(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波透過性を有する材料により成形されたリフレクタの表面に、導電体のグリッドが形成されたグリッドリフレクタにおいて、
前記グリッドは、
電波を反射するグリッド表面と前記グリッド表面の裏面であるグリッド裏面とを有し、前記グリッド裏面から前記リフレクタに向かって突き出した凸部であって端部が前記リフレクタと接合された凸部を備えたグリッドリフレクタ。
【請求項２】
前記凸部の側面と前記グリッド裏面との成す角度は、鋭角である請求項１に記載のグリッドリフレクタ。
【請求項３】
前記凸部は、前記端部に前記リフレクタと接合された接合面を有する請求項１又は２に記載のグリッドリフレクタ。
【請求項４】
前記グリッドは、
前記グリッド表面から前記グリッド裏面までの厚みが５μｍ〜２００μｍである請求項１から３のいずれか１項に記載のグリッドリフレクタ。
【請求項５】
前記凸部は、
前記グリッド裏面からの高さが５μｍ〜１００μｍである請求項１から４のいずれか１項に記載のグリッドリフレクタ。
【請求項６】
前記グリッドは、材質が炭素繊維を含む繊維強化複合材料である請求項１から５のいずれか１項に記載のグリッドリフレクタ。
【請求項７】
電波透過性を有する材料により成形されたリフレクタの表面に、導電体のグリッドが形成されたグリッドリフレクタを製造するグリッドリフレクタ製造方法において、
前記リフレクタに対向するグリッド裏面から突き出した凸部であって前記リフレクタと接合する接合面を備えた凸部を有するグリッドを成形するグリッド成形工程と、
前記接合面に前記リフレクタを成形するリフレクタ成形工程と
を備えたグリッドリフレクタ製造方法。
【請求項８】
前記グリッド成形工程は、
前記凸部の側面と前記グリッド裏面との成す角度が鋭角になるように、前記グリッドを成形する請求項７に記載のグリッドリフレクタ製造方法。
【請求項９】
前記グリッド成形工程は、
電波を反射するグリッド表面から前記グリッド表面の裏面の前記グリッド裏面までの厚みが５μｍ〜２００μｍになるように、前記グリッドを成形する請求項７又は８に記載のグリッドリフレクタ製造方法。
【請求項１０】
前記グリッド成形工程は、
前記凸部の高さが５μｍ〜１００μｍになるように、前記グリッドを成形する請求項７から９のいずれか１項に記載のグリッドリフレクタ製造方法。
【請求項１１】
前記グリッド成形工程は、
炭素繊維を含む繊維強化複合材料により前記グリッドを成形する請求項７から１０のいずれか１項に記載のグリッドリフレクタ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性のグリッドパターニングが施されたグリッドリフレクタ及びグリッドリフレクタ製造方法に関する。特に、人工衛星に搭載されるアンテナに用いられるグリッドリフレクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星に搭載されるリフレクタは、通常、高剛性化や軽量化のため、繊維を強化材とする複合材料で構成されているものが多い。従来、リフレクタの構造として、サンドイッチパネル方式、デュアルリフレクタ方式、メンブレンリフレクタ方式、メッシュ方式等の各種の方式が知られている。
【０００３】
デュアルリフレクタ方式は、前面リフレクタと後面リフレクタとから構成されるアンテナである。前面リフレクタでは、特定の偏波を反射する。一方、後面リフレクタでは、前面リフレクタで透過した偏波を反射する構造である。前面リフレクタで特定の偏波を反射させるために、リフレクタ表面に銅などの導電性を有するグリッドパターニングを施す方法などがある。
特許文献１では、可撓性を有するフィルム上に金属めっきを施してエッチングすることで、所定のパターンのグリッドが形成されたグリッド付フィルムを得る技術が開示されている。そして、形成されたグリッド付フィルムを、曲面を有するスキンにグリッド側を下にして密着させ、加熱・加圧成形する。その後、フィルムを引き剥がすことにより、スキンにグリッドを転写することでリフレクタが製造される。しかしながら、特許文献１の技術では、軸方向につながっているグリッドが、リフレクタの形状に追従せずに、反射面から剥離してしまうという課題があった。
この様な特許文献１の課題に対し、特許文献２では、グリッドを軸方向に分断することで曲面形状の皺や曲りを抑制して、パターニングする技術が開示されている。しかしながら、特許文献２の技術では、曲面形状であるリフレクタの上に、フィルムにパターニングされた銅箔を貼るという方法自体は特許文献１と同様である。そのため、平面から曲面への転写時に曲面形状であるリフレクタに完全に沿わせることが困難であった。特に、曲率の小さいものや複雑な修正曲面を持つものでは、皺や曲りが発生し剥離の課題を完全に解決することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−０３７４１８号公報
【特許文献２】特開２０１２−０１５８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術では、平面状のグリッドパターニングを曲面形状のリフレクタに、皺や曲り無く、正確に転写させることが困難であり、皺や曲りが起因してグリッドパターニングの剥離が生じてしまうという課題があった。剥離が生じてしまうとリフレクタの反射性能に影響してしまうため修正が必要となるが、剥離の修正作業は作業者の熟練度に大きく左右される作業であった。
【０００６】
本発明は、立体的なグリッドパターンを造形することにより、グリッドの剥離を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るグリッドリフレクタは、リフレクタに導電体のグリッドが形成されたグリッドリフレクタにおいて、
前記グリッドは、
電波を反射するグリッド表面と前記グリッド表面の裏面であるグリッド裏面とを有し、前記グリッド裏面から前記リフレクタに向かって突き出した凸部であって端部が前記リフレクタと接合された凸部を備えた。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るグリッドリフレクタによれば、グリッドが、グリッド裏面からリフレクタに向かって突き出した凸部であって端部がリフレクタと接合された凸部を備えているので、アンカー効果によってリフレクタとグリッドとが強固に接合され、グリッドの剥離を防ぐことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るグリッド１００の構成図。
【図２】実施の形態１に係るグリッドリフレクタ１０の構成図。
【図３】実施の形態１に係るグリッドリフレクタ１０の部分拡大構成図。
【図４】実施の形態１に係るグリッドリフレクタ製造方法Ｓ１００を示すフロー図。
【図５】実施の形態１の変形例であるグリッドリフレクタ製造方法Ｓ１００ａを示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１は、本実施の形態に係るグリッド１００の構成を示す図である。
図２は、本実施の形態に係るグリッドリフレクタ１０の構成を示す図である。
図３は、図２のグリッドリフレクタ１０の部分拡大構成図である。
図１から図３を用いて、本実施の形態に係るグリッド１００及びグリッドリフレクタ１０の構成について説明する。
図２に示すように、本実施の形態に係るグリッドリフレクタ１０は、電波を透過するリフレクタ２００の表面に導電性のグリッド１００が形成されている。これにより、グリッドリフレクタ１０は、ある一定方向の偏波のみを透過することができ、電波を選択的に反射することができる。本実施の形態に係るグリッドリフレクタ１０は、例えば、人工衛星搭載用のリフレクタ、特にデュアルリフレクタ方式のアンテナに適用することができる。グリッドリフレクタ１０は、アンテナリフレクタともいう。
グリッド１００は、所定のパターンを有している。グリッド１００をグリッドパターニング、導電性パターニングともいう。
【００１１】
図１及び図３に示すように、グリッド１００は、電波を反射するグリッド表面１１０とグリッド表面１１０の裏面であるグリッド裏面１２０とを有する。グリッド表面１１０は、電波反射鏡面ともいう。また、グリッド１００は、グリッド裏面１２０からリフレクタ２００に向かって突き出した凸部１３０であって、端部がリフレクタ２００と接合された凸部１３０を備えている。凸部１３０は、端部にリフレクタ２００と接合された接合面１３１を有する。グリッド１００がグリッド裏面１２０に凸部１３０を有することにより、グリッド１００はグリッド裏面１２０の側に凹凸を有する。
図３に示すように、リフレクタ２００は、接合面１３１、側面１３２、グリッド裏面１２０に接している。すなわち、リフレクタ２００は、接合面１３１に接合されると共に、凸部１３０と凸部１３０との間に形成された凹み部分に入り込む。
【００１２】
グリッド１００は、凸部１３０の側面１３２とグリッド裏面１２０との成す角度θが鋭角である。角度θを鋭角にすることにより、リフレクタ２００とグリッド１００に引き剥がしの力が働いた場合、アンカー効果が働き、接合の強度を高めることが可能となる。
【００１３】
グリッド１００は、グリッド表面１１０からグリッド裏面１２０までの厚みＬ１が５μｍ〜２００μｍであることが好ましい。グリッド１００の厚みＬ１は、５μｍよりも薄いと造形することが困難であり、２００μｍよりも厚いと、高温及び低温でのヒートサイクルでの熱変形により、満足な電気特性が得られない。なお、グリッド１００の厚みＬ１は、１０μｍ〜８０μｍであることが製造性と機能性の両面を満足できるため、より好ましい。
【００１４】
また、凸部１３０は、グリッド裏面１２０からの高さＬ２が５μｍ〜１００μｍであることが好ましい。凸部１３０の高さＬ２が５μｍよりも小さいとリフレクタ２００との機械的な接合強度の発現効果が小さく、１００μｍよりも大きくなると、グリッド１００の体積が増えるため、重量増の影響がある。凸部１３０の高さＬ２は、１０μｍ〜８０μｍの高さ範囲であることが機械強度と軽量化効果のバランスがとれるため、特に好ましい。
【００１５】
リフレクタ２００は、電波透過性を有する材料である。具体的には、アラミド繊維プリプレグ等である。
グリッド１００は、電気伝導率の高い銅や、軽量化効果が大きく線膨張率の小さい、炭素繊維を含む繊維強化複合材料を使用することが好ましい。
【００１６】
＊＊＊製造方法の説明＊＊＊
図４を用いて、本実施の形態に係るグリッドリフレクタ製造方法Ｓ１００について説明する。
グリッドリフレクタ製造方法Ｓ１００は、サポート治具作製工程Ｓ１１０、グリッド成形工程Ｓ１２０、リフレクタ成形工程Ｓ１３０、グリッドリフレクタ脱型工程Ｓ１４０を有する。
【００１７】
＜サポート治具作製工程Ｓ１１０＞
まず、立体造形方式（立体造形装置ともいう）を用いて、リフレクタ２００とグリッド１００とを支えるためのサポート治具３００を作製する。このサポート治具３００の形状でグリッドリフレクタ１０の鏡面精度が決まるため、表面精度が重要であり、表面精度が得やすいインクジェット方式や粉末焼結積層方式で作製することが好ましい。また、グリッドリフレクタ１０をサポート治具３００から脱型する必要があるため、サポート治具３００の表面には離型性を有する材料を使用するか、サポート治具３００の表面に離型剤などの成分を塗布することが好ましい。
【００１８】
＜グリッド成形工程Ｓ１２０＞
グリッド成形工程Ｓ１２０において、リフレクタ２００に対向するグリッド裏面１２０からリフレクタ２００に向かって突き出した凸部１３０であってリフレクタ２００と接合する接合面１３１を備えた凸部１３０を有するグリッド１００を成形する。グリッド１００は、一体成形される。
ここで、グリッド１００及びリフレクタ２００を成形するための立体造形方式（立体造形装置）について説明する。本実施の形態では、立体造形方式に特に制限はないが、例えば３Ｄプリンタであり、光学造形方式、粉末焼結積層方式、熱溶解積層方式、インクジェット方式を採用することができる。特にグリッド１００のパターニングでは、高精度の造形が必要であり、粉末焼結積層方式や熱溶解積層方式を使うことが好ましい。
【００１９】
グリッド成形工程Ｓ１２０において、サポート治具３００の上にグリッド１００を造形する。導電性材料には金属粉末や導電性素材を含んだ樹脂等を使用することができる。
また、グリッド成形工程Ｓ１２０では、凸部１３０の側面１３２とグリッド裏面１２０との成す角度θが鋭角になるように、グリッド１００を成形する。また、グリッド成形工程Ｓ１２０では、厚みＬ１が５μｍ〜２００μｍになるように、グリッド１００を成形する。さらに、凸部１３０の高さＬ２が５μｍ〜１００μｍになるように、グリッド１００を成形する。
【００２０】
＜リフレクタ成形工程Ｓ１３０＞
リフレクタ成形工程Ｓ１３０において、グリッド１００の接合面１３１にリフレクタ２００が成形される。また、本実施の形態に係るグリッドリフレクタ製造方法Ｓ１００では、リフレクタ２００も立体造形方式（立体造形装置）で製造することが可能である。特にリフレクタ２００は軽量化と電波透過特性が求められるものであるため、インクジェット方式や熱溶解積層方式を使うことが好ましい。
具体的には、グリッド１００を造形した後に、グリッド１００の接合面１３１側にプリプレグ等を積層してリフレクタ２００を製造する。
【００２１】
＜グリッドリフレクタ脱型工程Ｓ１４０＞
グリッドリフレクタ脱型工程Ｓ１４０において、グリッドリフレクタ１０がサポート治具３００から脱型される。上述したように、サポート治具３００の表面に離型性を有する材料を使用するか、サポート治具３００の表面に離型剤などの成分を塗布することにより、グリッドリフレクタ１０の脱型が容易となる。
【００２２】
以上で、グリッドリフレクタ製造方法の説明を終わる。
【００２３】
＊＊＊他の構成＊＊＊
本実施の形態では、グリッド成形工程Ｓ１２０の後にリフレクタ成形工程Ｓ１３０を実施したが、グリッド１００とリフレクタ２００とを立体造形装置で同時に製造しても良い。
図５は、本実施の形態の変形例であるグリッドリフレクタ製造方法Ｓ１００ａを示す図である。
図５では、図４のグリッド成形工程Ｓ１２０及びリフレクタ成形工程Ｓ１３０とに替えて、リフレクタ及びグリッド成形工程Ｓ１５０を備える。
リフレクタ及びグリッド成形工程Ｓ１５０では、グリッド１００とリフレクタ２００とを立体造形装置で同時に製造する。リフレクタ及びグリッド成形工程Ｓ１５０では、グリッド成形工程Ｓ１２０とリフレクタ成形工程Ｓ１３０とが並行して実施されても良いし、グリッド１００とリフレクタ２００とが一体成形されていてもよい。
このように、グリッド１００とリフレクタ２００とを立体造形装置で同時に製造することにより、より効率よくグリッドリフレクタ１０を製造することができる。
【００２４】
また、本実施の形態では、凸部がグリッド裏面１２０から略垂直方向の一方向に突き出しているが、斜め方向等、複数の方向に突き出していてもよい。具体的には、凹凸形状が一方向だけでなく同一平面内で交差した形状でもよい。交差した形状を使用することで各方向からの引き剥がしの力に対して効果的に対応することができる。
【００２５】
＊＊＊本実施の形態の効果の説明＊＊＊
本実施の形態に係るグリッドリフレクタ１０によれば、表面に凹凸を有するグリッドが立体造形装置により造形される工程と、造形されたグリッドの上にリフレクタを成形して一体化する工程とを有する。このように、立体造形装置により立体的なグリッドパターンを造形することで、アンカー効果によって、強固な接合が可能となり、パターニングの剥離を防止することができる。また、立体造形装置により、曲面形状にも正確なパターニングが可能となり、リフレクタの偏波反射性能の向上も図ることが出来る。
また、グリッド１００はグリッド裏面に凸部を備えるので、グリッドパターニングは片面に凹凸を有することとなり、リフレクタと機械的に接合する。このように、リフレクタとグリッドとを機械的に接合させることで、剥離をより防止することができる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この実施の形態の説明において「工程」として説明するもののうち、いずれか１つのみを採用してもよいし、いくつかの任意の組合せを採用してもよい。
また、本実施の形態に係るグリッドリフレクタ１０は、上述したグリッドリフレクタ製造方法により製造することができるが、グリッドリフレクタ１０の構成を作成できれば上記製造方法に限定されるものではない。
また、この実施の形態のうち、複数の部分を組合せて実施しても構わない。或いは、この実施の形態のうち、部分的に実施しても構わない。その他、この実施の形態を、全体として或いは部分的に、どのように組合せて実施しても構わない。
なお、上記の実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  グリッドリフレクタ、１００  グリッド、１１０  グリッド表面、１２０  グリッド裏面、１３０  凸部、１３１  接合面、１３２  側面、２００  リフレクタ、３００  サポート治具、θ  角度、Ｌ１  厚み、Ｌ２  高さ、Ｓ１００，Ｓ１００ａ  グリッドリフレクタ製造方法、Ｓ１１０  サポート治具作製工程、Ｓ１２０  グリッド成形工程、Ｓ１３０  リフレクタ成形工程、Ｓ１４０  グリッドリフレクタ脱型工程、Ｓ１５０  リフレクタ及びグリッド成形工程。
【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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