補強部２０の第１の補強領域２１を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維よりも引張弾性率の小さい任意の繊維を含む繊維強化複合樹脂材料から構成することができる。
【００２３】
補強部２０は、支持部材１の一端部１ａから他端部１ｂにわたって延在している。補強部２０は、ベースパイプ部１０の上側部分１１及び下側部分１２のそれぞれの上に形成されている。補強部２０は、ベースパイプ部１０の側方側部分１３の上には形成されていない。補強部２０における支持部材１の長手方向に交差する方向に沿った断面形状は、ベースパイプ部１０の上側部分１１及び下側部分１２の縁部から中心部に向かうにつれて厚みを増すような凸形状を呈している。
【００２４】
補強部２０は、支持部材１の一端部１ａから他端部１ｂに向かう方向に配列された第１の補強領域２１及び第２の補強領域２２からなる。第１の補強領域２１は、支持部材１の一端部１ａから延在しており、第２の補強領域２２は、第１の補強領域２１の終端部分から支持部材１の他端部１ｂまで延在している。支持部材１の長手方向において、第１の補強領域２１の長さＬ２１は、支持部材１の全長Ｌ１の３０％以上７０％以下程度である。また、支持部材１の長手方向において、第２の補強領域２２の長さＬ２２は、第１の補強領域２１の長さＬ２１との合計が支持部材１の全長Ｌ１の１００％となる範囲において、支持部材１の全長Ｌ１の３０％以上７０％以下程度である。
【００２５】
つまり、本実施形態においては、支持部材１の長手方向において、第１の補強領域２１の長さＬ２１が支持部材１の全長Ｌ１の６０％程度である場合には、第２の補強領域２２の長さＬ２２が支持部材１の全長Ｌ１の４０％程度となる。なお、補強部２０は、第１の補強領域２１及び第２の補強領域２２と異なる他の領域を含んでいてもよい。その場合には、支持部材１の長手方向において、第１の補強領域２１の長さＬ２１を、支持部材１の全長Ｌ１の３０％以上７０％以下程度とすると共に、第２の補強領域２２の長さＬ２２を、第１の補強領域２１の長さＬ２１との合計が支持部材１の全長Ｌ１の１００％未満となる範囲において、支持部材１の全長Ｌ１の３０％以上７０％以下程度とすればよい。
【００２６】
第１の補強領域２１及び第２の補強領域２２は、炭素繊維強化複合樹脂材料から構成されている。第１の補強領域２１及び第２の補強領域２２を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の配向方向は、支持部材１の長手方向に略一致している。第１の補強領域２１を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張弾性率は、第２の補強領域２２を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張弾性率よりも大きい。
【００２７】
より具体的には、第１の補強領域２１を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張弾性率は、例えば、４００ＧＰａ以上９００ＧＰａ以下程度である。また、第２の補強領域２２を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張弾性率は、例えば、２００ＧＰａ以上４００ＧＰａ未満程度である。さらに具体的には、第１の補強領域２１は、ピッチ由来の炭素繊維を用いた炭素繊維強化複合樹脂材料から構成することができ、第２の補強領域２２は、ＰＡＮ由来の炭素繊維を用いた炭素繊維強化複合樹脂材料から構成することができる。
【００２８】
このような補強部２０は、例えば、第１の補強領域２１及び第２の補強領域２２のそれぞれのための、炭素繊維に熱硬化性樹脂が含浸された炭素繊維プリプレグシートを、ベースパイプ部１０の上側部分１１及び下側部分１２のそれぞれの上に複数層積層することにより構成することができる。
【００２９】
補強部３０は、ベースパイプ部１０の上側部分１１及び下側部分１２のそれぞれの上において、補強部２０の全体を覆うように補強部２０上に形成されている。したがって、補強部３０は、支持部材１の一端部１ａから他端部１ｂにわたって延在している。補強部３０は、ベースパイプ部１０の側方側部分１３上には形成されていない。補強部３０は、炭素繊維強化複合樹脂材料から構成されている。
【００３０】
補強部３０を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張強度は、第１の補強領域２１を構成する炭素繊維強化複合樹脂材料の炭素繊維の引張強度よりも大きくすることができる。より具体的には、補強部３０は、例えば、ＰＡＮ由来の炭素繊維を用いた炭素繊維強化複合樹脂材料から構成することができる。補強部３０は、例えば、炭素繊維プリプレグシートを補強部２０上に１層積層することにより構成することができる。
【００３１】
整形部４０は、ベースパイプ部１０の側方側部分１３のそれぞれの上に形成されている。整形部４０は、支持部材１の一端部１ａから他端部１ｂにわたって延在している。整形部４０は、例えば、ガラス繊維強化複合樹脂材料から構成することができる。その場合には、整形部４０は、ガラスクロスプリプレグシートをベースパイプ部１０上に複数層積層することにより構成することができる。整形部４０における支持部材１の長手方向に直交する断面の形状は、ベースパイプ部１０の側方側部分１３の縁部から中心部に向かうにつれて厚みを増すような凸形状を呈している。
【００３２】
支持部材１の長手方向に直交する断面の外形は、補強部２０（及び補強部３０）と、整形部４０とによって規定される。したがって、支持部材１の当該外形は、ベースパイプ部１０の各部分上に形成された凸形状によって略楕円形状を呈している。これに対して、支持部材１の長手方向に交差する方向に沿った断面の内側形状は、ベースパイプ部１０の各部分によって規定されるため、長方形状を呈している。なお、本実施形態に係る支持部材１においては、支持部材１の長手方向に直交するベースパイプ部１０の断面の形状を正方形環状としてもよい。この場合、支持部材１の長手方向に直交する断面の外形は、略円形となる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係る支持部材１においては、その使用時において鉛直方向上側となるベースパイプ部１０の上側部分１１とその上側部分１１に対向する下側部分１２との上に、炭素繊維強化複合樹脂材料からなる補強部２０が形成されている。特に、補強部２０は、使用時に固定端となる一端部１ａ側の第１の補強領域２１を、相対的に引張弾性率が大きい炭素繊維の炭素繊維強化複合樹脂材料から構成し、使用時に自由端となる他端部１ｂ側の第２の補強領域２２を、相対的に引張弾性率が小さい炭素繊維の炭素繊維強化複合樹脂材料から構成している。したがって、この支持部材１によれば、曲げ剛性を維持しつつ材料費を低減することが可能となる。
【００３４】
ここで、本実施形態に係る支持部材１は、例えば以下のようにして製造することができる。すなわち、まず、ガラスクロスプリプレグシートを芯材としてのマンドレル上に複数回捲回し、ベースパイプ部１０に相当する部分を形成する。このベースパイプ部１０に相当する部分の上側部分１１及び下側部分１２にそれぞれ相当する部分上に補強部２０，３０のための炭素繊維プリプレグシートを、左右の側方側部分１３に相当する部分上に整形部４０のためのガラスクロスプリプレグシートをそれぞれ単層又は複数層積層して支持部材１に相当する積層体を形成する。次に、前記積層体を加熱して各プリプレグシートを構成する熱硬化性樹脂を硬化させ、硬化物をマンドレルから引き抜くことにより、支持部材１を製造することができる。
【００３５】
支持部材１の外形を所望の形状に整えること、及び熱硬化性樹脂中のボイド発生を防止するための脱泡を目的として、熱硬化性樹脂の硬化のための加熱は加圧下に行うことが一般的である。この加圧下での加熱は、所望の支持部材１の外形形状を内側に有する分割可能な加圧用金型を、マンドレル上の積層体を覆うように加圧しながら装着してこれをオーブン等の加熱手段により加熱する方法（金型法）、加熱により収縮する合成樹脂製テープ（シュリンク・テープ）をマンドレル上の積層体全体に捲回し、これをオーブン等の加熱手段により加熱する方法（テープ・テンション法）等が一般的である。このうち、金型法は、金型及び付帯設備のための設備投資が必要でコストの上昇をもたらすのに対して、テープ・テンション法は設備投資が不要であるためにコストを低減することができる。
【００３６】
支持部材１の長手方向に直交する方向に沿った断面における外形が、例えば四角形のような、角部と平坦部とを有する形状である場合にテープ・シュリンク法を採用すると、テープの張力が積層体の角部に集中して平坦部には十分に付加され難いという張力の不均一化を生じる傾向となる。この場合、支持部材１の外形を所望の形状に整えることが困難となり、また、脱泡が不十分となりボイドを生じやすくなる傾向にある。これに対して、支持部材１の使用時の上下面の補強部２０，３０の外形を外方に向けて凸型とし、さらに左右側面に外方に向けて凸型である整形部４０を設けることにより、支持部材１の断面外形が略楕円形或いは略円形となり、シュリンク・テープの張力を積層体の外周上各部に比較的均一に付加することができ、外形の整形及び脱泡を容易に行うことが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態に係る支持部材１は、図３に示されるように、整形部４０を設けない態様とすることもできる。さらには、本実施形態に係る支持部材１は、補強部３０を設けない態様であってもよい。
［第２実施形態］
【００３８】
引き続いて、本発明に係る支持部材の第２実施形態について説明する。図４は、本発明に係る支持部材の第２実施形態の構成を示す断面図である。図５は、図４に示された支持部材の他の断面図である。特に、図５の（ａ）は、図４のVA−VA線に沿っての断面図であり、図５の（ｂ）は、図４のVB−VB線に沿っての断面図である。
【００３９】
図４，５に示されるように、本実施形態に係る支持部材１Ａは、ベースパイプ部１０に代えてベースパイプ部１０Ａを備える点、及び、整形部４０を備えない点において、第１実施形態に係る支持部材１と相違している。本実施形態に係る支持部材１Ａのその他の点は、第１実施形態に係る支持部材１と同様である。ベースパイプ部１０Ａは、支持部材１Ａの長手方向に直交する断面の形状（図５に示される断面形状）が、円環状である点でベースパイプ部１０と相違している。
【００４０】
ベースパイプ部１０Ａは、支持部材１Ａの上面１ｓ側に位置する（すなわち、鉛直方向上側となる）上側部分１１Ａと、その上側部分１１Ａに対向する下側部分１２Ａと、上側部分１１Ａと下側部分１２Ａとを互いに接続する一対の側方側部分１３Ａとから構成されている。このようなベースパイプ部１０Ａは、例えば、ベースパイプ部１０と同様の材料及び方法によって構成することができる。
【００４１】
支持部材１Ａにおいては、補強部２０は、ベースパイプ部１０Ａの上側部分１１Ａ及び下側部分１２Ａのそれぞれの上に形成されている。補強部２０は、ベースパイプ部１０Ａの側方側部分１３Ａの上には形成されていない。補強部２０における支持部材１Ａの長手方向に直交する断面の形状は、ベースパイプ部１０Ａの上側部分１１Ａ及び下側部分１２Ａのそれぞれの断面形状に沿うように湾曲している。
【００４２】
支持部材１Ａの長手方向に直交する断面の外形は、整形部４０を備えていないことから、補強部２０（及び補強部３０）と、ベースパイプ部１０Ａの側方側部分１３Ａとによって規定される。したがって、支持部材１Ａの当該外形は、鉛直上下方向に延びる楕円形状を呈している。これに対して、支持部材１Ａの長手方向に直交する断面の内側形状は、ベースパイプ部１０Ａの各部分によって規定されるため、円形状を呈している。
【００４３】
なお、第２実施形態の支持部材１Ａにおける補強部２０は前記第１実施形態の支持部材１と同様の構成であるので、重複を避けるために説明を省略する。また、支持部材１Ａの製造方法についても、使用するマンドレルの形状が異なること、及び整形部４０を設けないこと以外は前記第１実施形態の支持部材１と同様の方法とすることができるので、説明を割愛する。
【００４４】
以上のような本実施形態に係る支持部材１Ａにおいても、第１実施形態に係る支持部材１と同様に、曲げ剛性を維持しつつ材料費を低減することが可能となる。
【００４５】
なお、本実施形態に係る支持部材１Ａにおいては、例えば、図６に示されるように、ベースパイプ部１０Ａにおける支持部材１Ａの長手方向に交差する方向に沿った断面形状を鉛直上下方向に交差する左右方向に延びる楕円環状としてもよい。また、本実施形態に係る支持部材１Ａも、補強部３０を設けない態様であってもよい。
【００４６】
以上の実施形態は、本発明に係る支持部材の一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る支持部材は、上述した支持部材１，１Ａに限定されず、各請求項の要旨を変更しない範囲において支持部材１，１Ａを任意に変更したものとすることができる。
【実施例】
【００４７】
引き続いて、本発明に係る支持部材の実施例について説明する。本実施例においては、実施例１〜６に係る支持部材と比較例１〜６に係る支持部材とを準備し、それらの特性について測定を行った。なお、実施例１〜３の支持部材は、上記第１実施形態に係る支持部材１に対応するものであり、実施例４〜６の支持部材は、上記第２実施形態に係る支持部材１Ａに対応するものである。以下では、まず、実施例１〜３及び比較例１〜３の説明を行い、次いで、実施例４〜６及び比較例４〜６の説明を行う。
［実施例１］
【００４８】
まず、芯材であるスチール製のマンドレルを用意した。マンドレルは、固定端側にストレート部分、すなわち断面形状及び寸法が変化しない範囲と、自由端側にテーパ部分、すなわち自由端側に向かうほど、外周の長さが短くなる範囲から構成される。マンドレルの形状は、固定端側のストレート範囲では、正方形断面の角棒状、自由端側のテーパ範囲では、四角錐からその先端部分を切り落とした形状（すなわち四角錐台形状）である。マンドレルの寸法は、先端側幅１０ｍｍ、先端側高さ１０ｍｍ、基端側（手元側）幅２２ｍｍ、基端側高さ２２ｍｍである。全長２４００ｍｍであり、固定端側２５０ｍｍの範囲が、幅２２ｍｍ、基端側高さ２２ｍｍのストレート状であり、自由端側の２１５０ｍｍの範囲がテーパ状である。マンドレルには、プリプレグシートを巻き付けやすくするために、その角部に５Ｒのフィレット加工を施した。なお、ここでの先端とは、支持部材１における他端部１ｂ側の端に相当し、基端とは、支持部材１における一端部１ａ側の端に相当する。
【００４９】
続いて、基端側２５０ｍｍにおいて、幅（外側）２６ｍｍ、基端側高さ（外側）２６ｍｍのストレート範囲を有し、自由端側に向かって外周が小さくなり、先端側において、幅（外側）１４ｍｍ、先端側高さ（外側）１４ｍｍとなる、肉厚２ｍｍ、全長２４００ｍｍの寸法のベースパイプ部を形成するために、マンドレルに対してガラスクロスプリプレグシートＡを複数回巻きつけて積層した。ガラス繊維の配向方向は、マンドレルの長手方向（０°）及び周方向（９０°）とした。ガラスクロスプリプレグシートＡとして、ガラス繊維クロスにエポキシ樹脂を含浸してなるガラスクロスプリプレグシート（株式会社ダイトー製、品番：ＳＣＦ２４３ＥＰ−ＢＬ３、厚さ：０．２５ｍｍ）を使用した。
【００５０】
続いて、第１の補強層として、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅２６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底１９ｍｍ、下底２６ｍｍ、高さ１３００ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ１５５０ｍｍの形状に切り出して６枚積層してなる積層体を２組用意し、マンドレルの長手方向と炭素繊維の配向方向とが略一致するように、マンドレル巻き付けたガラスクロスプリプレグシートＡ上にその積層体を配置した。その際、使用時に鉛直方向の上側及び下側にあたる部分（例えばベースパイプ部１０の上側部分１１及び下側部分１２に対応する部分）のそれぞれに各積層体を配置した。特に、各積層体のピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢの下辺、幅２６ｍｍの部分が、マンドレルの基端に一致するようにした。したがって、第１の補強層のピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢは、マンドレルの基端側の１５５０ｍｍの範囲に配置されることとなる。なお、第１の補強層である、長さ１５５０ｍｍのプリプレグシートＢにおいて、炭素繊維は長手方向に連続している。
【００５１】
ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢとして、引張弾性率８００ＧＰａ、引張強度３４３０ＭＰａのピッチ由来の高弾性炭素繊維を一方向に配向してエポキシ樹脂を含浸したピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシート（日本グラファイトファイバー株式会社製、品番：Ｅ８０２６Ｃ−２８Ｎ、ＣＦ：グラノックＸＮ−８０（ピッチ由来）、ＣＦ目付け：２８５ｇ／ｍ２、樹脂含有率：３３重量％、厚さ０．２５ｍｍ）を使用した。
【００５２】
続いて、第２の補強層として、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを、上底１４ｍｍ、下底１９ｍｍ、高さ８５０ｍｍの左右対称な台形状に切り出して６枚積層してなる積層体を２組用意し、マンドレルの長手方向と炭素繊維の配向方向とが略一致するように、マンドレルに巻き付けたガラスクロスプリプレグシートＡ上にその積層体を配置した。その際、使用時に鉛直方向の上側及び下側にあたる部分（例えばベースパイプ部１０の上側部分１１及び下側部分１２に対応する部分）のそれぞれに各積層体を配置した。特に、各積層体のＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣの上底がマンドレルの先端に一致するようした。したがって、第２の補強層のＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣは、マンドレルの先端側の８５０ｍｍの範囲に配置されることとなる。
【００５３】
ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣとして、引張弾性率２３０ＧＰａ、引張強度４９００ＭＰａのＰＡＮ由来の炭素繊維を一方向に配向してエポキシ樹脂を含浸したＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシート（東レ株式会社製、品番：Ｐ３０５２Ｓ−２５、ＣＦ：トレカＴ７００Ｓ（ＰＡＮ由来）、ＣＦ目付け：２５０ｇ／ｍ２、樹脂含有率：３３重量％、厚さ０．２４ｍｍ）を使用した。
【００５４】
続いて、第３の補強層として、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅１７ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底１２ｍｍ、下底１７ｍｍ、高さ１４００ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ１６５０ｍｍの形状に切り出して５枚積層してなる積層体を２組用意し、マンドレルの長手方向と炭素繊維の配向方向とが略一致するように、第１の補強層としてのピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢの上にその積層体を配置した。その際、使用時に鉛直方向の上側及び下側にあたる部分（例えばベースパイプ部１０の上側部分１１及び下側部分１２に対応する部分）のそれぞれに各積層体を配置した。特に、各積層体のピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢの下辺、幅１７ｍｍの部分がマンドレルの基端に一致するようにした。したがって、第３の補強層のピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢは、マンドレルの基端側の１６５０ｍｍの範囲に配置されることとなる。なお、第３の補強層である、長さ１６５０ｍｍのプリプレグシートＢにおいて、炭素繊維は長手方向に連続している。
【００５５】
続いて、第４の補強層として、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを、上底９ｍｍ、下底１２ｍｍ、高さ７５０ｍｍの左右対称な台形状に切り出して５枚積層してなる積層体を２組用意し、マンドレルの長手方向と炭素繊維の配向方向とが略一致するように、第２の補強層としてのＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣの上に配置した。その際、使用時に鉛直方向の上側及び下側にあたる部分（例えばベースパイプ部１０の上側部分１１及び下側部分１２に対応する部分）のそれぞれに各積層体を配置した。特に、各積層体のＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣの上底がマンドレルの先端に一致するように配置した。したがって、第４の補強層のＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣは、マンドレルの先端側の７５０ｍｍの範囲に配置されることとなる。
【００５６】
続いて、第５の補強層として、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを、幅２６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底１４ｍｍ、下底２６ｍｍ、高さ２１５０ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ２４００ｍｍの形状に切り出して、１枚ずつ２組用意し、マンドレルの長手方向と炭素繊維の配向方向とが略一致するように、第３の補強層のピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢ及び第４の補強層のＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣの上に１枚配置した。その際、使用時に鉛直方向の上側及び下側にあたる部分（例えば、ベースパイプ部１０の上側部分１１及び下側部分１２に対応する部分）のそれぞれに、第５の補強層であるプリプレグシートＣを１枚ずつ配置した。第５の補強層のＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣは、マンドレルの全長にわたって配置されることとなる。なお、第５の補強層である、長さ２４００ｍｍのプリプレグシートＣにおいて、炭素繊維は長手方向に連続している。
【００５７】
ここでは、第１及び第３の補強層としてのピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢの積層体が、支持部材１の補強部２０の第１の補強領域２１に対応し、第２及び第４の補強層としてのＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣの積層体が、支持部材１の補強部２０の第２の補強領域２２に対応し、第５の補強層としてのＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣが、支持部材１の補強部３０に対応する。
【００５８】
以上の補強層の積層構造により、実施例１の支持部材においては、マンドレルの基端側２／３の範囲にピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢが配置され、マンドレルの先端側１／３の範囲に、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣが配置され、それらの外側がマンドレルの全長にわたってＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣに覆われることとなる。
【００５９】
続いて、ガラスクロスプリプレグシートＡを、幅２６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底１４ｍｍ、下底２６ｍｍ、高さ２１５０ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ２４００ｍｍの形状に切り出したものを６枚積層し、さらにその上に、ガラスクロスプリプレグシートＡを、幅１７ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底９ｍｍ、下底１７ｍｍ、高さ２１５０ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ２４００ｍｍの形状に切り出したものを６枚積層して積層体を（２組）用意した。その後、その積層体を、ベースパイプ部１０のためのガラスクロスプリプレグシートＡの上に配置した。その際、使用時に鉛直方向に対して左右方向にあたる部分（例えばベースパイプ部１０の側方側部分１３に対応する部分）のそれぞれに各積層体を配置した。ここでは、この１２枚のガラスクロスプリプレグシートＡからなる積層体が、支持部材１の整形部４０に対応する。
【００６０】
以上のプリプレグ積層工程の後に、ポリプロピレンテープやＰＥＴテープ等の加熱により収縮するテープを全体の外側から巻き付けて各プリプレグシートを固定し、ベースパイプ部、補強層及び整形部を同時にオーブンにより加熱して各プリプレグシートを硬化した。このとき、２℃／ｍiｎで昇温させて１４０℃で１２０分保持した後、自然冷却により常温に戻した。最後に、マンドレルを抜き取ることによって、中空パイプ形状の支持部材１に対応する実施例１の支持部材を得た。
［実施例２］
【００６１】
実施例２の支持部材は、実施例１の支持部材に対して、第１〜４の補強層としての積層体の炭素繊維プリプレグシートの寸法が異なる点で相違している。実施例２の支持部材のその他の点は、実施例１の支持部材と同様である。実施例２においては、第１の補強層の積層体のために、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅２６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底２１ｍｍ、下底２６ｍｍ、高さ９００ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ１１５０ｍｍの形状に切り出した。また、第２の補強層の積層体のために、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを上底１４ｍｍ、下底２１ｍｍ、高さ１２５０ｍｍの左右対称な台形状に切り出した。
【００６２】
また、第３の補強層の積層体のために、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅１７ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底１４ｍｍ、下底１７ｍｍ、高さ１０００ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ１２５０ｍｍの形状に切り出した。さらに、第４の補強層の積層体のために、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを上底９ｍｍ、下底１４ｍｍ、高さ１１５０ｍｍの左右対称な台形状に切り出した。
【００６３】
以上の補強層の積層構造により、実施例２の支持部材においては、マンドレルの基端側１／２の範囲にピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢが配置され、マンドレルの先端側１／２の範囲にＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣが配置され、それらの外側がマンドレルの全長にわたってＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣに覆われることとなる。
［実施例３］
【００６４】
実施例３の支持部材は、実施例１の支持部材に対して、第１〜４の補強層としての積層体の炭素繊維プリプレグシートの寸法が異なる点で相違している。実施例３の支持部材のその他の点は、実施例１の支持部材と同様である。実施例３においては、第１の補強層の積層体のために、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅２６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底２３ｍｍ、下底２６ｍｍ、高さ５００ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ７５０ｍｍの形状に切り出した。また、第２の補強層の積層体のために、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを上底１４ｍｍ、下底２３ｍｍ、高さ１６５０ｍｍの左右対称な台形状に切り出した。
【００６５】
また、第３の補強層の積層体のために、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅１７ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底１５ｍｍ、下底１７ｍｍ、高さ６００ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ８５０ｍｍの形状に切り出した。さらに、第４の補強層の積層体のために、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを上底９ｍｍ、下底１５ｍｍ、高さ１５５０ｍｍの左右対称な台形状に切り出した。
【００６６】
以上の補強層の積層構造により、実施例３の支持部材においては、マンドレルの基端側１／３の範囲にピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢが配置され、マンドレルの先端側２／３の範囲にＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣが配置され、それらの外側がマンドレルの全長にわたってＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣに覆われることとなる。
［比較例１］
【００６７】
比較例１の支持部材は、実施例１の支持部材に対して、補強層の構造が異なる点で相違している。比較例１の支持部材のその他の点は、実施例１の支持部材と同様である。すなわち、比較例１においては、第１，２の補強層として、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅２６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底１４ｍｍ、下底２６ｍｍ、高さ２１５０ｍｍの左右対称の台形が組み合わされた、長さ２４００ｍｍの形状に切り出して６枚積層してなる積層体を、ベースパイプ部としてのガラスクロスプリプレグシートＡの上に配置した。
【００６８】
さらに、第３〜５の補強層として、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅１７ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底９ｍｍ、下底１７ｍｍ、高さ２１５０ｍｍの左右対称の台形が組み合わされた、長さ２４００ｍｍの形状に切り出したものを６枚積層してなる積層体を、第１，２の補強層としての積層体のうえに配置した。以上の補強層の積層構造により、比較例１の支持部材においては、マンドレルの全長にわたってピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢが配置されることとなる。
［比較例２］
【００６９】
比較例２の支持部材は、比較例１の支持部材に対して、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢの代わりにＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを用いた点で相違している。比較例２の支持部材のその他の点は、比較例１の支持部材と同様である。比較例２の支持部材においては、マンドレルの全長にわたってＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣが配置されることとなる。
［比較例３］
【００７０】
比較例３の支持部材は、実施例１の支持部材に対して、補強層の構造が異なる点で相違している。比較例３の支持部材のその他の点は、実施例１の支持部材と同様である。比較例３においては、第１，２の補強層として、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅２６ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底１４ｍｍ、下底２６ｍｍ、高さ２１５０ｍｍの左右対称の台形が組み合わされた、長さ２４００ｍｍの形状に切り出して、ベースパイプ部１０としてのガラスクロスプリプレグシートＡの上に６枚積層した。さらに、その上に、第３〜５の補強層として、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを、幅１７ｍｍ、長さ２５０ｍｍの長方形と、上底９ｍｍ、下底１７ｍｍ、高さ２１５０ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ２４００ｍｍの形状に切り出したものを６枚積層した。
【００７１】
以上の補強層の積層構造により、比較例３の支持部材においては、マンドレルの全長にわたって延びるピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢの外側に、マンドレルの全長にわたって延びるＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣが配置されることとなる。なお、上述したように、以上の実施例１〜３及び比較例１〜３においては、使用する際に鉛直方向の上側及び下側になる部分のみに各補強層が形成されている。
［測定方法］
【００７２】
以上のように準備した実施例１〜３及び比較例１〜３の支持部材に対して、以下の手順により、荷重たわみを測定した。まず、各支持部材の手元側（基端側）に、図７の（ａ）に示される支持部材取り付け用部品Ｄ１を強固に結合する。この部品Ｄ１は、アルミ等の金属から製造され、支持部材の内部に挿入して、接着・結合する接着部Ｐ１と、ロボット側、ＬＣＤ収納カセット側等に取り付けられる固定部Ｐ２より構成される。接着部Ｐ１の長さは２００ｍｍであり、実施例及び比較例として作製した支持部材に、この取り付け用部品Ｄ１をエポキシ系接着剤により接着した。その後、固定台座の水平面に固定部Ｐ２を取り付けて、ボルトで締め付けることにより、各支持部材を水平に保持して片持ち梁状態とした。そして、各支持部材の先端から１０ｍｍの箇所に６５０ｇの錘を吊り下げて、各支持部材における鉛直下方向のたわみ（荷重たわみ）を測定した。
［測定結果］
【００７３】
上記測定によって、図８の表に示される結果が得られた。なお、図８の表には、実施例１〜３及び比較例１〜３の支持部材の各部の具体的な寸法や材料等も示されている。図８に示されるように、実施例１〜３のいずれの支持部材においても、補強層全域（支持部材の全長）にわたってピッチ由来の高弾性炭素繊維（ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢ）を使用した比較例１の支持部材と比較して、ピッチ由来の高弾性炭素繊維の使用量を３０％〜６４％削減しつつ、荷重たわみの増加（すなわち、曲げ剛性の低下）を抑制することができた。
【００７４】
また、実施例１〜３のいずれの支持部材においても、補強層全域（支持部材の全長）にわたってＰＡＮ由来の炭素繊維（ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣ）を使用した比較例２の支持部材と比較して、荷重たわみを大幅に低減することができた。
【００７５】
さらに、支持部材の全長にわたって延びる補強層の内側層にピッチ由来の高弾性炭素繊維（ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢ）を使用すると共に、その補強層の外側層にＰＡＮ由来の炭素繊維（ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣ）を使用した比較例３の支持部材は、比較例１の支持部材と比較して、ピッチ由来の高弾性炭素繊維の使用量を４０％低減できているが、実施例２の支持部材によれば、ピッチ由来の高弾性炭素繊維の使用量を４６．５％とより多く削減できたうえに、荷重たわみをより低減できた（すなわち、より高い曲げ剛性を維持できた）。
［実施例４］
【００７６】
まず、芯材であるスチール製のマンドレルを用意した。マンドレルは、固定端側にストレート部分、すなわち断面形状及び寸法が変化しない範囲と、自由端側にテーパ部分、すなわち自由端に向かうほど、外周の長さが短くなる範囲とから構成される。マンドレルの形状は、固定端側ストレート範囲では、中実円形断面、自由端側のテーパ範囲では、円錐からその先端部分を切り落とした形状（すなわち円錐台形状）である。マンドレルの寸法は、先端側直径１５ｍｍ、基端側直径２７ｍｍである。全長２４００ｍｍであり、固定端側２００ｍｍの範囲が、直径２７ｍｍの中実丸棒状のストレート範囲であり、自由端側の２２００ｍｍの範囲がテーパ状である。なお、ここでの先端とは、支持部材１Ａにおける他端部１ｂ側の端に相当し、基端とは、支持部材１Ａにおける一端部１ａ側の端に相当する。
【００７７】
続いて、基端側２００ｍｍにおいて、外径３０ｍｍのストレート範囲を有し、自由端側に向かって外周の長さが小さくなり、先端側において、外径が１８ｍｍとなる、肉厚１．５ｍｍ、長さ２４００ｍｍの中空のベースパイプ部を形成するために、マンドレルに対してガラスクロスプリプレグシートＡを複数回巻きつけて積層した。ガラス繊維の配向方向は、マンドレルの長手方向（０°）及び周方向（９０°）とした。なお、ガラスクロスプリプレグシートＡは、上述したものと同様のものを使用した。
【００７８】
続いて、第１の補強層として、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅２４ｍｍ、長さ２００ｍｍの長方形と、上底１８ｍｍ、下底２４ｍｍ、高さ１４００ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ１６００ｍｍの形状に切り出して４枚積層してなる積層体を２組用意し、マンドレルの長手方向と炭素繊維の配向方向が略一致するように、マンドレルに巻き付けたガラスクロスプリプレグシートＡ上に配置した。その際、使用時に鉛直方向の上側及び下側にあたる部分（例えばベースパイプ部１０Ａの上側部分１１Ａ及び下側部分１２Ａに対応する部分）のそれぞれに各積層体を配置した。なお、第１の補強層である、長さ１６００ｍｍのプリプレグシートＢにおいて、炭素繊維は長手方向に連続している。
【００７９】
特に、各積層体のピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢの下辺、幅２４ｍｍの部分がマンドレルの基端に一致するようにした。したがって、第１の補強層のピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢは、マンドレルの基端側１６００ｍｍの範囲に配置されることとなる。なお、各積層体を配置する際に、マンドレルの長手方向に沿ったベースパイプ部の中心軸と、各積層体のピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢの台形の長手方向における中心軸とが、鉛直方向に一致するようにした。また、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢとしては、上述したものと同様のものを使用した。
【００８０】
続いて、第２の補強層として、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを、上底１４ｍｍ、下底１８ｍｍ、高さ８００ｍｍの左右対称な台形状に切り出して４枚積層してなる積層体を２組用意し、マンドレルの長手方向と炭素繊維の配向方向が略一致するように、マンドレルに巻きつけたガラスクロスプリプレグシートＡ上にその積層体を配置した。その際、使用時に鉛直方向の上側及び下側にあたる部分（例えばベースパイプ部１０Ａの上側部分１１Ａ及び下側部分１２Ａに対応する部分）のそれぞれに各積層体を配置した。
【００８１】
特に、各積層体のＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣの上底がマンドレルの先端に一致するようにした。したがって、第２の補強層のＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣは、マンドレルの先端側の８００ｍｍの範囲に配置されることとなる。なお、各積層体を配置する際に、マンドレルの長手方向に沿ったベースパイプ部の中心軸と、各積層体のＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣの台形の長手方向における中心軸とが、鉛直方向に一致するようにした。また、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣとしては、上述したものと同様のものを使用した。
【００８２】
続いて、第３の補強層として、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを、幅２４ｍｍ、長さ２００ｍｍの長方形と、上底１４ｍｍ、下底２４ｍｍ、高さ２２００ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ２４００ｍｍの形状に切り出して、１枚ずつ２組用意し、マンドレルの長手方向と炭素繊維の配向方向とが略一致するように、第１の補強層のピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢ及び第２の補強層のＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣの上に１枚配置した。その際、使用時に鉛直方向の上側及び下側にあたる部分（例えばベースパイプ部１０Ａの上側部分１１Ａ及び下側部分１２Ａに対応する部分）のそれぞれに、第３の補強層であるプリプレグシートＣを１枚ずつ配置した。第３の補強層のＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣは、マンドレルの全長にわたって配置されることとなる。
【００８３】
ここでは、第１の補強層としてのピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢの積層体が、支持部材１Ａの補強部２０の第１の補強領域２１に対応し、第２の補強層としてのＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣの積層体が、支持部材１Ａの補強部２０の第２の補強領域２２に対応し、第３の補強層としてのＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣが、支持部材１Ａの補強部３０に対応する。
【００８４】
以上の補強層の積層構造により、実施例４の支持部材においては、マンドレルの基端側２／３の範囲にピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢが配置され、マンドレルの先端側１／３の範囲にＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣが配置され、それらの外側がマンドレルの全長にわたってＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣに覆われることとなる。また、マンドレルの長手方向に交差する方向に沿った断面に着目すると、ガラスクロスプリプレグシートからなる肉厚１．５ｍｍのベースパイプ部の外側における鉛直方向の上部及び下部の９０°の範囲に、炭素繊維プリプレグシートからなる肉厚１ｍｍの第１及び第２の補強層が積層され、さらに炭素繊維プリプレグシートからなる肉厚０．２４ｍｍの第３の補強層が積層された構造となる。
【００８５】
以上のプリプレグ積層工程の後に、ポリプロピレンテープやＰＥＴテープ等の加熱により収縮するテープを全体の外側から巻き付けて各プリプレグシートを固定し、ベースパイプ部及び補強層を同時にオーブンにより加熱して各プリプレグシートを硬化した。このとき、２℃／ｍiｎで昇温させて１４０℃で１２０分保持した後、自然冷却により常温に戻した。最後に、マンドレルを抜き取ることによって、中空パイプ形状の支持部材１Ａに対応する実施例４の支持部材を得た。
［実施例５］
【００８６】
実施例５の支持部材は、実施例４の支持部材に対して、第１，２の補強層としての積層体の炭素繊維プリプレグシートの寸法が異なる点で相違している。実施例５の支持部材のその他の点は、実施例４の支持部材と同様である。すなわち、実施例５においては、第１の補強層の積層体のために、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅２４ｍｍ、長さ２００ｍｍの長方形と、上底１９ｍｍ、下底２４ｍｍ、高さ１０００ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ１２００の形状に切り出した。また、第２の補強層の積層体のために、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを上底１４ｍｍ、下底１９ｍｍ、高さ１２００ｍｍの左右対称な台形状に切り出した。
【００８７】
以上の補強層の積層構造により、実施例５の支持部材においては、マンドレルの基端側１／２の範囲にピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢが配置され、マンドレルの先端側１／２の範囲にＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣが配置され、それらの外側がマンドレルの全長にわたってＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣに覆われることとなる。
［実施例６］
【００８８】
実施例６の支持部材は、実施例４の支持部材に対して、第１，２の補強層としての積層体の炭素繊維プリプレグシートの寸法が異なる点で相違している。実施例６の支持部材のその他の点は、実施例４の支持部材と同様である。実施例６においては、第１の補強層の積層体のために、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅２４ｍｍ、長さ２００ｍｍの長方形と、上底２１ｍｍ、下底２４ｍｍ、高さ６００ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ８００ｍｍの形状に切り出した。また、第２の補強層の積層体のために、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを上底１４ｍｍ、下底２１ｍｍ、高さ１６００ｍｍの左右対称な台形状に切り出した。
【００８９】
以上の補強層の積層構造により、実施例６の支持部材においては、マンドレルの基端側１／３の範囲にピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢが配置され、マンドレルの先端側２／３の範囲にＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣが配置され、それらの外側がマンドレルの全長にわたってＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣに覆われることとなる。
［比較例４］
【００９０】
比較例４の支持部材は、実施例４の支持部材に対して、補強層の構造が異なる点で相違している。比較例４の支持部材のその他の点は、実施例４の支持部材と同様である。比較例４においては、第１，２の補強層として、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅２４ｍｍ、長さ２００ｍｍの長方形と、上底１４ｍｍ、下底２４ｍｍ、高さ２２００ｍｍの左右対称の台形が組み合わされた、長さ２４００ｍｍの形状に切り出して４枚積層してなる積層体を２組用意し、ベースパイプ部としてのガラスクロスプリプレグシートＡの上に配置した。比較例４の支持部材においては、マンドレルの全長にわたってピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢが配置されることとなる。
［比較例５］
【００９１】
比較例５の支持部材は、比較例４の支持部材に対して、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢの代わりにＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを用いた点で相違している。比較例５の支持部材のその他の点は、比較例４の支持部材と同様である。比較例５の支持部材においては、マンドレルの全長にわたってＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣが配置されることとなる。
［比較例６］
【００９２】
比較例６の支持部材は、実施例４の支持部材に対して、補強層の構造が異なっている。比較例６の支持部材のその他の点は、実施例４の支持部材と同様である。比較例６においては、第１，２の補強層として、ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢを、幅２４ｍｍ、長さ２００ｍｍの長方形と、上底１４ｍｍ、下底２４ｍｍ、高さ２２００ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ２４００ｍｍの形状に切り出して３枚積層すると共に、ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣを、幅２４ｍｍ、長さ２００ｍｍの長方形と、上底１４ｍｍ、下底２４ｍｍ、高さ２２００ｍｍの左右対称な台形が組み合わされた、長さ２４００ｍｍの形状に切り出したものを更に１枚ずつ積層することにより、合計４枚の炭素繊維プリプレグシートを積層してなる積層体を２組用意した。そして、その積層体を、ベースパイプ部としてのガラスクロスプリプレグシートＡの上に配置した。
【００９３】
以上の補強層の積層構造により、比較例６の支持部材においては、マンドレルの全長にわたって延びるピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢの外側に、マンドレルの全長にわたって延びるＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣが配置されることとなる。なお、上述したように、以上の実施例４〜６及び比較例４〜６においては、使用する際に鉛直方向の上側及び下側になる部分のみに各補強層が形成されている。
［測定方法］
【００９４】
以上のように準備した実施例４〜６及び比較例４〜６の支持部材に対して、以下の手順により、荷重たわみを測定した。まず、各支持部材の手元側（基端側）に、図７の（ｂ）に示される支持部材取り付け用部品Ｄ２を強固に係合する。この部品Ｄ２は、鉄などの金属から製造され、支持部材の内部に挿入して、接着・結合する接着部Ｐ３と、ロボット側、ＬＣＤ収納カセット側等に取り付けられる固定部Ｐ４より構成される。接着部Ｐ３の長さは１５０ｍｍであり、実施例及び比較例として製作した支持部材に、この取り付け用部品Ｄ２をエポキシ系接着剤により接着した。その後、固定台座の垂直面に固定部Ｐ４を取り付けて、ボルトで締め付けることにより、各支持部材を水平に保持して片持ち梁状態とした。そして、各支持部材の先端から１０ｍｍの箇所に３００ｇの錘を吊り下げて、各支持部材における鉛直下方向のたわみ（荷重たわみ）を測定した。
［測定結果］
【００９５】
上記測定によって、図９の表に示される結果が得られた。なお、図９には、実施例４〜６及び比較例４〜６の支持部材の各部の具体的な寸法や材料等も示されている。図９に示されるように、実施例４〜６のいずれの支持部材においても、補強層全域（支持部材の全長）にわたってピッチ由来の高弾性炭素繊維（ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢ）を使用した比較例４の支持部材と比較して、ピッチ由来の高弾性炭素繊維の使用量を２８％〜６１％削減しつつ、荷重たわみの増加（すなわち、曲げ剛性の低下）を抑制することができた。
【００９６】
また、実施例４〜６のいずれの支持部材においても、補強層全域（支持部材の全長）にわたってＰＡＮ由来の炭素繊維（ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣ）を使用した比較例５の支持部材と比較して、荷重たわみを大幅に低減することができた。
【００９７】
さらに、支持部材の全長にわたって延びる補強層の内側層にピッチ由来の高弾性炭素繊維（ピッチ由来の高弾性炭素繊維プリプレグシートＢ）を使用すると共に、その補強層の外側層にＰＡＮ由来の炭素繊維（ＰＡＮ由来の炭素繊維プリプレグシートＣ）を使用した比較例６の支持部材は、比較例４の支持部材と比較して、ピッチ由来の高弾性炭素繊維の使用量を２４．０％低減できているが、実施例４の支持部材によれば、ピッチ由来の高弾性炭素繊維の使用量を２８．０％とより多く削減できたうえに、荷重たわみをより低減できた（すなわち、より高い曲げ剛性を維持できた）。
【符号の説明】
【００９８】
１，１Ａ…支持部材、１ａ…一端部、１ｂ…他端部、１０，１０Ａ…ベースパイプ部、１１…上側部分、１２…下側部分、２０…補強部、２１…第１の補強領域、２２…第２の補強領域。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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