(57)【要約】【課題】繊維強化樹脂シートにおいて、簡単な構成で反りを低減する。【解決手段】本発明の繊維強化樹脂シートは、繊維強化樹脂シートであって、前記繊維強化樹脂シートの両面には、面方向に沿って複数の凸部が形成され、前記複数の凸部の最上面は、凹形状面であることを特徴とする。繊維強化樹脂シートは、シャッタ羽根として、シャッタ装置に好ましく用いられる。本発明の繊維強化樹脂シートをシャッタ羽根に用いたシャッタ装置は光学機器に好ましく用いられる。【選択図】図５
2019098747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維が一方向のみに揃えられた繊維強化樹脂シートであって、
前記繊維強化樹脂シートの両面には、面方向に沿って複数の凸部が形成され、
前記複数の凸部の最上面は、凹形状面であることを特徴とする繊維強化樹脂シート。
【請求項２】
前記繊維強化樹脂シートは、発泡した樹脂をマトリックス樹脂とすることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂シート。
【請求項３】
請求項１または２に記載の繊維強化樹脂シートをシャッタ羽根と駆動部とを備えた、シャッタ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のシャッタ装置と撮像素子とを備えた光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂シート、繊維強化樹脂シート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】
軽量かつ高剛性であるシートとして、樹脂（マトリックス樹脂）を炭素繊維で強化した炭素繊維強化樹脂（以下、ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）を積層したものが知られている。このシートは、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】
特許文献１では、複数本の強化繊維束を一方向に引き揃えてなる一方向繊維強化プリプレグに、単繊維が色々な角度で強化繊維束にまたがって配置されている。一方、特許文献２では、平面性を向上することができる光学機器用遮光羽根として繊維強化樹脂の表面にドーム状の凸部を設けたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２７７５３０号公報
【特許文献２】特開２０１１-２１５５８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に記載されているように、強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグは反りの低減が求められている。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で反りの少ない繊維強化樹脂シートを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の繊維強化樹脂シートは、例えば、以下の構成を備える。
複数本の強化繊維束を一方向に引き揃えてなる繊維強化樹脂シートであって、前記繊維強化樹脂シートの両面には、面方向に沿って複数の凸部が形成され、前記複数の凸部の最上面は、凹形状面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の繊維強化樹脂シートによれば、簡単な構成で反りの少ない繊維強化樹脂シートを提供することができる。本発明の繊維強化樹脂シート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。
【０００９】
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】
【００１０】
【図１】図１（ａ）本発明の一実施形態に係る繊維強化樹脂シートの繊維強化層の断面を表す図。図１（ｂ）本発明の一実施形態に係る繊維強化樹脂シートの繊維強化層の他の断面を表す図。
【図２】図２（ａ）離型シートとの接着状態を表す図。図２（ｂ）離型シートの光学顕微鏡で見た場合の一例を表す模式図。
【図３】本発明の一実施形態に係る繊維強化樹脂シートの表面凹凸説明図。
【図４】凸部の模式図。
【図５】図５（ａ）一実施形態に係る繊維強化樹脂シートの断面図。図５（ｂ）一実施形態に係る繊維強化樹脂シートの断面図。
【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】本発明の実施例２に係る繊維強化樹脂シートを作成する工程の説明図。
【図９】本発明の実施例２に係る繊維強化樹脂シートの説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、後述する実施形態において説明されるが、繊維強化樹脂シートの両面に複数の凸部を備え、複数の凸部の上面は、凹形状面である。このような繊維強化樹脂シートは、簡単な構成で反りが低減される。
【００１２】
以下に、図を参照して、本発明の繊維強化樹脂シートの一例が説明される。
なお、本発明の理解を助けるために、本発明の繊維強化樹脂シート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、本発明の繊維強化樹脂シートは、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、本発明の繊維強化樹脂シートからなるシャッタ羽根とすることができる。
【００２３】
この繊維強化樹脂シート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、２０に用いると、強化繊維が含まれているため樹脂に比べて曲げ剛性が大きく、振動が収まり易い。そのため、２番羽根の振動が抑制されることによって、隣接する移動量の３番目に大きいシャッタ羽根１５、１９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、２０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１３、２１、移動量の３番目に大きいシャッタ羽根１５、１９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２１の撮像素子側への飛び出しを効果的に抑制できる。また、シャッタ羽根１３、１４、２０、２１よりも剛性が少なくてもよいシャッタ羽根１５、１６、２２、２３に用いる場合は、厚みを薄くしてもよい。
【００２４】
図５(ａ)は、本実施形態に係る繊維強化樹脂シートの一例の断面図を表す。図５(ｂ)は、図５(ａ)に黒色被膜を形成した他の実施形態に係る繊維強化樹脂シートの一例の断面図を表す。繊維強化樹脂シートは、炭素繊維強化樹脂シート４１の両面に凸部４１ｂと凸部４１ｃを有する。炭素繊維は、凸部４１ｂと凸部４１ｃに埋設されており、曲げ剛性を強くする効果がある。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。炭素繊維強化樹脂シート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とカーボンブラック４９を含んでいる。炭素繊維強化樹脂シート４１の両面に黒色被膜を設ける場合は、カーボンブラック４９を含まなくてもよい。
【００２５】
（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。
【００２６】
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シートの接着性をより強固にするものである。
【００２７】
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。
【００２８】
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。凸部４１ｂ、４１ｃ、の高さよりも小さくすることで黒色被膜の接合性を高めることができる。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
黒色被膜中におけるバインダー樹脂の含有率は、繊維強化樹脂シート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。
【００３４】
なお、バインダー樹脂と炭素繊維強化樹脂シート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、炭素繊維強化樹脂シート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。また、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂等の樹脂が発泡した樹脂を用いることもできる。加熱すると発泡する樹脂や発泡している樹脂を硬化させてもよい。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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シート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。
【００３８】
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シート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。
【００３９】
さらに、黒色被膜は、炭素繊維強化樹脂シートとの界面に凹凸を、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シートとの界面の面積が増加し、炭素繊維強化樹脂シート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。黒色被膜と炭素繊維強化樹脂シートの界面の凹凸は、炭素繊維強化樹脂シートの両面に形成された凹凸の大きさよりも小さい。
【００４０】
凹凸の平均高低差は、繊維強化樹脂シート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、繊維強化樹脂シートの断面は、電子顕微鏡により観察される。
【００４１】
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、繊維強化樹脂シートの表面に塗布され、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。
【００４２】
（炭素繊維強化樹脂シート）
炭素繊維強化樹脂シートは、炭素強化繊維に熱硬化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４０μｍ以上、別の実施形態では６０μｍ以上、さらに別の実施形態では７０μｍ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１２０μｍ以下、別の実施形態では１００μｍ以下、さらに別の実施形態では８０μｍ以下とすることができる。
【００４３】
また、炭素繊維強化樹脂シートの厚さ方向において、凸部よりも内側の炭素繊維強化樹脂シートの表層付近における炭素繊維の体積分率が、炭素繊維強化樹脂シートの中心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。炭素繊維強化樹脂シート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、繊維強化樹脂シート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。
【００４４】
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。
【００４５】
次に、図５(ｂ)は、図５(ａ)に黒色被膜を形成した他の実施形態に係る繊維強化樹脂シートの一例の断面図を表す。この実施形態によれば、遮光性を有した反りの少ない繊維強化樹脂シートを実現でき、繊維強化樹脂シート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。
【００４６】
図５(ｃ)は、図５(ａ)の両面の凹凸構造の配置を離型シートの網目の配置をほぼ同じに調整することによって、両面で凹形状の方向性が揃った凸部の断面図を示す。図５(ｄ)は、図５(ｃ)に黒色被膜を形成した他の実施形態に係る繊維強化樹脂シートの一例の断面図を表す。図５(ｃ)、 図５(ｄ)のようにすると表面の状態がそれぞれの面で表面状態が同一になるため、両面に可動する部材を配置しても、両面の可動する部材の接触部分が表裏でほぼ同じになるためより良好に可動することができ、シャッタ羽根１４、１５、１９、２０に適している。
【００４７】
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る繊維強化樹脂シートの繊維強化層の断面を表す図であり、図１（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る繊維樹脂シート他の断面を表す図である。繊維強化樹脂シートは、繊維強化層１を備え、繊維強化樹脂シート１の両面に、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。
【００４８】
言い換えれば、繊維強化樹脂シート１には、凹部１ａを基準として繊維強化樹脂シートの厚み方向に凸となる凸部１ｂが設けられ、凸部１ｂは、中央部分から凹部１ａに向かって厚みが厚くなっている。図１（ａ）と異なる他の断面の図１（ｂ）において、繊維強化樹脂シートは、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。
【００４９】
このような、繊維強化樹脂シートにおいては、図２（ａ）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樹脂シート１が部分的に接触した状態で、繊維強化樹脂シート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１（ｂ）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の凹部１ａ側とは反対側の面の形状は凹形状面となる。繊維強化樹脂シート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樹脂シート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。
【００５０】
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２（ｂ）に離型シートの光学顕微鏡で見た場合の模式図を示す。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。
【００５１】
図３は、一実施形態に係る繊維強化樹脂シートの表面の模式図であり、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、繊維強化樹脂シート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。
【００５２】
図４は、シャッタ羽根先端部の模式図であり、凸部に複数本の繊維が入り込んでいる。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剛性の高い材料が配置されるので、軽量かつ曲げ剛性の強い繊維強化樹脂シートとすることができる。図４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。
【００５３】
本実施形態において、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樹脂シートは、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。
【００５４】
繊維強化層の両面に、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、繊維強化樹脂シートは、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樹脂シートとすることができる。
【００５５】
本実施形態において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。
【００５６】
（繊維強化樹脂シートの硬化成形方法）
次に、本実施形態の繊維強化樹脂シート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５(ａ)に示すような、炭素繊維強化樹脂の両面に凹凸が形成された構成の繊維強化樹脂シート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。
【００５７】
まず、炭素繊維強化樹脂シートの前駆体として、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用いられる。
【００５８】
その後、このプリプレグを繊維強化樹脂シートとするために、ＣＦＲＰプリプレグシートの両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。
【００５９】
離型性フィルムが重ね合わされた繊維強化樹脂シートは、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、離型フィルム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、繊維強化樹脂シートが形成される。
【００６０】
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、繊維強化樹脂シートとしての炭素繊維強化樹脂シートには、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。
【００６１】
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繊維強化樹脂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樹脂シート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樹脂シートが得られる。また、繊維強化樹脂シートに凸部を有する実施態様においては、繊維強化樹脂シートは、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。
【００６２】
硬化成形後の繊維強化樹脂シートは、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樹脂シートは、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。
【００６３】
以上のように、本実施形態となる繊維強化樹脂シートがシャッタ羽根として使用された場合、凸部によって、厚みが増す結果として、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樹脂シートを提供することが可能となる。
【実施例】
【００６４】
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。
【００６５】
（実施例１）
まず、シャッタ羽根材を構成する炭素繊維強化樹脂シートとして、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７６μｍ、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。
【００６６】
次に、離型シートとして厚さ５０μｍのＰＴＦＥシートが上記炭素繊維強化樹脂シートの両面に重ね合わされた。
【００６７】
離型シートを重ね合わされた炭素繊維強化樹脂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、炭素繊維強化樹脂シートの温度が５０℃以下であることを確認して繊維強化樹脂シートは取り出された。
【００６８】
その後、繊維強化樹脂シート表層の両面に配置した離型シートが取り除かれた繊維強化樹脂シートの断面が観察され、界面の凹凸の状態が確認された。図３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。
【００６９】
得られた繊維強化樹脂シートに８〜１０μｍの黒色塗装を形成して、カメラ用シャッタ羽根を得るための繊維強化樹脂シートが得られた。
【００７０】
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。
【００７１】
（実施例２）
まず、シャッタ羽根材を構成する炭素繊維強化樹脂シートとして、炭素繊維が連続で一方向に揃えられており、厚さがおよそ７０〜８０μｍとなる、炭素繊維束１０１を準備した。
【００７２】
次に、図８に示すように、離型シート１１０として厚さ５０μｍのＰＴＦＥシート上に、カーボンブラックを５ｗｔ％加えた、発泡エポキシ樹脂を１０〜１５μｍとなるように塗布し、半硬化状態にして下層となる樹脂層１０２とし、上に炭素繊維束１０１を配置する。
【００７３】
その後、離型シート１１１として厚さ５０μｍのＰＴＦＥシート上に、カーボンブラックを５ｗｔ％加えた、発泡エポキシ樹脂（硬化推奨温度１３０℃）を１０〜１５μｍとなるように塗布し、半硬化状態にして上層となる樹脂層１０３とし炭素繊維束１０１の上方に配置した。
【００７４】
離型シートを重ね合わされた炭素繊維強化樹脂シートが実施例１と同様にホットプレス機にセットされ、同様な条件で硬化させる。このとき実施例１とは異なり、発泡エポキシ樹脂が、発泡し炭素繊維全体に広がるようにして硬化する。
【００７５】
図９に示すように、図５（ａ）に比べて炭素繊維の間や凸部の間に多くの空隙１０４が生じた状態になる。凸部４１ｂ、４１ｃの内部にも空隙が生じている。マトリックス樹脂として、発泡エポキシ樹脂を用いることで、実施例１に比べて軽量化できる。
【００７６】
実施例１と同様に凸部と凹部の位置を揃えてもよいし、実施例２によって、得られた繊維強化樹脂シートに８〜１０μｍの黒色塗装を形成して、カメラ用シャッタ羽根を得てもよい。
【００７７】
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。
【符号の説明】
【００７８】
１：強化繊維層
１ａ、４１ａ：凹部
１ｂ、１ｃ、１ｄ、４１ｂ、４１ｃ：凸部
【図１】
2019098747.tif 000003
【図２】
2019098747.tif 000004
【図３】
2019098747.tif 000005
【図４】
2019098747.tif 000006
【図５】
2019098747.tif 000007
【図６】
2019098747.tif 000008
【図７】
2019098747.tif 000009
【図８】
2019098747.tif 000010
【図９】
2019098747.tif 000011