(57)【要約】  繊維強化積層体において、十分な遮光性を有し、積層体界面の密着性、シャッタ羽根として使用した場合に必要となる耐久特性の向上を実現する。本発明の繊維強化積層体は、基板と、黒色被膜と、繊維強化樹脂層とを備え、前記黒色被膜は、前記基板と前記繊維強化樹脂層との間に設けられ、バインダー樹脂と、黒色粒子と、フィラーとを含有することを特徴とする。
2017199886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、黒色被膜と、繊維強化樹脂層とを備え、
前記黒色被膜は、前記基板と前記繊維強化樹脂層との間に設けられ、バインダー樹脂と、黒色粒子と、フィラーとを含有することを特徴とする繊維強化積層体。
【請求項２】
前記黒色被膜と前記繊維強化樹脂層は前記基板の両面に設けられ、
前記黒色被膜の厚さをａ（μｍ）、前記基板の厚さをｂ（μｍ）、前記繊維強化樹脂層の厚さをｃ（μｍ）とすると、
ａ＜２ａ＜ｂ＜（ｂ＋２ａ）＜２ｂ＜ｃ＜（２ａ＋ｂ＋２ｃ）
前記黒色被膜の厚さと、前記基板の厚さと、前記繊維強化樹脂層の厚さとは、上記不等式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化積層体。
【請求項３】
前記黒色被膜と前記繊維強化樹脂層との界面は前記フィラーによって形成された凹凸構造を有していること、
前記繊維強化樹脂層はマトリックス樹脂を有していること、
前記マトリックス樹脂は前記凹凸構造に入り込んでいること
を特徴とする請求項１または２に記載の繊維強化積層体。
【請求項４】
基板と、
前記基板の両面に設けられる黒色被膜と、
前記基板の両面に設けられた黒色被膜の上に設けられる、強化繊維を保持するマトリックス樹脂を有する繊維強化樹脂層とを備え、
前記黒色被膜は、前記基板と前記繊維強化樹脂層との間に設けられ、バインダー樹脂と、黒色粒子と、フィラーとを含有し、
前記黒色被膜と前記繊維強化樹脂層との界面は前記フィラーによって形成された凹凸構造を有し、
前記マトリックス樹脂は前記凹凸構造に入り込んでいることを特徴とする繊維強化積層体。
【請求項５】
前記フィラーは無機系フィラーであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項６】
前記フィラーの短手方向の径は、前記繊維強化樹脂層の強化繊維の短手方向の径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項７】
前記黒色被膜と前記繊維強化樹脂層との界面は凹凸構造を有していること、
前記繊維強化樹脂層はマトリックス樹脂を有していること、
前記界面は前記バインダー樹脂と前記マトリックス樹脂とが接合している界面であること
を特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項８】
前記黒色被膜と前記繊維強化樹脂層との界面は凹凸構造を有していること、
前記黒色被膜と前記基板との界面は凹凸構造を有していること、
繊維強化樹脂層側の前記界面の凹凸は、基板側の前記界面の凹凸より大きいこと
を特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項９】
前記黒色粒子はカーボンブラックを含み、前記フィラーの短手方向の径が前記カーボンブラックの粒径より大きいことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項１０】
前記基板は二軸延伸ＰＥＴフィルムであること、
前記バインダー樹脂はアクリル系樹脂であること
を特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項１１】
前記繊維強化樹脂層の表面には、面方向に沿って複数の凸部が形成され、
前記複数の凸部の上面は、凹形状面であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化積層体。
【請求項１２】
隣り合う前記複数の凸部が連続した凸部の稜線は、前記繊維強化樹脂層の繊維方向に交差する方向に向かって蛇行しながら伸びていることを特徴とする請求項１１に記載の繊維強化積層体。
【請求項１３】
前記複数の凸部の凹形状は、段階的な変化の凹形状であり、
前記複数の凸部のうち、隣り合う複数の凸部の凹形状の段階的な変化は、互いに交差する方向であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の繊維強化積層体。
【請求項１４】
前記凸部には前記繊維強化樹脂層に用いられる炭素繊維が含まれていることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項１５】
開口が形成された地板と、前記開口を開閉しかつ移動方向と略直交する方向を長手方向とする複数のシャッタ羽根と、前記シャッタ羽根を駆動する駆動部とを有するシャッタ装置であって、
前記シャッタ羽根のうち少なくとも１つが請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の繊維強化積層体であることを特徴とするシャッタ装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のシャッタ装置を備えることを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化層を積層して構成する繊維強化積層体、繊維強化積層体を用いたシャッタ羽根、シャッタ羽根を用いたシャッタ装置および光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化積層体として、炭素繊維強化樹脂（以下、ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）を交互に積層して強度を向上させることが知られている。このような繊維強化積層体は、軽量かつ高剛性であるので、光学機器の一例として一眼レフカメラに使用されるフォーカルプレーンシャッタなどの極めて短い時間で光路を横切るように移動と停止を行なうシャッタ羽根に好んで利用される。【０００３】
ＣＦＲＰ等の繊維を積層した繊維強化積層体は、軽量で強度も高く優れた特性を有するものであるが、ＣＦＲＰプリプレグを積層する段階で炭素繊維が曲がり、いわゆる目開きという現象が発生することがある。そして、この目開きした場所の遮光性は低下することもある。【０００４】
特許文献１では、遮光性を向上させるために、プラスチックフィルムを基材とし、その両面に遮光性を有する遮光塗膜を形成すると共に、遮光塗膜の上に炭素繊維が引き揃えられた補強部材を積層し、各補強部材の上に潤滑黒色塗膜を形成したラミネート構造を有する光学機器用遮光羽根材が開示されている。【０００５】
特許文献１では、羽根材を構成する積層体中の炭素繊維強化樹脂層との間に遮光塗膜を介在させることにより、シャッタ羽根として必要な遮光性が得られるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２１５８１５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
軽量、高強度のシャッタ羽根は、シャッタの高耐久化に貢献し、シャッタスピードを高速化させることもあり、近年、シャッタ羽根に用いられる繊維強化積層体に対して、構造体としてさらなる高強度化が求められている。【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、耐久特性をさらに向上することを可能とする遮光性の繊維強化積層体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の繊維強化積層体は、例えば、以下の構成を備える。
基板と、黒色被膜と、繊維強化樹脂層とを備え、
前記黒色被膜は、前記基板と前記繊維強化樹脂層との間に設けられ、バインダー樹脂と、黒色粒子と、フィラーとを含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の繊維強化積層体によれば、遮光性を確保するとともに、繊維強化樹脂層の表層側における強化繊維の体積分率を高めることができる。その結果、十分な遮光性を確保しつつ、高い曲げ強度を有する繊維強化積層体を実現できる。本発明の繊維強化積層体を有するシャッタ羽根は、耐久特性が向上し、このシャッタ羽根を用いたカメラにおいては、高耐久化やシャッタスピードの向上などが実現できる。【００１１】
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係る繊維強化積層体の繊維強化層の断面を表す図。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係る繊維強化積層体の繊維強化層の他の断面を表す図。
【図２Ａ】離型シートとの接着状態を表す図。
【図２Ｂ】離型シートの一例を示す光学顕微鏡写真。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る繊維強化積層体の電子顕微鏡による表面写真。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係る繊維強化積層体の表面凹凸説明図。
【図４Ａ】凸部の電子顕微鏡による部分拡大図。
【図４Ｂ】図４Ａの模式図。
【図５Ａ】一実施形態に係る繊維強化積層体の断面図。
【図５Ｂ】一実施形態に係る繊維強化積層体の断面図。
【図６】一実施形態に係るシャッタ装置を表す図。
【図７】図６のＩＩ−ＩＩ’における矢視断面図。
【図８】実施例の評価結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、後述する実施形態において説明されるが、基板と、黒色被膜と、炭素繊維強化樹脂層とを備え、黒色被膜は、基板と炭素繊維強化樹脂層との間に設けられ、バインダー樹脂と、黒色粒子と、フィラーとを含有する繊維強化積層体である。このような繊維強化積層体は、高い曲げ強度を有しながら、十分な遮光性を有しており、シャッタ羽根などの材料として好適に使用できる。
【００１４】
特に、黒色被膜に含有されるフィラーは、黒色被膜と炭素繊維強化樹脂層との界面に微細な凹凸の構造をもたらす。黒色被膜のこの界面の凹凸は、黒色被膜と炭素繊維強化樹脂層との接着表面積を増加させ、両者の接着性をより強固にする。さらに、この凹凸に対して、炭素繊維強化樹脂に含まれる熱硬化性樹脂などのマトリックス樹脂が加熱成形中に流れ込み、炭素繊維強化樹脂層と黒色被膜との界面において、マトリックス樹脂の体積分率が相対的に増加する。一方、この黒色被膜の界面から離れた炭素繊維強化樹脂層の表層付近（繊維強化積層体表層付近）では、マトリックス樹脂の減少に伴い、炭素繊維の体積分率が相対的に増加する。
【００１５】
黒色被膜のこの界面の凹凸によって、基板と反対方向に位置する炭素繊維強化樹脂層の表層付近における炭素繊維の体積分率が、基板に近い黒色被膜と炭素繊維強化樹脂層との界面付近における炭素繊維の体積分率よりも相対的に高くなる。炭素繊維強化樹脂層の表層付近における炭素繊維の存在割合の相対的な増加は、繊維強化積層体としての曲げ抵抗強度を高くすること、および、剛性を向上することを可能とする。
【００１６】
以下に、図を参照して、本発明の繊維強化積層体の一例が説明される。
なお、本発明の理解を助けるために、本発明の繊維強化積層体がシャッタ装置のシャッタ羽根として用いられる一実施形態が説明されるが、本発明の繊維強化積層体は、ブラインドや各種構造材にも適用されることはいうまでもない。
【００１７】
図６は、一実施形態に係るシャッタ装置の正面形状を表す。図６に表すシャッタ装置１０は、フォーカルプレーンシャッタユニットである。また、図７は、図６のＩＩ−ＩＩ’における矢視断面図である。本実施形態に係るフォーカルプレーンシャッタユニット１０は、いわゆる縦走りタイプと呼称されているものである。すなわち、フォーカルプレーンシャッタユニット１０は上下方向に走行する先幕１１および後幕１２を有し、これら先幕１１および後幕１２を用いてシャッタ地板２４の開口部が開閉される。先幕１１および後幕１２は１枚以上のシャッタ羽根で構成される。具体的には、先幕１１は相互に重なり合う５枚のシャッタ羽根１３、１４、１５、１６、１７で構成され、後幕１２は相互に重なり合う４枚のシャッタ羽根１８、１９、２０、２１で構成される。それぞれのシャッタ羽根１３〜２１の長手方向は、移動方向に対して略直交している。
【００１８】
枠状のシャッタ地板２４には、複数のスペーサー２２を介して、枠状のカバー板２３が平行に取り付けられており、先幕１１のシャッタ羽根１３〜１７が羽根走行方向と直交する方向に広がるのを防止する。また、カバー板２３とシャッタ地板２４との間には、先幕１１の走行スペースと後幕１２の走行スペースとを仕切る枠状の仕切り板２５が、シャッタ地板２４に対して傾斜して取り付けられている。先幕１１はカバー板２３と仕切り板２５との間に配置され、後幕１２は仕切り板２５とシャッタ地板２４との間に配置されている。
【００１９】
先幕１１を構成するシャッタ羽根１３〜１７の長手方向における一端（図６中、左側）が、先幕支持アーム２６と先幕駆動アーム２７にカシメダボを介してそれぞれ取り付けられており、シャッタ羽根１３〜１７は上下方向に連なって走行するように構成されている。先幕支持アーム２６と先幕駆動アーム２７は、それぞれの基端部において、シャッタ地板２４に回転可能に取り付けられている。
【００２０】
同様に、後幕１２を構成するシャッタ羽根１８〜２１の長手方向における一端が、後幕支持アーム２８と後幕駆動アーム２９にカシメダボを介してそれぞれ取り付けられており、シャッタ羽根１８〜２１は上下方向に連なって走行するように構成されている。後幕支持アーム２８と後幕駆動アーム２９は、それぞれの基端部において、シャッタ地板２４に回転可能に取り付けられている。
【００２１】
これらの先幕駆動アーム２７および後幕駆動アーム２９は、カバー板２３およびシャッタ地板２４に形成された円弧状の案内溝３０、３１に対して、それぞれ摺動可能に係合している。また、先幕駆動アーム２７および後幕駆動アーム２９が駆動部（不図示）からの駆動力を受けて回転すると、連動して先幕支持アーム２６および後幕支持アーム２８も動き、シャッタ羽根１３〜１７および１８〜２１が重畳したり展開したりする。
【００２２】
すなわち、撮影待機状態において、先幕１１のシャッタ羽根１３〜１７は展開状態にあり、後幕１２のシャッタ羽根１８〜２１は重畳状態にある。そして、撮影を行なう際には、先幕１１のシャッタ羽根１３〜１７の重畳動作が開始されるとともに、この動作が開始されてから所定時間経過後に、後幕１２のシャッタ羽根１８〜２１の展開動作が開始される。撮影が終了すると、先幕１１のシャッタ羽根１３〜１７および後幕１２のシャッタ羽根１８〜２１は、撮影待機状態となる。
【００２３】
そして、先幕１１のシャッタ羽根１３〜１７および後幕１２のシャッタ羽根１８〜２１が走行することにより、仕切り板２５、シャッタ地板２４およびカバー板２３の中央に、撮影光束を通過させる枠状の光通過口が形成され、レンズ（不図示）から入射した撮影光束が上述した光通過口を通過して、ＣＣＤなどの撮像素子あるいはフィルムが露光される。
【００２４】
以上のようなフォーカルプレーンシャッタユニット１０の構成は一例にすぎず、特開平１０−１８６４４８号公報、特開２００２−２２９０９７号公報、特開２００３−２８００６５号公報などに記載されている周知の構成を用いることができる。
【００２５】
また、本実施形態のシャッタ装置は、例えばカメラなどの光学機器に設置して用いることができる。すなわち、筐体と、レンズのような光学系と、撮像素子のような撮像部とを備えるカメラにおいて、光学系を通って撮像素子に入射する光路をふさぐように、シャッタ装置を配置することができる。
【００２６】
次に、シャッタ羽根１３〜２１の構成について説明する。シャッタ羽根１３〜２１のうちの少なくとも１つは、本発明の繊維強化積層体からなるシャッタ羽根とすることができる。
【００２７】
この繊維強化積層体からなるシャッタ羽根を、以下、本実施形態に係るシャッタ羽根と呼ぶ。シャッタ羽根１３〜２１の全てが本実施形態に係るシャッタ羽根であることは、耐久性および遮光性の点で好ましい。しかしながら、コストを減らすために、本実施形態に係るシャッタ羽根と、他のシャッタ羽根とを併用してもよい。本実施形態に係るシャッタ羽根は強度が高いため、より衝撃を受けやすいシャッタ羽根として用いることが好適である。具体的には、本実施形態に係るシャッタ羽根を、シャッタ開閉時の移動量がより大きいシャッタ羽根として用いることができる。図６の例においては、より移動量が大きく衝撃を受けやすいシャッタ羽根１３、１４、２０、２１として本実施形態に係るシャッタ羽根を用いることができる。併用しうるシャッタ羽根としては特に限定されないが、例えばアルミニウム合金の板材からなるシャッタ羽根等が挙げられる。特に、移動量の２番目に大きいシャッタ羽根１４、２１に用いると、移動量の３番目に大きいシャッタ羽根１５、２２のたわみを抑えることができる。そして、本実施形態に係るシャッタ羽根を１４、２１に用いる場合には、上下に配置される移動量の１番目に大きいシャッタ羽根１４、２１、移動量の３番目に大きいシャッタ羽根１５、２２を平坦な面の羽根を用いると上下の羽根との接触面積を減らし、優れた摺動性を得ることができる。平坦な面は、黒色化塗装を行って形成してもよく、黒色化塗装の対象が金属製の羽根であっても、樹脂製のシャッタ羽根であってもよい。特に、後幕を撮像素子に近いように配置した場合には、後幕の移動量の２番目に大きいシャッタ羽根２０に本実施形態に係るシャッタ羽根を用いるとシャッタ羽根２２の撮像素子側への飛び出しを効果的に抑制できる。
【００２８】
図５Ａは、一実施形態に係る繊維強化積層体の一例の断面図を表す。繊維強化積層体は、炭素繊維強化樹脂層４１と、基板４２と、黒色被膜４３とを有する。黒色被膜４３は、炭素繊維強化樹脂層４１と基板４２の間に設けられている。また、黒色被膜４３は、バインダー樹脂４６と、黒色粒子４７と、フィラー４８とを含んでいる。炭素繊維強化樹脂層４１は、炭素繊維４４を保持する樹脂組成物であるマトリックス樹脂４５を含んでいる。
【００２９】
繊維強化積層体は、２層以上の炭素繊維強化樹脂層４１が積層されていてもよいし、２層以上の黒色被膜４３を有していてもよい。図５Ａの繊維強化積層体は、黒色被膜４３と炭素繊維強化樹脂層４１が基板４２の両面に設けられている。
【００３０】
黒色被膜４３と炭素繊維強化樹脂層４１との界面は凹凸構造を有し、この凹凸構造に炭素繊維強化樹脂層４１のマトリックス樹脂４５が入り込み、炭素繊維強化樹脂層４１と黒色被膜４３との接着性が向上する。また、黒色被膜４３と基板４２との界面は凹凸構造を有し、黒色被膜４３の炭素繊維強化樹脂層側の界面の凹凸は、基板側の界面の凹凸より大きいものとしてもよい。このように炭素繊維強化樹脂層側の界面の凹凸を基板側の界面の凹凸より大きくなるように、積極的に形成することで、黒色被膜４３と炭素繊維強化樹脂層４１との接触面積が増加し、炭素繊維強化樹脂層４１に含まれるマトリックス樹脂４５が、黒色被膜４３の炭素繊維強化樹脂層側の表面の凹凸に好適に接触することで接着性が向上する。
【００３１】
（黒色被膜）
黒色被膜は、フィラーと、バインダー樹脂と、黒色粒子とを含んでおり、以下、順次説明される。
【００３２】
黒色被膜に含有されるフィラーは、粒状、繊維状、板状または無定形状の無機化合物または有機化合物で、常温で固体粒子のものである。フィラーは、黒色被膜の界面に微細な凹凸をもたらし、黒色被膜と炭素繊維強化樹脂層の接着性をより強固にするものであるとともに、繊維強化積層体表層付近の炭素繊維の相対的な体積分率の増加をもたらし、繊維強化積層体の曲げ抵抗強度を高くし、剛性を向上させるものである。
【００３３】
フィラーとしては、架橋アクリル樹脂ビーズなどの有機系や、シリカ、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、マグネシウムなどの無機系のいずれのものも用いることができ、これらの１種または２種以上を混合して用いることもできる。その中でも、分散性・低コストなどの観点から、無機系フィラー、特に、シリカが好適に用いられる。無機系のフィラーは、加熱される場合に形状の変形が少なく扱いやすい。
【００３４】
粒状のフィラーであれば平均粒径、また、繊維状のフィラーであれば短手方向の平均径は、炭素繊維強化樹脂層の炭素繊維の短手方向の平均径よりも小さいものとすることができる。フィラーの平均粒径（短手方向の平均径）は、炭素繊維強化樹脂層の炭素繊維の短手方向の平均径よりも小さい場合に、炭素繊維が界面凹部に侵入することなく、強度が向上する。また、フィラーの平均粒径（短手方向の平均径）は、黒色被膜層に含まれる黒色粒子の平均粒径よりも大きいものとすることができる。
【００３５】
フィラーの平均粒径（短手方向の平均径）は、黒色被膜の界面に凹凸構造を形成するために、一実施形態では０．５μｍ以上、別の実施形態では１．０μｍ以上、さらに別の実施形態では２．０μｍ以上とすることができる。フィラーの平均粒径（短手方向の平均径）は、黒色被膜の接合性を向上させるために、一実施形態では１０．０μｍ以下、別の実施形態では８．０μｍ以下、さらに別の実施形態では６．０μｍ以下とすることができる。
【００３６】
フィラーの平均粒径（短手方向の平均径）および炭素繊維の短手方向の平均径は、電子顕微鏡を用いて求めた粒径の値を算術平均したものである。「平均」とは、統計学上の信頼性のある個数のフィラーまたは炭素繊維を測定して得られた平均値を意味し、その個数としては通常は１０個以上、好ましくは５０個以上、さらに好ましくは１００個以上である。
【００３７】
黒色被膜中におけるフィラーの含有率は、黒色被膜の界面に凹凸構造を形成するために、一実施形態では０．５質量％以上、別の実施形態では１．０質量％以上、さらに別の実施形態では２．０質量％以上とすることができる。フィラーの含有率は、黒色被膜の接合性を向上させるために、一実施形態では１０．０質量％以下、別の実施形態では８．０質量％以下、さらに別の実施形態では５．０質量％以下とすることができる。
【００３８】
黒色被膜に含有するバインダー樹脂は、フィラーおよび黒色粒子を分散・保持させる常温で液体状または固体状の樹脂である。一実施形態では、好ましい表面形態を得るために、バインダー樹脂は、黒色粒子およびフィラーを均一に分散した黒色被膜塗布液を形成できる液体状の樹脂とすることができる。
【００３９】
バインダー樹脂としては、ポリ（メタ）アクリル酸系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリビニルブチラール樹脂、セルロース系樹脂、ポリスチレン／ポリブタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシエステル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート系樹脂、ウレタンアクリレート系樹脂、ポリエステルアクリレート系樹脂、ポリエーテルアクリレート系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂等の熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂が挙げられ、これらの１種または２種以上を混合して用いることもできる。
【００４０】
黒色被膜中におけるバインダー樹脂の含有率は、基板と黒色被膜との接着性を向上させるために、一実施形態では６０質量％以上、別の実施形態では６５質量％以上、さらに別の実施形態では７０質量％以上とすることができる。バインダー樹脂の含有率は、十分な遮光性を得るために、一実施形態では８５質量％以下、別の実施形態では８０質量％以下、さらに別の実施形態では７５質量％以下とすることができる。
【００４１】
なお、バインダー樹脂と炭素繊維強化樹脂層のマトリックス樹脂が同系統の樹脂であると、良好な接着性が得られうる。また、アクリル樹脂とエポキシ樹脂は比較的良好な接着性を示すため、バインダーがアクリル樹脂で、炭素繊維強化樹脂層のマトリックス樹脂がエポキシ樹脂であると、加熱による接着性が良好となりうる。または、バインダー樹脂がエポキシ樹脂で、マトリックス樹脂がアクリル樹脂であってもよい。
【００４２】
黒色被膜に含有される黒色粒子は、粒状、繊維状、板状または無定形状の無機化合物または有機化合物で、常温で固体粒子のものであり、バインダー樹脂を黒色に着色させ、好適に遮光性を付与させることができるものである。黒色粒子の平均粒径は、黒色被膜への分散性を向上させるために、一実施形態では０．０１μｍ以上、別の実施形態では０．０５μｍ以上、さらに別の実施形態では０．１μｍ以上とすることができる。黒色粒子の平均粒径は、黒色被膜の遮光性を向上させるために、一実施形態では２．０μｍ以下、別の実施形態では１．０μｍ以下、さらに別の実施形態では０．５μｍ以下とすることができる。
【００４３】
一実施形態では、黒色粒子としては、カーボンブラックが挙げられる。カーボンブラックの平均粒径は、充分な遮光性を得るため１μｍ未満とすることが好ましく、０．５μｍ以下とすることがより好ましい。黒色粒子の平均粒径は、体積基準の粒子径分布の５０％累積値として、動的光散乱方式の粒度分布測定装置などにより測定されるものである。
【００４４】
また、黒色被膜中における黒色粒子の含有率は、黒色被膜の遮光性を向上させるために、一実施形態では５質量％以上、別の実施形態では１０質量％以上、さらに別の実施形態では１５質量％以上とすることができる。黒色粒子の含有率は、基板および炭素繊維強化樹脂層との接着性および被膜強度を向上させるために、一実施形態では３０質量％以下、別の実施形態では２０質量％以下、さらに別の実施形態では１８質量％以下とすることができる。
【００４５】
黒色被膜の厚さは、黒色被膜の遮光性および黒色被膜自体の強度を向上させるために、一実施形態では０．５μｍ以上、別の実施形態では１．０μｍ以上、さらに別の実施形態では３．０μｍ以上とすることができる。黒色被膜の厚さは、基板および炭素繊維強化樹脂層との密着性を向上させるために、一実施形態では１５．０μｍ以下、別の実施形態では１０．０μｍ以下、さらに別の実施形態では７．０μｍ以下とすることができる。
【００４６】
基板として、１０μｍ以上、１５μｍ以下のプラスチック材を用いる場合には、プラスチック材の反りを防止するために、プラスチック材に設けられた黒色被膜の合計の膜厚がプラスチック材の厚さを超えないようにすることが好ましい。黒色被膜は、プラスチック材の両面に設けられてもよい。
【００４７】
さらに、黒色被膜は、黒色被膜の上に配置される炭素繊維強化樹脂層との界面、および、黒色被膜と基板との界面に凹凸構造を有している。炭素繊維強化樹脂層と黒色被膜との界面の凹凸の平均高低差は、黒色被膜と基板との界面の凹凸の平均高低差より大きくなっている。このように黒色被膜と炭素繊維強化樹脂層との界面に凹凸を、フィラーを含有させて積極的に形成することで、黒色被膜と炭素繊維強化樹脂層との界面の面積が増加し、積層する炭素繊維強化樹脂層に含まれるマトリックス樹脂が、面積が増加した黒色被膜の凹凸面に好適に接触することで接着性の向上が得られる。結果として、基板と炭素繊維強化樹脂層との接着性が黒色被膜を介してより強固なものとなり、積層した各層の密着が良好な繊維強化積層体とすることが可能となる。基板との界面の凹凸の平均高低差に対する炭素繊維強化樹脂層との界面の凹凸の平均高低差の比は、接着性を向上させるために、一実施形態では１．５以上、別の実施形態では２以上、さらに別の実施形態では５以上とすることができる。
【００４８】
凹凸の平均高低差は、繊維強化積層体の厚さ方向の界面を含む１０μｍ×１０μｍの視野の断面において、凹凸を横切る基板表面に平行な基準線を設け、各凹凸に対して、基準線から凸側の距離の平均と基準線から凹側の距離の平均とを求め、これの和から求められる。なお、繊維強化積層体の断面は、電子顕微鏡により観察される。
【００４９】
黒色被膜は、以下のように形成することができる。上述のバインダー樹脂、黒色粒子（カーボンブラックなど）、フィラーを含む黒色被膜塗布液が予め準備される。黒色被膜塗布液が、ディップコート、ロールコート、バーコート、ダイコート、ブレードコート、エアナイフコート等の従来公知の塗布方法により、基板（プラスチック材など）の表面に塗布され、乾燥させた後、必要に応じて加熱・加圧などが施される。なお、黒色被膜塗布液の溶媒は、水や有機溶剤、水と有機溶剤との混合物などを用いることができる。
【００５０】
黒色被膜塗布液中に添加するフィラーの含有率および粒径が適切に調整されることで、黒色被膜と炭素繊維強化樹脂層との界面の凹凸の状態が制御される。それにより、この凹凸の隣り合う凸部あるいは凹部の間隔の長さが、炭素繊維強化樹脂を構成する炭素繊維の単繊維直径よりも小さくなるように、この凹凸表面が形成されるとよい。
【００５１】
凹凸を黒色被膜の界面に形成することで、炭素繊維自体は凹部に流入することが無く、炭素繊維強化樹脂層に含まれるマトリックス樹脂が加熱成形中に黒色被膜の凹部に優先的に流動する。そのため、黒色被膜と炭素繊維強化樹脂層との界面付近におけるマトリックス樹脂の体積分率がより好適な形で相対的に増加する。その結果、炭素繊維強化樹脂層の表面部分における炭素繊維の体積分率が高い繊維強化積層体を安定的に形成することが可能となる。
【００５２】
なお、図５Ａでは、黒色被膜４３のバインダー樹脂４６がフィラー４８を覆っており、バインダー樹脂４６と炭素繊維強化樹脂層４１のマトリクス樹脂４５とが接着している。しかしながら、黒色被膜のうち、黒色被膜と炭素繊維強化樹脂層との界面は、フィラーおよびバインダー樹脂の少なくとも一方によって構成されればよい。少なくとも黒色被膜のバインダー樹脂４６が全部または部分的にその凹凸を含む界面を構成することで、同じ有機物である炭素繊維強化樹脂層に含まれるマトリックス樹脂との接着強度が向上する。
【００５３】
（炭素繊維強化樹脂層）
炭素繊維強化樹脂層は、炭素強化繊維に熱可塑性樹脂などを含浸させて形成された炭素繊維強化樹脂プリプレグシート（以下、ＣＦＲＰプリプレグシートとする）とすることができる。ＣＦＲＰプリプレグシートの厚さは、マトリックス樹脂に均一に分布させ、強度を向上させるために、一実施形態では１０μｍ以上、別の実施形態では１５μｍ以上、さらに別の実施形態では２０μｍ以上とすることができる。ＣＦＲＰプリプレグシートの厚さは、シャッタ羽根としたときに、シャッタ駆動を高速にするためや、シャッタユニットの薄型化を達成するために、一実施形態では８０μｍ以下、別の実施形態では６０μｍ以下、さらに別の実施形態では４０μｍ以下とすることができる。
【００５４】
また、各層で曲げ強度の異なる材質によって繊維強化積層体を形成する場合は、外側の層の曲げ強度が繊維強化積層体の曲げ強度に占める貢献が大きいため、外側の層が強度の高い炭素繊維であるとよい。そのため、基板の厚さの倍以上の厚さのＣＦＲＰプリプレグシートを用いると曲げ強度の大きな繊維強化積層体が得られる。
【００５５】
また、炭素繊維強化樹脂層の厚さ方向において、基板と反対方向の炭素繊維強化樹脂層の表層付近における炭素繊維の体積分率が、基板に近い黒色被膜界面付近における炭素繊維の体積分率よりも相対的に増加している。炭素繊維強化樹脂層の厚さ方向における、炭素繊維の体積分率の連続的または断続的な変化は、繊維強化積層体の厚さ方向の断面を電子顕微鏡などで観察することにより確認される。
【００５６】
（基板）
基板は、黒色被膜および炭素繊維強化樹脂層を設けることができる有機化合物、無機化合物または金属で構成される板状部材である。一実施形態では、基板は、プラスチック材からなるものにより構成することができる。使用可能なプラスチック材としては、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム等の合成樹脂フィルムが挙げられる。一実施形態では、ポリエステルフィルムが用いられ、機械的強度、寸法安定性の向上のために、延伸加工、特に二軸延伸加工された二軸延伸ポリエステルフィルム（二軸延伸ＰＥＴフィルムなど）が用いられる。炭素繊維等を用いた繊維強化層であってもよい。耐熱性、耐久性を考えるとＰＥＮ等ガラス転移温度が１２０℃以上のものが好ましい。ＰＥＥＫ、ポリイミドフィルム等ガラス転移温度が２００℃以上であれば、レンズによる日光の集光でも樹脂の劣化等を少なくすることができる。なお、本発明の実施例では、透明樹脂のＰＥＴを用いたが、有色のポリイミドフィルム等を用いた場合、黒色塗装膜をより薄くすることができる。なお、ポリイミドフィルムは褐色であるが、その他の透明無色の樹脂フィルムにカーボンブラックを混合して、黒色樹脂基板と用いてもよい。
【００５７】
また、プラスチック材として、可視光に透明なものはもちろん、発泡ポリエステルフィルムや、カーボン黒色顔料や他の顔料を含有させた合成樹脂フィルムを使用することもでき、それぞれの用途により適切なものが選択される。
【００５８】
プラスチック材の厚さは、プラスチック材自体の強度を向上させ、繊維強化積層体をシャッタ羽根としたとき、シャッタ駆動を高速にするために、一実施形態では５μｍ以上、別の実施形態では１０μｍ以上、さらに別の実施形態では２０μｍ以上とすることができる。プラスチック材の厚さは、繊維強化積層体をシャッタ羽根としたとき、シャッタユニットの薄型化を達成するために、一実施形態では１００μｍ以下、別の実施形態では６０μｍ以下、さらに別の実施形態では３０μｍ以下とすることができる。
【００５９】
なお、プラスチック材の表面に黒色被膜が形成される際、プラスチック材と黒色被膜との接着性を向上させる観点から、プラスチック材に対して、必要に応じてＵＶオゾン処理、またはコロナ処理を行なうこともできる。なお、カーボン黒色顔料や他の顔料を含有させた合成樹脂フィルムは、内部に微細な有色粒子を含むため、基板の厚さが薄くなっていくと微細な有色粒子の大きさが基板の平面性に与える影響が相対的に大きくなる。そのため、１０μｍ以上、１５μｍ以下のプラスチック材を用いる場合には、良好な平面性を得るために微細な有色粒子を含まない透明なプラスチック材を用いることが好ましい。
【００６０】
シャッタ羽根全体の厚さは、強度を向上させ、シャッタ駆動を高速にするために、一実施形態では６０μｍ以上、別の実施形態では８０μｍ以上、さらに別の実施形態では９０μｍ以上とすることができる。シャッタ羽根全体の厚さは、シャッタユニットの薄型化を達成するために、一実施形態では１４０μｍ以下、別の実施形態では１２０μｍ以下、さらに別の実施形態では１００μｍ以下とすることができる。
【００６１】
曲げ強度の大きいシャッタ羽根を得るためには、プラスチック材とプラスチック材の両面に形成された黒色被膜の合計の厚さよりも厚い炭素繊維強化樹脂層を用いることが好ましい。
【００６２】
基板として、１０μｍ以上、１５μｍ以下のプラスチック材を用いる場合、作りやすく、かつ、高強度なシャッタ羽根を得るためには、熱処理前の状態の各層の厚さについて黒色被膜の厚さをａ（μｍ）、プラスチック材の厚さをｂ（μｍ）、プリプレグシートの厚さをｃ（μｍ）とすると、各層の厚さが、下記不等式（１）を満たすようにするとよい。
ａ＜２ａ＜ｂ＜（ｂ＋２ａ）＜２ｂ＜ｃ＜（２ａ＋ｂ＋２ｃ）  ・・・（１）
【００６３】
次に、図５Ｂは、別の実施形態に係る繊維強化積層体の一例の断面図を表す。炭素繊維強化樹脂層４１には、さらに、凹部４１ａに隣接する凸部４１ｂ、凸部４１ｃが形成されている。繊維強化積層体は、繊維自体が周囲の繊維との密着性がよくないため、炭素繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを積層し加熱硬化することによって積層体を形成するが、プリプレグの反りの低減が求められていた。この実施形態によれば、反りの少ない繊維強化積層体を実現でき、繊維強化積層体をシャッタ羽根に用いる場合には、反りの少ないシャッタ羽根を提供することができる。
【００６４】
特許第５４１１８４１公報では、反りを低減するために、強化繊維の繊維が入り込んでいないド−ムの凸部を表面に形成した光学機器用遮光羽根材が開示されているが、基板と、前記基板の両面にそれぞれ設けられた繊維強化層と、を備え、前記繊維強化層の表面には、面方向に沿って複数の凸部が形成され、前記複数の凸部の上面は、凹形状面であることを特徴とする繊維強化積層体を用いることで簡単な構成で反りの少ない繊維強化積層体を提供することができる。
【００６５】
図１Ａは、繊維強化層１の凸部１ｂのみを切り出した断面である。図１Ｂにおいて、繊維強化積層体は、基板２の両面にそれぞれ設けられた繊維強化層１と、を備え、繊維強化層１の表面に、面方向に沿って複数の凸部１ｂ、１ｃが形成され、複数の凸部１ｂ、１ｃの上面は、凹形状面になっている。
【００６６】
言い換えれば、繊維強化層１には、凹部１ａを基準として積層体の厚み方向に凸となる凸部１ｂが設けられ、凸部１ｂは、凸部１ａの中央部分から凹部１ｂに向かって厚みが厚くなっている。図１Ａと異なる他の断面の図１Ｂにおいて、繊維強化積層体は、凹部１ａを基準として、凸部１ｂと凸部１ｂよりも幅の小さな凸部１ｃが交互に設けられている。
【００６７】
このような、強化繊維層においては、図２Ａに示すように、凸部１ｂは、離型シート１Ａの繊維束１Ｂの先端に対して繊維強化層１が部分的に接触した状態で、繊維強化層のマトリックス樹脂を軟化させた後に硬化することによって形成される。図１Ｂに示した凸部１ｃは離型シート１Ａの繊維束１Ｂと交差する方向に折りこまれた繊維束１Ｃの先端に接触して形成される。このときの凸部１ｂ、１ｃの基板２とは反対側の面の形状は凹形状面となる。繊維強化層１の離型シート側では、軟化したマトリックス樹脂が離型シートの繊維に接触している部分から毛細管現象によって、強化繊維層に対して接触端から徐々に離れている繊維の方へ吸い上げられた状態で硬化する。このとき、凹部は、離型シートに接触することなく、自由に膨張または収縮できる状態が維持される。そのため、凹部は、離型シートを挟み込む部材（ホットプレスの加圧板や加熱された金型等の平面）の形状に準じた形状が維持される。その結果、凹部を基準にして厚み方向へ突出する凸部も凹部に準じた形状となるため繊維強化積層体として反りが少なくなる。一実施形態においては、熱硬化性樹脂を用いて説明しているが熱可塑性樹脂を用いて軟化と硬化の状態を調整して凹凸を形成してもよい。
【００６８】
このときの離型シート１Ａは、織物状の繊維に離型性の粒子を付着させ、織物状の繊維の間に規則的に空孔を有する離型シートを用いることが好ましい。離型シートの一例として図２Ｂに離型シートの光学顕微鏡写真を示す。従って、凸部１ｂと凸部１ｃは、接触端を中心に放射状に凹部１ａに向かって厚くなるものの、凸部全体をみると段階的に厚みが厚くなる傾向を示す方向は直交する関係にある。つまり、凸部１ｂと凸部１ｃの凹形状面の段階的な変化は、互いに交差する方向である。なお、凸部１ｂまたは凸部１ｃは、凹部に対して厚くなることで凸となるように形成されるためマトリックス樹脂は、炭素繊維が敷き並べてられている平面に対して直交する方向に盛り上がり、炭素繊維同士の間が開く、いわゆる目開きの発生を低減することができる。目開き低減のためには、凸部の面積がシャッタ羽根の一方面の面積に対して多い方が好ましく３０％以上が好ましい。一方で凸部が、多すぎてもマトリックス樹脂が不足することになるため、凸部の面積がシャッタ羽根の一方面に対して９０％以下であることが好ましい。より好ましくは、凸部の面積がシャッタ羽根の一方面に対して４０％以上８０％以下であることが好ましい。なお、凸部の表面を黒色被膜等で塗装してもよい。黒色被膜で凸部を被覆したとしても、既に反りが少なくなっているため、表面に凸部の形状が表出していても、塗膜によって平滑化されて、凸部が目立たなくなっていてもよい。
【００６９】
図３Ａに、一実施形態に係る繊維強化積層体の電子顕微鏡による表面写真を示す。図３Ｂは、図３Ａの模式図であり、凹部１ａを基準に、凸部１ｂと凸部１ｃとが交互に形成される。また、シャッタ羽根として用いる場合には、シャッタ羽根の走行方向に沿って、凸部１ｂと凸部１ｃとを接続し、凹部１ａに向かって厚くなるレールを形成するとより摺動抵抗を少なくすることができる。このときの凸部１ｂと凸部１ｃと接続されている部分は、凸部１ｄとして図示し、凸部１ｄは、繊維強化層１の繊維方向に交差する方向に向かって蛇行しながら伸びている。凸部１ｄの稜線は、シャッタ羽根の短手方向に部分的に蛇行しながら伸びていても、シャッタ羽根の短手方向全体に渡って蛇行しながら伸びていてもよい。
【００７０】
図４Ａは、シャッタ羽根先端部の拡大写真であり、凸部に複数本の繊維が入り込んでいる。図４Ａを模式図として表すと図４Ｂのように、凸部１ｂには、凹部１ａと同一の厚みの部分には円筒形の繊維の断面が存在する。凸部は端部に向かって厚くなっているため、凸部に隣接する凹部に向かって凸部に入り込んでいる繊維の直径の長さは長くなり、凸部は、凹部に向かって弾性が強くなっている。凸部は、繊維が入り込むことで強化され、厚さ方向の表層側に曲げ弾性の高い材料が配置されるので、軽量かつ曲げ弾性の強い繊維強化積層体とすることができる。図４Ａに示されるように凹部は、強化繊維層として、マトリックス樹脂が少なくなるため、繊維の形状が表出し、繊維の直径と周期が一致する凹凸表面を形成する。従って、シャッタ羽根において、凹部は、シャッタ羽根の短手方向に沿って、繊維の直径に周期が一致する微小な凹凸表面を形成し、同一面となる部分が減少するためより反りを少なくすることができる。
【００７１】
本実施形態において、基板と、基板の両面に一対の繊維強化層と、を備え、一対の繊維強化層は、基板側の面とは反対側の面側に凸部と、凸部に隣接して凸部の厚みの基準となる凹部とを有し、凸部は、凹部に向かって厚みが厚くなっている繊維強化積層体としてもよい。なお、凸部は、凹部に対して繊維１．５本分以上厚くなると強度が少なくなりやすく、繊維１本の半分よりも薄いと繊維が入り込みにくくなり強度が小さくなりやすい。そのため、ＰＡＮ系炭素繊維の単繊維直径が７μｍであることを考慮するともっとも厚い部分が３〜１０μｍ程度の厚みであることが好ましい。このような繊維強化積層体は、簡単な構成で反りの少ないシャッタ羽根などの材料として好適に使用できる。なお、一実施形態においては、羽根自体のシャッタ羽根の長手方向に渡って連続する長繊維を用いたが、短繊維を用いてもよく、凸部に入り込むような大きさの短繊維を用いて、凸部を強化しやすくすることもできる。本実施例では、ＰＡＮ系炭素繊維を用いたが、その他の炭素繊維、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）が軽量、高剛性な繊維として好ましい。また、ガラス繊維、ボロン繊維、金属繊維等の無機繊維、アラミド繊維等の有機繊維で繊維強化層を形成してもよい。
【００７２】
一対の繊維強化層の基板側の面とは反対側の面側に、凸部１ｂよりも表面積の大きな他の凸部１ｃ（凸部１ｄ）を有してもよく、他の凸部１ｃ（凸部１ｄ）は、凹部１ａに向かって厚みが厚くなることによって、繊維強化積層体は、簡単な構成で反りの少ないシートとなる。また、凸部１ｂ及び他の凸部１ｃは、離型シートの繊維の隙間を利用して形成されるため、隣接する凹部１ａに向かって段階的に厚みが厚くなっている。そして、他の凸部１ｃの段階的に厚みが厚くなる方向は、凸部１ｂの段階的に厚みが厚くなる方向と交差する方向であることによって、同一面となる面の面積を減らすことができ、さらに、反りの発生しにくい繊維強化積層体とすることができる。
【００７３】
本実施形態において、基板と繊維強化層の間には、黒色被膜を有しても、基板と繊維強化層とは、直接接着してもよく、間接的に接着してもよい。繊維強化層と隣接する基板または黒色被膜は、繊維強化層と平面で接着してもよいが粗面で接着してもよい。そして、略平面で接着する場合であっても、粗面で接着する場合であっても、繊維強化層に設けられる基板側の面とは反対側の面側の凹凸（凹部１ａ、凸部１ｂ、凸部１ｃ、凸部１ｄ等）は、基板側の面側の凹凸よりも大きな凹凸を有するとよい。なお、表面形状に関わらず凸部１ｂ、１ｃ等があると表面にさらに樹脂による黒色被膜を形成する塗装を行う場合に黒色塗装の接着性を高めることができる。
【００７４】
（繊維強化積層体の硬化成形方法）
次に、本実施形態の繊維強化積層体を好適に形成するための硬化成形方法が説明される。本実施形態の硬化成形方法は、特に、図５Ａ、５Ｂに示すような、黒色被膜が設けられた基板を中間層として２枚の炭素繊維強化樹脂で両側から挟み積層された構成の繊維強化積層体の硬化成型方法である。硬化成形方法としては、例えばホットプレス法やオートクレーブ法が適用可能である。本実施形態では、特にホットプレス法を適用した場合が説明される。
【００７５】
まず、炭素繊維強化樹脂層の前駆体として、例えば一実施形態ではエポキシ樹脂をマトリックス樹脂とするＣＦＲＰプリプレグシートが２枚用いられる。次に、中間層であるプラスチック材（プラスチックシート）の両面に、バインダー樹脂、黒色粒子としてカーボンブラック、および、フィラーを所定の配合比で混合した黒色被膜用塗布液が上記に示した塗布方法により塗布され、乾燥されて黒色被膜が形成される。
【００７６】
黒色被膜が設けられたプラスチックシートは、準備したＣＦＲＰプリプレグシートで挟んだ状態で重ね合わされて積層シートにされる。その後、この積層シートを繊維強化積層体とするために、ＣＦＲＰプリプレグシートの表面に対してポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）シートなどからなる離型性フィルムが重ね合わされる。繊維強化積層体に凸部を形成する実施態様においては、ＣＦＲＰプリプレグシ−トの表面に対して織物状の繊維にＰＴＦＥを付着させ、織物状の繊維の間に規則的に空孔を有するＰＴＦＥシ−トなどからなる離型性フィルムが重ね合わされる。
【００７７】
離型性フィルムが重ね合わされた積層シートは、ホットプレス機の加圧板の間に配置され、１２０℃以上、１４０℃以下の温度で、１時間以上、２時間以下、０．１ＭＰａ以上、０．５ＭＰａ以下の圧力となるように条件を設定して加熱硬化成形される。この加熱硬化成形によってＣＦＲＰプリプレグシート中における未硬化マトリックス樹脂の粘度が低下して、黒色被膜表面に形成された凹部にマトリックス樹脂が流入し、その後マトリックス樹脂が重合して三次元状に架橋することにより、マトリックス樹脂の硬化反応が進行し、積層して各層が密着した積層体からなる繊維強化積層体が形成される。
【００７８】
織物状の繊維の間に規則的に空孔を有するＰＴＦＥシ−トなどからなる離型性フィルムが用いられたときは、離型シート側では、離型性フィルムに接触していない部分が、凸部４１ｂ、４１ｃの厚さに対する基準となる凹部４１ａとなる。そして、加熱して軟化した状態のマトリックス樹脂が、マトリックス樹脂が離型シートの繊維に接触している部分から毛細管現象によって、炭素繊維とともに、離型性フィルムとマトリックス樹脂の接触先端から周囲の繊維の隙間に吸い上げられる。その結果、繊維強化樹脂層としての炭素繊維強化樹脂層には、凹部４１ａに向かって厚さが厚くなる凸部４１ｂ、４１ｃが形成される。凸部４１ｂ、４１ｃには、それぞれ上述した関係で凹形状面が形成されている。
【００７９】
その後、ホットプレス機の加熱が停止され、徐冷される。ホットプレス機の加圧板から積層シートを取り出す温度としては、一実施形態では５０℃以下とすることができる。取り出した繊維強化積層体の両面に配置した離型シートが取り除かれ、シャッタ羽根を形成するための繊維強化積層体が得られる。また、繊維強化積層体に凸部を有する実施態様においては、繊維強化積層体は、離型シートに対して部分的に接しているため、離型シートとの分離も簡単に行うことができる。
【００８０】
硬化成形後の繊維強化積層体は、所望の輪郭形状となるように打ち抜き加工され、シャッタ羽根に仕上げられる。また、凸部を有する硬化成形後の繊維強化積層体は、反りの少ないシート形状を有し、所望の輪郭形状となるように打ち抜き加工され、反りの少ないシャッタ羽根に仕上げられる。打ち抜き方法としては、ワイヤーカット、プレス抜きなどの方法があるが、一実施形態では、打ち抜き方法は、低コスト性を考慮し、プレス抜きである。
【００８１】
以上のように、本実施形態となる繊維強化積層体がシャッタ羽根として使用された場合、シャッタ羽根として必要な剛性、遮光性が実現されると共に、異種材料からなる繊維強化積層体の各層の界面の密着性を向上させることが可能となる。結果として、超高速シャッタとして使用された場合の駆動耐久特性が向上するシャッタ羽根用繊維強化積層体を提供することが可能となる。
【実施例】
【００８２】
以下に、実施例により本発明の実施形態をさらに説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらに限定されるものではない。【００８３】
まず、シャッタ羽根材を構成する炭素繊維強化樹脂層として、炭素繊維が連続で一方向に揃えられており、エポキシ樹脂を主成分とするＣＦＲＰプリプレグシート（三菱レイヨン製、商品名パイロフィルプリプレグＣＦＲＰ、厚さが３２μｍ、硬化推奨温度１３０℃）が用いられた。このＣＦＲＰプリプレグシートに使用されている炭素繊維の単繊維の直径（短手方向の直径）は７μｍであった。【００８４】
次に、基板を構成するプラスチック材として、二軸延伸加工された透明ＰＥＴシート（厚さ１２μｍ)が用いられた。また、ＰＥＴシートの表面に黒色被膜を形成するため、アクリル系樹脂からなるバインダー樹脂を７２質量％、カーボンブラック（平均粒径０．１μｍ）を１３質量％、フィラーとなるシリカ粒子（平均粒径３μｍ）を４質量％含む遮光膜用塗布液が準備された。ＰＥＴシートの両面に遮光膜用塗布液が、それぞれバーコート法により、乾燥時の平均厚さが５μｍとなるように塗布され、乾燥されて黒色被膜が形成され、本実験例で使用する黒色被膜を設けたＰＥＴシートが作製された。【００８５】
次に、上記のＰＥＴシートとＣＦＲＰプリプレグシート（ＣＦＲＰ）とが、ＣＦＲＰ／ＰＥＴ／ＣＦＲＰの層構成となるように重ね合わされて積層シートが形成された。また、ＣＦＲＰプリプレグシートは互いの繊維方向が平行になるように、面対称に配置された。さらに、離型シートとして厚さ５０μｍのＰＴＦＥシートが上記積層シートの両面に重ね合わされた。【００８６】
離型シートを重ね合わされた積層シートがホットプレス機にセットされ、圧力０．３ＭＰａとなるように圧力が調整された。その後、上記の加圧成形条件下において、室温から毎分１．５℃の昇温速度で１３０℃になるまで昇温され、１３０℃において２時間保持された。その後、ホットプレス機の加熱が停止され、徐冷されて、積層体である積層シートの温度が５０℃以下であることを確認して積層シートは取り出された。【００８７】
その後、積層シート表層に配置した離型シートが取り除かれ、カメラ用シャッタ羽根を得るための繊維強化積層体が得られた。所定の枚数のカメラ用シャッタ羽根を得るために、同様の方法で繊維強化積層体が作製された。この繊維強化積層体は、所定の形状のシャッタ羽根となるようにプレスによる打ち抜き加工を所定の取り個数相当分行なわれ、カメラ用シャッタ羽根が得られた。【００８８】
なお、このときの凸部４１ｂは、長手方向が約４００μｍ、短手方向が約１５０μｍであり、一方の長手部分と凹部との稜線から中央部分に向かって段階的に厚さが薄くなって、中央部分から他方の長手部分に向かって段階的に厚さが厚くなる傾向があった。また、凸部４１ｃは、長手方向が約３００μｍ、短手方向が約２００μｍであり、一方の長手部分と凹部との稜線から中央部分に向かって段階的に厚さが薄くなって、中央部分から他方の長手部分に向かって段階的に厚さが厚くなる傾向があった。そして、凸部４１ｂの長手方向と凸部４１ｃの長手方向は実質的に直交する方向に配置されていた。羽根全体としては、凸部４１ｂと凸部４１ｃが短手方向に沿って部分的に接続され、凸部の方が凹部に対して割合が多く、羽根全体に対して凸部がおよそ６０％の面積を占めていた。【００８９】
得られた各々のシャッタ羽根について、諸特性の評価が行われた。まず作製した繊維強化積層体からなるシャッタ羽根の断面が観察され、界面の凹凸の状態が確認された。ＰＥＴシートと黒色被膜の凹凸の平均高低差は０．３μｍ未満、炭素繊維強化樹脂と黒色被膜の凹凸の平均高低差は１．９μｍとなっていた。図３Ａ、３Ｂに示すように、炭素繊維強化樹脂表面の凹凸は、凹部から５〜８μｍ厚い凸部の稜線が形成され、凸部の中央付近では凹部から１〜３μｍとなる厚みの凸部の中央部が形成されていた。【００９０】
また、本実施例で作製されたシャッタ羽根の遮光性に関する評価を行なうため、作製したシャッタ羽根は、ライトボックス上に設置され、光を透過するピンホールの有無が顕微鏡観察された。シャッタ羽根中にピンホールが全く無いものを遮光性良品とし、１つ以上存在するものを遮光性不良品とした。その結果、本実施例で作製されたシャッタ羽根の遮光性良品率は９９．７％であり、遮光性が良好であることが確認された。【００９１】
さらに、本実施例で作製したシャッタ羽根は、先幕シャッタ羽根、後幕シャッタ羽根として、それぞれに複数枚用意され、図６に示されるようなシャッタ装置（フォーカルプレーンシャッタ）に組み込まれ、このシャッタ装置がカメラに搭載され、シャッタ装置１／８０００秒のシャッタ速度で駆動耐久試験が行われた。【００９２】
シャッタ羽根の耐久性を検証した結果、いずれも３０万回開閉を行なっても問題なく、本発明におけるシャッタ羽根はカメラ用シャッタ羽根として十分な耐久性を有していることが確認された。さらに上記耐久性評価後のカメラについてシャッタ装置近傍に配置される撮像素子の表面が観察され、撮像素子の表面に著しい摺動痕等に起因する傷の発生は見られなかった。結果として、本実施例で作製したシャッタ羽根は、駆動時において撮像素子と接触することが無く、たわみが少なく充分な曲げ剛性を有していることが確認された。【００９３】
以上、本発明の一例として各実施例を挙げて具体的に説明したが、本発明は上述した形態に限定されるものではない。【００９４】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。【００９５】
本願は、２０１６年５月１６日提出の日本国特許出願特願２０１６−０９８１２７および２０１６年６月２２日提出の日本国特許出願特願２０１６−１２３８８１を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
【符号の説明】
【００９６】
１：強化繊維層
１ａ、４１ａ：凹部
１ｂ、１ｃ、１ｄ、４１ｂ、４１ｃ：凸部
２、４２：基板（中間層）
【図１Ａ】
2017199886.tif 000003
【図１Ｂ】
2017199886.tif 000004
【図２Ａ】
2017199886.tif 000005
【図２Ｂ】
2017199886.tif 000006
【図３Ａ】
2017199886.tif 000007
【図３Ｂ】
2017199886.tif 000008
【図４Ａ】
2017199886.tif 000009
【図４Ｂ】
2017199886.tif 000010
【図５Ａ】
2017199886.tif 000011
【図５Ｂ】
2017199886.tif 000012
【図６】
2017199886.tif 000013
【図７】
2017199886.tif 000014
【図８】
2017199886.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月3日(2017.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、黒色被膜と、繊維強化樹脂層とを備え、
前記黒色被膜は、前記基板と前記繊維強化樹脂層との間に設けられ、バインダー樹脂と、黒色粒子と、フィラーとを含有し、
前記黒色被膜と前記繊維強化樹脂層との界面は前記フィラーによって形成された凹凸構造を有していること、前記繊維強化樹脂層はマトリックス樹脂を有していること、前記マトリックス樹脂は前記凹凸構造に入り込んでいることを特徴とする繊維強化積層体。
【請求項２】
基板と、
前記基板の両面に設けられる黒色被膜と、
前記基板の両面に設けられた黒色被膜の上に設けられる、強化繊維を保持するマトリックス樹脂を有する繊維強化樹脂層とを備え、
前記黒色被膜は、前記基板と前記繊維強化樹脂層との間に設けられ、バインダー樹脂と、黒色粒子と、フィラーとを含有し、
前記黒色被膜と前記繊維強化樹脂層との界面は前記フィラーによって形成された凹凸構造を有し、
前記マトリックス樹脂は前記凹凸構造に入り込んでいることを特徴とする繊維強化積層体。
【請求項３】
前記黒色被膜と前記繊維強化樹脂層は前記基板の両面に設けられ、
前記黒色被膜の厚さをａ（μｍ）、前記基板の厚さをｂ（μｍ）、前記繊維強化樹脂層の厚さをｃ（μｍ）とすると、
ａ＜２ａ＜ｂ＜（ｂ＋２ａ）＜２ｂ＜ｃ＜（２ａ＋ｂ＋２ｃ）
前記黒色被膜の厚さと、前記基板の厚さと、前記繊維強化樹脂層の厚さとは、上記不等式を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の繊維強化積層体。
【請求項４】
前記フィラーは無機系フィラーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項５】
前記フィラーの短手方向の径は、前記繊維強化樹脂層の強化繊維の短手方向の径よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項６】
基板と、黒色被膜と、繊維強化樹脂層とを備え、
前記黒色被膜は、前記基板と前記繊維強化樹脂層との間に設けられ、バインダー樹脂と、黒色粒子と、フィラーとを含有し、
前記黒色被膜と前記繊維強化樹脂層との界面は凹凸構造を有していること、
前記繊維強化樹脂層はマトリックス樹脂を有していること、
前記界面は前記バインダー樹脂と前記マトリックス樹脂とが接合している界面であることを特徴とする繊維強化積層体。
【請求項７】
基板と、黒色被膜と、繊維強化樹脂層とを備え、
前記黒色被膜は、前記基板と前記繊維強化樹脂層との間に設けられ、バインダー樹脂と、黒色粒子と、フィラーとを含有し、
前記黒色被膜と前記繊維強化樹脂層との界面は凹凸構造を有していること、
前記黒色被膜と前記基板との界面は他の凹凸構造を有していること、
前記繊維強化樹脂層側の前記凹凸構造による界面の凹凸は、前記基板側の前記他の凹凸構造による界面の凹凸より大きいこと
を特徴とする繊維強化積層体。
【請求項８】
前記黒色粒子はカーボンブラックを含み、前記フィラーの短手方向の径が前記カーボンブラックの粒径より大きいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項９】
前記基板は二軸延伸ＰＥＴフィルムであること、
前記バインダー樹脂はアクリル系樹脂であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項１０】
前記繊維強化樹脂層の表面には、面方向に沿って複数の凸部が形成され、
前記複数の凸部の上面は、凹形状面であることを特徴とする請求項１、２、６、および７のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項１１】
隣り合う前記複数の凸部が連続した凸部の稜線は、前記繊維強化樹脂層の繊維方向に交差する方向に向かって蛇行しながら伸びていることを特徴とする請求項１０に記載の繊維強化積層体。
【請求項１２】
前記複数の凸部の凹形状は、段階的な変化の凹形状であり、
前記複数の凸部のうち、隣り合う複数の凸部の凹形状の段階的な変化は、互いに交差する方向であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の繊維強化積層体。
【請求項１３】
前記凸部には前記繊維強化樹脂層に用いられる炭素繊維が含まれていることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の繊維強化積層体。
【請求項１４】
開口が形成された地板と、前記開口を開閉しかつ移動方向と略直交する方向を長手方向とする複数のシャッタ羽根と、前記シャッタ羽根を駆動する駆動部とを有するシャッタ装置であって、
前記シャッタ羽根のうち少なくとも１つが請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の繊維強化積層体であることを特徴とするシャッタ装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のシャッタ装置を備えることを特徴とする光学機器。
【国際調査報告】
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