JP2024032819A - 光学機器、筒状体の製造方法、光学機器を製造する製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】炭素繊維強化樹脂により構成され、耐衝撃性能など強度に優れ、小型ないし薄型軽量で、高品位な外観を備えた鏡筒部品を提供する。【解決手段】筒状に、かつその周方向に無端に組まれた炭素繊維の組紐層３、５と、１方向に配向された炭素繊維から成る１方向プリプレグシート層４を熱可塑性樹脂によって固化、結合させ、筒状体１を構成する。組紐層３（または５）は、マンドレル上で、１方向プリプレグシート層４を中間に位置させた状態で、その周方向には無端な筒形状に製紐される。【選択図】図１

Description

炭素繊維強化樹脂により構成された鏡筒部品、光学機器、および鏡筒部品の製造方法に関する。

従来、カメラの交換レンズ、例えば、焦点距離が３００ｍｍを超えるような望遠レンズは大型で、重量もＫｇのオーダに達するものがある。このような焦点距離レンジの光学機器でも、持ち運びのしやすさ、撮影時の操作性向上の観点から、軽量で高強度な製品が望まれている。

従来では、この種の大型の光学機器の鏡筒の材質には、耐衝撃性の観点からアルミニウム合金やマグネシウム合金が用いられていた。また、そのレンズに取付けられるフードも、耐衝撃性の観点からその材質にアルミニウム合金が採用されてきた。しかし、この種の金属材料は軽金属に属するものであっても、軽量化には限界があった。

そこで、近年では、炭素繊維にエポキシ等の熱硬化樹脂を含浸させた炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）を用いて、鏡筒やフードを製造することが考えられている。その炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）によって鏡筒部品を製造する場合、例えば、炭素繊維を一方向に引き揃えた１方向プリプレグシートをマンドレルと呼ばれる円筒状の金型に巻き付けるシートワインディング法（ＳＷ法）と呼ばれる製法で形状を形成する。その後、オートクレーブなどで炭素繊維にエポキシ等の熱硬化樹脂を含浸硬化させる。

しかし炭素繊維の引き揃えられた方向と層の組合せによって、得られる強度に差が生じてしまい、求める耐衝撃性能が得られない場合があった。そこで、このような問題点を解決するためにまず、１方向プリプレグシートを鏡筒の軸方向と周方向とへそれぞれ単層もしくは複数層に積層して一体化する。そして、その際、最終周方向の１方向プリプレグシートを、軸方向の１方向プリプレグシートの外側になるように巻き付けることにより耐衝撃性能を得る構成が提案されている（下記の特許文献１）。

特許第４８１３６１９号公報

上記のように、１方向プリプレグシートをマンドレルに巻き付けるＳＷ法ではシートの継ぎ目が製法上必ず生じ、その継ぎ目で強度のばらつき、例えば、耐衝撃性能が低下する可能性があった。そこで、マンドレルへ巻き付ける１方向プリプレグシートを複数層積層し、またその際、継ぎ目の位置をずらす対策が考えられる。しかしながら、継ぎ目による強度劣化を層数の増加で補う必要が生じ、軽量化の効果が低下する懸念がある。また、継ぎ目があることで、その後の含浸樹脂を硬化し、形状を形成する焼結工程時、継ぎ目の部分とそれ以外の部分とで硬化収縮の差異が生じ、結果鏡筒としての真円度が得られなくなる可能性があった。また、含浸樹脂が硬化時間の長いエポキシなどの熱硬化樹脂である場合には、生産性の低下が懸念される。

本発明の課題は、炭素繊維強化樹脂により構成され、耐衝撃性能など強度に優れ、小型ないし薄型軽量で、高品位な外観を備えた鏡筒部品を提供することにある。

本発明の第１の態様は、筒状に組まれた組紐層である第１の炭素繊維層を含む筒状体であって、前記第１の炭素繊維層に対して前記筒状体の外周側に位置する筒状の第２の炭素繊維層を含み、前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とが、前記第１の炭素繊維層に含浸した第１の熱可塑性樹脂と、前記第２の炭素繊維層に含浸した第２の熱可塑性樹脂とが一体化した熱可塑性樹脂によって結合されている、ことを特徴とする筒状体である。
本発明の第２の態様は、筒状に組まれた組紐層である第１の炭素繊維層を含む筒状体であって、前記第１の炭素繊維層に対して前記筒状体の内周側に位置する筒状の第２の炭素繊維層を含み、前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とが、前記第１の炭素繊維層に含浸した第１の熱可塑性樹脂と、前記第２の炭素繊維層に含浸した第２の熱可塑性樹脂とが一体化した熱可塑性樹脂によって結合されている、ことを特徴とする筒状体である。
本発明の第３の態様は、筒状に組まれた組紐層である第１の炭素繊維層を含む筒状体であって、前記第１の炭素繊維層に対して前記筒状体の外周側に位置する、筒状に組まれた組紐層である第２の炭素繊維層を含み、前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とが熱可塑性樹脂によって結合されており、前記第１の炭素繊維層における炭素繊維の前記筒状体の軸方向に対する組角が、前記第２の炭素繊維層における炭素繊維の前記筒状体の軸方向に対する組角よりも小さく、前記第１の炭素繊維層には第１の熱可塑性樹脂が設けられ、前記第２の炭素繊維層には第２の熱可塑性樹脂が設けられ、前記第１の熱可塑性樹脂と前記第２の熱可塑性樹脂とが一体化している、ことを特徴とする筒状体である。
本発明の第４の態様は、マンドレルの上に複数の炭素繊維を交差させて筒状に組み、第１の炭素繊維層を形成する工程と、前記マンドレルの上に第２の炭素繊維層を形成する工程と、前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とを熱可塑性樹脂によって結合することで筒状体を形成する工程と、を含み、前記筒状体の厚みは、０．８４ｍｍ未満である、ことを特徴とする筒状体の製造方法である。

上記構成によれば、炭素繊維強化樹脂により構成され、耐衝撃性能など強度に優れ、小型ないし薄型軽量で、高品位な外観を備えた鏡筒部品を提供することができる。

本発明の実施形態に係る筒状体の構造を示し、（ａ）は筒状体の平面図、（ｂ）は筒状体の断面図である。 本発明の実施形態に係る組紐装置を示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る筒状体の構造を示し、（ａ）は筒状体の平面図、（ｂ）は筒状体の断面図である。 本発明の実施形態に係る筒状体の異なる構造を示し、（ａ）は筒状体の平面図、（ｂ）は筒状体の断面図、（ｃ）は筒状体の一部を拡大して示した断面図である。 本発明の実施形態に係る筒状体のさらに異なる構造を示し、（ａ）は筒状体の平面図、（ｂ）は筒状体の断面図、（ｃ）は筒状体の一部を拡大して示した断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、本発明の実施形態に係る筒状体に対するインサート成形の様子を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る筒状体のさらに異なる構造を示し、（ａ）は筒状体の平面図、（ｂ）は筒状体の断面図、（ｃ）は筒状体の一部を拡大して示した断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、本発明の実施形態に係る筒状体に対するインサート成形の様子を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る実験の形態を示し、（ａ）は試料の平面図、（ｂ）は接合部の断面図、（ｃ）は接合部の一部を拡大して示した断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す構成はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。

＜実施形態１＞
図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態において鏡筒部品を構成する筒状連続炭素繊維強化樹脂成形体（筒状体）を平面図、および断面図によって示している。図１（ａ）、（ｂ）の筒状体１は、例えばカメラの交換レンズなどの光学機器における鏡筒部品、例えば、レンズフード、フォーカスリング、鏡筒の躯体部などを形成する筒状体であり、筒状連続炭素繊維強化樹脂成形体として構成される。ここで、レンズフードは、撮影光以外の不要光が撮影光学系に入射しないよう遮光する遮光部品であり、カメラ等の光学機器（撮像装置）の先端などに着脱可能に構成される。また、鏡筒の外筒、内筒、フォーカスリングのような鏡筒部品は、レンズやミラーなどの光学素子を保持または調整する鏡筒の躯体部を構成する鏡筒部品と考えることができる。

図１の筒状体１は、炭素繊維の組紐層３、５から成る繊維層（第１の繊維層と称する場合もある）を樹脂によって固化させたものである。例えば、固化のための樹脂は、繊維層に予め含浸や塗布などの形態で含まれているものとする。言い換えると、予め複数の連続炭素繊維に固化のための樹脂が含浸や塗布などの形態で含まれている中間体２を準備する。その中間体２を交差させて筒状に組み、組紐層３や組紐層５といった繊維層（第１の繊維層）を形成する。この時、複数の中間体２は、前記筒状体の軸方向に対して傾斜させて組まれていることが好ましい。また、前記繊維層（第１の繊維層）とともに第２の繊維層（１方向プリプレグシート層）を形成してもよい。つまり、第１の繊維層と第２の繊維層を樹脂によって固化させて筒状体１を形成してもよい。その場合、例えば固化のための樹脂は第２の繊維層としての１方向プリプレグシート層４に予め含浸や塗布などの形態で含ませておくことが好ましい。

図１（ａ）、（ｂ）の筒状体１では、炭素繊維の中間体２からそれぞれ製紐された組紐層３、５（第１の繊維層）の間に、１方向プリプレグシート層４（第２の繊維層）を位置させている。この場合、例えばマンドレル（図２）上でまず組紐装置によって組紐層５（第１の繊維層）を製紐（編製）し、続いて、１方向プリプレグシート層４（第２の繊維層）を間に位置させた状態で、組紐装置によって外側の組紐層３（第１の繊維層）を製紐する。

炭素繊維の組紐層３、５（第１の繊維層）は、組紐装置（図２）によって、糸状もしくはテープ状の炭素繊維から成る中間体２から、例えば、周方向に無端の形態を為すような筒状体に製紐される。その場合、組紐層３、５（第１の繊維層）を構成する中間体２は筒状体の軸方向に傾斜した方向に組まれる。本実施形態では、この炭素繊維の組紐層は少なくとも１層、製紐すればよい。例えば、内周側の組紐層５を省略し、マンドレル上で１方向プリプレグシート層４（第２の繊維層）を挟み込んだ状態で外周側の組紐層３を製紐した構造を取ってもよい。

図１（ｂ）のように、炭素繊維の組紐層３、５（第１の繊維層）の間に１方向プリプレグシート層４（第２の繊維層）を間に位置させるには、例えばまず内周側の組紐層５の上で、外周側の組紐層３の端部を少量、組む。そして、そこで１方向プリプレグシート層４の炭素繊維材の先端を挿入する。また、可能であれば、内周側の組紐層５の上に外周側の組紐層３を必要長、組んだ後に、炭素繊維の組紐層３、５（第１の繊維層）の間に一方の端部から１方向プリプレグシート層４の炭素繊維材を挿入する手法を取ってもよい。

以上のように本実施形態では、鏡筒部品を構成する筒状体１を炭素繊維強化樹脂で製作する場合、その層構造に少なくとも１層、周方向に無端の形態を為すよう製紐した炭素繊維の組紐層（第１の繊維層：５、３）を含める。即ち、本実施形態の組紐層（第１の繊維層：５、３）は周方向に無端の形態であって、従来構造のように１方向プリプレグシートのみをマンドレル上に巻装するような構造に必ず生じる炭素繊維層の継ぎ目がない。このため、従来構造のように炭素繊維シートの継ぎ目による強度劣化がなく、剛性、耐衝撃性などの強度に優れた鏡筒部品を構成することができる。また、組紐層（第１の繊維層：５、３）を周方向に無端の形態で製紐できるため、また継ぎ目の部分によって筒状体１の周構造の不均等を生じることがない。例えば、円筒状の鏡筒部品の場合、真円度に優れた鏡筒部品を得ることができる。

本実施形態では、鏡筒部品を構成する筒状体１を炭素繊維強化樹脂から製作する場合、少なくとも１層、周方向に無端の形態を為すよう製紐した炭素繊維の組紐層（第１の繊維層）が用いられていればよい。例えば、図１（ａ）、（ｂ）の例では、組紐層３、５の間に１方向プリプレグシート層４を配置しているが、１方向プリプレグシート層４を省略し、２層の組紐層３、５で筒状体１を構成してもよい。図１（ａ）、（ｂ）の内周側の組紐層５を１方向プリプレグ層に変更してもよい。また、１方向プリプレグシート層４を組紐層に変更してもよく、その場合には、３層の組紐層によって筒状体１が形成される。また、組紐層３のさらに外周に１ないし数層の組紐層を製紐してもよい。

１方向プリプレグシート層４の素材としての炭素繊維は、フィラメント状の炭素繊維束や、例えば矩形形状の１枚の炭素繊維シートで、例えば筒状体１の軸方向ないし周方向にほぼ沿う１方向に配向された炭素繊維を含むものとする。好ましくは、筒状体１の軸方向に沿った方向に配向された炭素繊維の方が、製造時の取り扱いが容易であり、また、水平に近い姿勢で使用される鏡筒部品に良好な強度を付与できる可能性がある。また、１方向プリプレグシート層４は、筒状体１の軸方向に沿って何枚かに分離された炭素繊維テープを複数本軸に沿って配列して構成してもよい。その場合、配列するテープ間に隙間が無い方が好ましいが、隙間があっても構わない。

上記のように、本実施形態では、鏡筒部品を構成する筒状体１において、炭素繊維の組紐層３、５に加えて、例えば筒形状の軸方向に配向された繊維を含む１方向プリプレグシート層４を配置している。これにより、例えば長焦点距離の長く（大きく）重量の大きい撮影光学系などにおいて、その長手方向に関する強度や剛性を確保することができる。

筒状体１を鏡筒部品の完成形状に固化させるには、製紐工程が終了した後、マンドレルごと、あるいは筒状体１の層構造を完成形状に相当する他の金型などに装着し直してから樹脂の含浸固化を行う。この樹脂による固化のため、例えばヒーターなどによる加熱や、オートクレーブなどによる加圧、といった手法が用いられる。この固化用の樹脂の焼結時、必要に応じてマンドレルの外側からも別の金型を加圧することによって形状の規制を行ってもよい。

樹脂の含浸固化には、例えば組紐層３、５の糸状もしくはテープ状の中間体２や、１方向プリプレグシート層４に予め固化用の樹脂が含浸されている炭素繊維材を用いる。あるいは、これらの層に樹脂のプリプレグされていない炭素繊維材を用い、後から塗布や散布によって含浸固化用の樹脂を付与してもよい。

固化後は、溶解し固化した樹脂が、炭素繊維の組紐層３、５（第１の繊維層）および１方向プリプレグシート層４（第２の繊維層）の間に分布して、これらの層を固着させる。

固化用の樹脂としては、例えばポリカーボネートのような熱可塑性樹脂を、予め組紐層３、５（第１の繊維層）や１方向プリプレグシート層４（第２の繊維層）の連続炭素繊維に含浸させて用いることができる。なお、固化用の樹脂としては、必ずしも熱可塑性樹脂は必須の材料ではなく、当業者において、必要に応じて熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂などを固化用の樹脂に用いるよう変更しても構わない。

その樹脂含浸済みの炭素繊維材の製造方法としては、例えば、１方向プリプレグシート層４（第２の繊維層）の場合、１方向性の配向性を有する連続炭素繊維シート材と熱可塑性樹脂フィルムを加熱ロール等で処理して一体化させ、プリプレグシートを得る。また、このプリプレグシートを糸状もしくはテープ状にカットして、組紐層３、５（第１の繊維層）のための中間体２を製造することができる。また、例えば組紐層３、５（第１の繊維層）のための中間体２の樹脂含浸済みの炭素繊維材としては、連続炭素繊維と熱可塑性樹脂糸を混繊させた混繊糸を用いてもよい。また、熱可塑性樹脂の粉末を連続炭素繊維に静電付着させることによって含浸させてもよい。

中間体２の内部に細かな空隙が残らないよう熱可塑性樹脂を含浸させるのはそれほど容易ではなく、また、組紐層３、５を形成する際に中間体２に柔軟性を持たせる必要があり、連続炭素繊維への熱可塑性樹脂の含浸度合は、半含浸状態が好ましい。好ましい半含浸状態は、中間体２の設定されたＶＦ（繊維体積含有率）値で理論通り空隙無く１００％、含浸した状態に対して、例えば樹脂の密度が４０％～７０％程度とする。

また、熱可塑性樹脂の含浸工程では、炭素繊維と熱可塑性樹脂との親和性を高めるためにサイジング剤を用いても良い。例えば、エポキシエマルジョン系のサイジング剤を炭素繊維に付着させることで、炭素繊維と熱可塑性樹脂との界面密着性を高めることができる。またその際、炭素繊維束は、良好な樹脂含浸性を得られるよう、開繊されていることが望ましい。

図１（ａ）、（ｂ）に示した筒状体１は、例えば真円断面形状の円柱状を持つものと考えてよいが、その筒形状は任意である。円錐（台）状のコーン形状や、円錐（台）形状の傾き角度が軸方向で変化するコーン、ないしホーン形状、くびれ形状など任意の形状を採用することができる。また、筒状体１の形状は、円錐（台）形状に限らず、角錐（台）形状などを有するものであってもよい。また、傾き角度が軸方向で変化するコーン形状やくびれ形状において、傾き角度が変化する点にはＲ形状を付与することができる。

本実施形態では、炭素繊維に予め含浸させる熱可塑性樹脂をポリカーボネートとしている。ポリカーボネート自体の耐衝撃性能により、筒状体１の靱性を向上し、高強度な鏡筒部品を得ることができる。本実施形態のような用途において、固化用の熱可塑性樹脂としてのポリカーボネートの粘度平均分子量は、凡そ１８０００以上２５０００以下の範囲が好適である。ポリカーボネートの粘度平均分子量が１８０００以下では靱性が低下し、２５０００以上では溶融粘度が高くなる傾向があり、固化（焼結）工程での含浸性が低下する可能性がある。

図２は、図１の炭素繊維の組紐層３、５を製紐する（組む）工程に用いることができる製紐装置６の構成を示している。図２において、製紐装置６は、貫通孔９を有する環状フレーム７を有する。マンドレル８は、環状フレーム７の貫通孔９の軸芯付近に挿通された状態で不図示の手段によって位置決めされる。環状フレーム７は、組紐層３、５の中間体２を構成する組糸１２、１３を巻装したキャリア１０、１１を備える。キャリア１０、１１は、不図示の駆動手段により、パイプ体１５の周囲に形成された８の字軌道１４上を変位しながら環状フレーム７を互いに逆方向に周回する。これにより、図１の筒状体１の組紐層３あるいは５が、例えばブレーディング法によって組糸１２、１３から製紐される。図２において、１６は筒状に組まれた繊維層を簡略に図示している。

各キャリア１０、１１にはそれぞれボビン（詳細不図示）が組み込まれてこのボビンに中間体２の組糸１２、１３が巻装されている。また各キャリア１０、１１には組糸１２、１３をマンドレル８に巻装するためのテンションをバネ力等で発生させる機構（詳細不図示）を有するものとする。キャリア１０とキャリア１１の移動方向はお互いに逆である。即ち、キャリア１０、１１は環状フレーム７に形成された８の字軌道１４に沿って互いに逆方向に移動する。このキャリア１０、１１の動作によってマンドレル８上に組紐層（３ないし５：図１）が形成される。

なお、図２では、簡略化のため、２組の組糸１２、１３のみを図示しているが、環状フレーム７上で隣接する各組のキャリア１０、１１からそれぞれに対応する組糸が、マンドレル８上の製紐位置へ供給される。また、図２では、環状フレーム７上のキャリア１０、１１の数を３６個と想定しているが、所期の鏡筒部品のサイズや形状に応じて、必要な組糸の数に対応する数のキャリア１０、１１を配置することができる。なお、環状フレーム７に、複数のパイプ体１５を環状に配置し、これらのパイプ体１５からマンドレル８へ向けて組糸を供給して筒状に組まれた繊維層１６を組む構成としてもよい。

マンドレル８に巻き付いた状態の筒状に組まれた繊維層１６を不図示の加熱手段（ヒータなど）を用いて加熱し、また、必要に応じてオートクレーブなどによる加圧などを行い、含浸樹脂の焼結、固化工程を行う。この時、外型のプレスや、金属テープ等の巻き付ける張力により成形圧力を加えることができる。この焼結工程により、中間体２内の炭素繊維と熱可塑性樹脂の含浸度合を進め、その後冷却、マンドレル８からの脱芯、端部の切断工程などを経て、鏡筒部品としての筒状体１を製造することができる。なお、本実施形態では、含浸樹脂に熱可塑性樹脂（ポリカーボネート）を用いているため、例えば熱硬化樹脂に対して、焼結工程時間が短く、生産性を向上できる利点がある。なお、マンドレル８から筒状体１の脱芯をスムーズに行うために、予め、マンドレルに対して、離型剤を塗布する、あるいは硬質Ｃｒメッキやポリテトラフルオロエチレン成膜などの表面処理を施しておくことができる。

図３（ａ）、（ｂ）は、上記のように構成した鏡筒部品としての筒状体１の端部１８に、被覆部１７として、リング状の樹脂部品を設ける構造を示している。被覆部１７は、例えば筒状体１を他の鏡筒部品に固着させたり、あるいは筒状体１がレンズフードなどである場合には、他の鏡筒部品に対して着脱させたりする機構ないしその一部を構成するものである。

図３（ａ）、（ｂ）に示す構造は、筒状体１の少なくとも一方の端部１８に被覆部１７として形成された樹脂部品で覆われている。被覆部１７は、例えば熱可塑性樹脂をインサート射出成形することによって形成することができる。例えば、上記のようにして製造した筒状体１を射出成形用金型にインサートし、繊維が含有された熱可塑性樹脂を射出成形することで被覆部１７を形成しつつ、筒状体１と一体化する。このインサート成形の工程は、後述の図６に詳細に示す。

鏡筒部品の固着部や着脱部として用いるに足る強度を得る、などの目的のため、被覆部１７は、好ましくは繊維を含有した熱可塑性樹脂などにより構成する。例えば、被覆部１７を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリカーボネートなどが考えられる。ポリカーボネートの場合、それ自体の良好な耐衝撃性能により、被覆部１７で形成される取付け部等自体の靱性が向上した鏡筒部品を得ることができる。

被覆部１７を筒状体１の端部１８に形成することにより、筒状体１の製紐ないし固化工程で作成できない、固着部や着脱部として用いるためのリング部などを鏡筒部品に設けることができる。また、繊維が含有されている熱可塑性樹脂を用いることで、被覆部１７で形成される取付け部等自体の強度を保つことができる。ここでいう繊維とは、繊維状であれば特に限定されないが、一般的には長さ１ｍｍ以下の短繊維状のガラス繊維もしくは炭素繊維もしくはその両方である。その際、繊維の含有率は特に限定されないが、２０％～４０％程度の範囲が好ましい。

なお、被覆部１７は、鏡筒部品の固着部や着脱部として用いるための性能や仕様、寸法などに応じて任意の形状、寸法に成形することができる。図３（ａ）、（ｂ）の構造では、被覆部１７は、筒状体１の一方の端部１８の円周を覆うように成形されるとともに、端部１８の内側には内周方向に突出したフランジ部１７ａが形成されている。筒状体１が鏡筒の躯体である場合には、フランジ部１７ａは光学素子やフォーカスリングの支持部などとして利用される。また、例えば筒状体１が撮影光学系の本体に対して着脱可能なレンズフードなどである場合には、被覆部１７として構成された樹脂部品は、そのレンズフードを着脱するための機構の一部として利用することができる。

図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上記のように構成した鏡筒部品としての筒状体１の端部１８に、被覆部１７として、リング状の樹脂部品を設けるための異なる構造を示している。図４（ａ）、（ｂ）は、図３（ａ）、（ｂ）と同様の様式の平面図と断面図、図４（ｃ）は図３（ｂ）の円で囲った部分を拡大して示した断面図である。

図４において、２０は筒状体１の最大肉厚部からなる外接円で、この周面の直径は直径φである。図４の構成で、図３と異なるのは、図４（ｃ）に特に拡大して示すように、樹脂部品としての被覆部１７の周面が筒状体１の周面（外接円２０）よりも内側に位置しており、この部分が筒状体１の端部１８の露出部２１となっている点である。露出部２１の露出量２２、即ち、被覆部１７の周面と、筒状体１の周面（外接円２０）の距離は、下記の組紐層３、５の製紐の際生じる厚み分布よりも大きな距離、少なくとも０．１ｍｍ以上とする。

このような構造とするのは、被覆部１７のインサート成形を良好に行うためである。例えば、組紐層３、５の製紐の際、中間体２の重なり部分に凹凸が生じることで筒状体１に厚い部分と、薄い部分とが分布する。例えば、図２において、繊維層１６がマンドレル８に巻装されていく過程で、マンドレル８の内周側の組紐層５よりマンドレル８の組紐層３の方が中間体２である組糸間に隙間が生じやすい傾向がある。この筒状体１の厚みのバラつきは、標準的な炭素繊維材の場合、筒状体１の周面の高さで０．１ｍｍ程度生じる。

上記の組紐層３、５の特性によって、筒状体１の外周面の一部には厚みが他より薄い部分が形成される。そして、被覆部１７のインサート成形のために射出成形金型に筒状体１をセットした時、筒状体１の周面の厚みが薄い部分で、金型との隙間が生じる。例えば、図３のように、筒状体１の端部１８に露出部２１の存在しない構造では、被覆部１７のためのキャビティと、筒状体１の周面の厚みが薄い部分の金型との隙間が連通してしまう。そのため、被覆部１７の樹脂をキャビティに射出すると、筒状体１の外周面と金型との隙間に熱可塑性樹脂が入り込み、筒状体１の端部１８付近の周面にバリが生じる可能性がある。特に、鏡筒部品として用いる筒状体１の外周面に上記のようにバリが発生してしまうと、鏡筒部品の外観品位を劣化させることになる。

これに対して、図４に示すように、筒状体１の端部１８に、厚み分布の量（０．１ｍｍ）以上の露出量２２で露出部２１が形成されるよう、被覆部１７の形状を決定し、被覆部１７をインサート成形するための射出成形金型を造形する。これにより、筒状体１の端部１８の周面の厚み分布に組紐層３、５の製紐によって生じるバラつきがあっても、露出部２１の露出量２２がそれよりも大きく設定される。そのため、金型は、筒状体１の端部１８の周面のエッジ部１９（図４（ｃ））を、周面に樹脂が入り込まないよう、確実に密閉することになる。これにより、図３の露出部２１のない構造に比して、筒状体１の端部１８の周面に被覆部１７のインサート成形によって生じるバリを良好に抑制できる。そのため、寸法精度がよく、また外観の美しい鏡筒部品を製造することができる。

＜実施形態２＞
以下では、図７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を参照して、上記実施形態１の変形例について説明する。以下では、上述と同一ないし同等の構成については同一の参照符号を用い、特に必要がなければその詳細な説明は省略する。図７（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、完成した被覆部１７を持つ筒状体１の側面と断面を示し、図７（ｃ）は図７（ｂ）に丸印で示した部分の断面を詳細に示している。

図７の構成でも、被覆部１７は、例えば熱可塑性樹脂をインサート射出成形することによって形成される。例えば、筒状体１を射出成形用金型にインサートし、繊維が含有された熱可塑性樹脂を射出成形することで被覆部１７を形成しつつ、筒状体１と一体化する。このインサート成形の工程は、後述の図８に詳細に示す。

本実施形態は、筒状体１の表面に樹脂層４０を形成した点に特徴がある。図７（ｃ）において、４０は本実施形態の樹脂層、図中４１は厚みのごく薄い極薄樹脂層を示す。この極薄樹脂層４１は、組紐層３、５を構成する中間体２に起源を持つ。即ち、中間体２に予め含浸されている樹脂により、固化工程を経て、筒状体１の表層に５～１５μｍの極薄樹脂層４１が形成される。この極薄樹脂層４１は、炭素繊維材が外表面に露出することに起因する強度劣化を防止する役割を持っている。

しかしながら、この極薄樹脂層４１は比較的、脆弱であり、筒状体１と被覆部１７との接合強度に影響を与えることが懸念される。例えば一部で覆いきれずに炭素繊維が入り込むことにより極薄樹脂層４１が分断されることに起因する接合強度の劣化が考えられる。この点については、樹脂層４０を設けることにより、極薄樹脂層４１の分断を埋めることができ、接合強度の劣化を防止できる。

また、例えば極薄樹脂層４１と炭素繊維との密着が不十分である場合に接合強度の劣化が生じることも考えられる。この点についても、樹脂層４０を設けることで、その断熱作用により、被覆部１７を成形するときの射出成形時の樹脂からの熱の蓄熱を生じさせ、極薄樹脂層４１と炭素繊維との活性エネルギーを上昇させる。そして、被覆部１７を成形するときの圧力を利用し、極薄樹脂層４１と炭素繊維と強固に接合することができる。

その際、断熱効果を利用するためには、樹脂層４０の厚みを５０μｍ以上２００μｍ以下にする必要がある。樹脂層４０の厚みが５０μｍ以下では断熱効果を発揮できず、筒状体１を通じて樹脂からの熱が金型側に逃げ、極薄樹脂層４１と炭素繊維間に思ったような温度上昇が見込めない。また、２００μｍ以上では、樹脂層４０の厚みが厚いことで、それ自身の熱容量により、極薄樹脂層４１と炭素繊維間に思ったような温度上昇が見込めない。また、２００μｍ以上では、本来の目的である軽量化の観点からも適さない。

以上を考慮して、樹脂層４０の樹脂としては、例えばポリカーボネートのような熱可塑性樹脂を用いる。また、被覆部１７のインサート成形工程を考慮すると、樹脂層４０と被覆部１７とは、親和性が高い樹脂同士が好ましく、特に、同じ樹脂であることが好ましい。また、樹脂層４０と組紐層３、５を構成する中間体２に予め含浸されている樹脂とは親和性が高い、好ましくは同じ樹脂であることが望ましい。このような材料の組み合わせにより、樹脂層４０と被覆部１７及び極薄樹脂層４１との接合強度を高めることができる。

本実施形態では、樹脂層４０をポリカーボネートとしている。本実施形態のような用途では、このポリカーボネートの粘度平均分子量は、凡そ１８０００以上２５０００以下の範囲が好適である。例えば、ポリカーボネートの粘度平均分子量が１８０００以下では靱性が低下し、２５０００以上では溶融粘度が高くなる傾向があり、含浸工程で樹脂層４０と極薄樹脂層４１との接合強度が劣化する可能性がある。

樹脂層４０を形成する手法としては、例えば、予め中間体２が筒状に組まれた繊維層１６に樹脂層４０となるフィルム状の熱可塑性樹脂を巻き付ける。そして、中間体２および巻き付けた熱可塑性樹脂を加熱（および必要に応じて加圧）することで、筒状体１の表層の５～１５μｍの極薄樹脂層４１および樹脂層４０を形成する手法が考えられる。このフィルム状の熱可塑性樹脂の巻き付けの方法としては、例えば、中間体２が筒状に組まれた繊維層１６を製造後、フィルムからテープ状に加工した熱可塑性樹脂のフィラメントをフィラメントワインディングする巻装手法が挙げられる。また、別の手法としては、例えば中間体２が筒状に組まれた繊維層１６を製造後、テープ状にしたフィルムの熱可塑性樹脂を製紐することで、中間体２が筒状に組まれた繊維層１６に巻装する方法を用いてもよい。

また、別の方法として、表層に５～１５μｍの極薄樹脂層４１が形成された筒状体１を製造後、極薄樹脂層４１の上に、フィルムからテープ状に加工した熱可塑性樹脂のフィラメントをフィラメントワインディングし巻装する。そして、巻装した後、熱可塑性樹脂を加熱（および必要に応じて加圧）することで、筒状体１の表層の５～１５μｍの極薄樹脂層４１の上に樹脂層４０が形成される方法を用いてもよい。

また別の方法として、例えば表層に５～１５μｍの極薄樹脂層４１が形成された筒状体１を製造後、極薄樹脂層４１の上に、テープ状にしたフィルムの熱可塑性樹脂を製紐することで、筒状体１に巻装する。そして、巻装した後、熱可塑性樹脂を加熱（および必要に応じて加圧）することで、筒状体１の表層の５～１５μｍの極薄樹脂層４１の上に樹脂層４０が形成される方法を用いてもよい。

その後、樹脂層４０が形成された筒状体１を金型にインサートし、樹脂層４０に被覆部１７を射出成形によって形成し、一体化させる。あるいは樹脂層４０となるフィルムを規定の厚み以上に巻き、樹脂層４０を形成した後、樹脂層４０を削ることで規定厚みにする手法を用いてもよい。

筒状体１の表面には中間体２が組まれたことによる凹凸が形成されている場合には、例えば鏡筒部品に遮熱等を目的とした塗装を施す際に、外観品位が低下する可能性がある。しかし、本実施形態のように樹脂層４０となるフィルムを５０μｍ以上、２００μｍ以下の厚みで卷装して樹脂層４０を形成し、あるいはさらに樹脂層４０を規定厚みに削ることで、塗装が施される被覆部１７以外の樹脂層４０を平滑に仕上げることができる。これにより、塗装の外観品位を著しく向上させることができる。なお、被覆部１７が形成される箇所のみ、樹脂層４０を規定厚みで形成し、それ以外の樹脂層４０は規定厚み以下まで削る手法を採用してもよい。これにより、接合強度に起因するところの樹脂層４０の厚みを維持しつつ、それ以外の外観品位部は削ることで平滑にできる他に、軽量化にも貢献できる。

＜実施例１＞
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）から、さらに改変した被覆部１７の構成を示している。また、図６（ａ）～（ｄ）は、筒状体１に対する被覆部１７のインサート成形の様子を示している。以下では、図５、図６を参照して、筒状体１の構成や製造工程の細部についても詳細に説明する。

図５（ａ）において、２３は組紐層（３または５）を構成する中間体２の組角を示している。即ち、組紐層３、５を構成する中間体２は筒状体の軸方向に、組角２３で傾斜した方向に組まれる。図５（ｂ）あるいは（ｃ）に示すように、筒状体１の積層構造は、上述と同様に、内周側から組紐層３、１方向プリプレグシート層４、組紐層５の３層構成である。

組紐層（３または５）をブレーディングするための中間体２には、例えば開繊された炭素繊維シート材に熱可塑性樹脂の粉末を静電付着させ、それを加熱することで作成されるプリプレグシートをテープ状にカットしたものを用いる。１方向プリプレグシート層４のためのシート材は、例えば、３層目の組紐層３を組む前に予め組紐層５に巻き付けておき、組紐層３を組みながら、層間に位置するよう配置する。

また、組紐層（３または５）の中間体２、および１方向プリプレグシートのＶＦは、例えば共に５０％とし、両者とも含浸樹脂は粘度平均分子量が２００００のポリカーボネートとする。中間体２の１００％含浸時の理論厚みは０．１１５ｍｍ、組紐層３、５形成時の中間体２の半含浸状態の熱可塑性樹脂の密度は５０％～６０％となるように設定する。このような材料から成る組紐層３、１方向プリプレグシート層４、組紐層５の３層構成で構成され、下記のような工程で製造される筒状体１の理論上の厚みは０．５７５ｍｍ程度（下記の表１）を想定した。

中間体２の組角２３や１方向プリプレグシートの炭素繊維の配向方向は、鏡筒部品として用いられる完成状態における強度、剛性などを考慮して決定する。例えば、内周側の組紐層３の組角は３０°、外周側の組紐層５の組角は６０°のように異なる組角（２３）を用いるとよい。また、１方向プリプレグシートの炭素繊維の配向方向は、筒状体１の円筒軸に沿った方向にほぼ一致させる。

図２の製紐装置６を用いてマンドレル８上に製紐（第１の工程）した筒状に組まれた繊維層１６（図２）は、加熱手段（不図示のオートクレーブなど）を用いて加熱し、含浸状態にある熱可塑性樹脂を固化させる（第２の工程）。筒状体１が構成する鏡筒部品の仕様によっても異なるが、例えばマンドレル８には、直径Φ６９ｍｍ程度の円筒状のものを用いる。また、マンドレル８には離型を容易に行うための表面処理、例えばポリテトラフルオロエチレンメッキなどを施しておく。

固化工程においては、筒状に組まれた繊維層１６の外周側から成形圧力を加える。例えば金属テープを巻き付ける張力により圧力を加えることにより、中間体２内の炭素繊維と熱可塑性樹脂の含浸、結合、固化を促進することができる。また、固化工程においては、マンドレル８とは異なる形状の内型、外型を用いて、筒状体１の最終形状（例えば角錐台形状など）を形成することも考えられる。

その後、マンドレル８と筒状体１を冷却させた後、マンドレル８から筒状体１を脱芯させ、端部１８を適宜、切断、成形することにより筒状体１が完成する。

ここで、上記のような条件で製造した筒状体と、比較例の特性を表１に示す。表１は、上記のような条件で製造した筒状体（表１左側：実施例）と、筒状体（表１右側：比較例）に対して、円筒軸方向に圧縮試験を行った結果を示している。

実施例の筒状体（表１左側）は、上記の組紐層３、５と１方向プリプレグシート層４から成る（図５（ｂ）、（ｃ））。また、比較例（表１右側）の筒状体は、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を含浸させた１方向プリプレグシートを使用し、筒状体の円筒軸方向と周方向とに繊維の配向方向を変化させつつ、繰り返し６層、積層し、固化させたものである。この比較例（表１右側）の筒状体は、上述の本実施形態のものとは異なり、円筒組みの組紐層は用いておらず、１方向プリプレグシートの巻装によって形成されている。比較例（表１右側）の筒状体の理論厚みは０．８４ｍｍとなっている。これに対して、本実施形態の筒状体（表１左側）の理論厚みは０．５７５ｍｍであり、薄く、その分、軽量に製造されている。しかも、本実施形態の筒状体（表１左側）は、比較例（表１右側）の筒状体よりも薄いにも拘らず、比較例と同等以上の圧縮破壊強度を実現することができている。

以下では、図６を参照して、固化工程を経た筒状体１の端部１８に被覆部１７として樹脂部品をインサート成形する構成と、そのインサート成形工程の実施例につき、詳細に説明する。ここでは、図５で説明したように、最大肉厚部からなる外接円２０からの露出量２２を０．１ｍｍとした露出部２１を有する被覆部１７を形成した。この例では、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、筒状体１の端部１８にエッジ部１９には０．０５ｍｍ以下の糸面取りを施している。このエッジ部１９の面取りは、例えば、被覆部１７のインサート成形前に、切削などによって形成することができる。

図６（ａ）～（ｄ）は、固化工程を経た筒状体１の端部１８に被覆部１７として樹脂部品をインサート成形するための金型の断面を工程順に示している。図６（ａ）～（ｄ）において、インサート成形金型２４は、固定型２５、および可動型２６から成り、射出成形機３０に装着される。

固定型２５、可動型２６には、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、固化後の筒状体１を収容するキャビティ２８が形成されている。図６（ａ）に示すように、このキャビティ２８内に、固化後の筒状体１を収容し、型締めした状態が図６（ｂ）である。この状態において、筒状体１の端部１８に相当する固定型２５の位置に、図５（ｂ）、（ｃ）に示すような構造で、被覆部１７を成形するための金型形状２７が設けられている。この金型形状２７は、露出部２１が形成されるよう、固定型２５においては、筒状体１の端縁を密閉するような形状である。この金型形状２７により、図６（ｃ）のように成形樹脂３２を注型する時、筒状体１の端部１８の内周側のキャビティ２８から、筒状体１の外周に向かって樹脂がはみ出してバリとなるのを効果的に抑止できる。

被覆部１７のインサート成形工程においては、まず図６（ａ）のように筒状体１をインサート成形金型２４の可動型２６のキャビティ２８にセットし、図６（ｂ）のように、インサート成形金型２４の固定型２５と可動型２６を型締めする。

さらに、図６（ｃ）のように、そして、射出成形機３０溶融状態の成形樹脂３２をインサート成形金型２４のスプール、ランナー、ゲート（３１：図６（ａ））を介して注入、充填する。その際、本実施例では、金型形状２７によって、筒状体１の端部１８に露出部２１が形成されるよう、固定型２５が端部１８を密閉するため、キャビティ２８から、筒状体１の外周に向かって成形樹脂３２が漏れ出してバリとなるのを防止できる。成形樹脂３２には、例えばガラス繊維が３０％配合されたポリカーボネートを用いる。その後、型冷却などを経て、成形樹脂３２を硬化させることにより、筒状体１と成形樹脂３２とが一体化され、筒状体１の端部１８に、上述のようなリングおよびフランジ形状の被覆部１７を成形することができる。

その後、射出成形機３０を駆動し、図６（ｄ）のように固定型２５と可動型２６を離間させ、不図示の離型手段により、筒状体１と、成形樹脂３２によりゲート内で成形されたランナー３３の部位を離型させる。以上のようにして、外周側のバリなどがなく、高品位の外観を有し、樹脂部品（被覆部１７）を備えた筒状体１から成る鏡筒部品を製造することができる。

＜実施例２＞
また、他の実施例として、図７、８を参照して、実施形態２として説明した筒状体１の構成や製造工程について詳細に説明する。

図７（ｂ）あるいは（ｃ）に示すように、筒状体１の積層構造は、上述と同様に、内周側から組紐層３、１方向プリプレグシート層４、組紐層５の３層構成である。組紐層（３または５）をブレーディングするための中間体２には、例えば開繊された炭素繊維シート材に熱可塑性樹脂の粉末を静電付着させ、それを加熱することで作成されるプリプレグシートをテープ状にカットしたものを用いる。

１方向プリプレグシート層４のためのシート材は、例えば、３層目の組紐層３を組む前に予め組紐層５に巻き付けておき、組紐層３を組みながら、層間に位置するよう配置する。また、組紐層（３または５）の中間体２、および１方向プリプレグシートのＶＦは、例えば共に５０％とし、両者とも含浸樹脂は粘度平均分子量が２００００のポリカーボネートとする。

中間体２の１００％含浸時の理論厚みは０．１１５ｍｍ、組紐層３、５形成時の中間体２の半含浸状態の熱可塑性樹脂の密度は５０％～６０％となるように設定する。このような材料から成る組紐層３、１方向プリプレグシート層４、組紐層５の３層構成で構成され、下記のような工程で製造される筒状体１の理論上の厚みは０．５７５ｍｍ程度を想定した。

図２の製紐装置６を用いてマンドレル８上に製紐（第１の工程）した筒状に組まれた繊維層１６（図２）を製作する。

次に、製紐装置６のある一つのキャリア１０にテープ状のポリカーボネートフィルムを設置し、フィラメントワインディングを行うことで、筒状に組まれた繊維層１６にポリカーボネートフィルムを巻き付ける。

ポリカーボネートフィルムは事前に５ｍｍ幅にスリット加工されたものを用いた。ポリカーボネートフィルムの粘度平均分子量は２００００の物を用いた。

次に、ポリカーボネートフィルムが巻かれた筒状に組まれた繊維層１６を、加熱手段を用いて加熱し、含浸状態にある熱可塑性樹脂を固化させる（第２の工程）。筒状体１が構成する鏡筒部品の仕様によっても異なるが、例えばマンドレル８には、直径Φ６９ｍｍ程度の円筒状のものを用いる。また、マンドレル８には離型を容易に行うための表面処理、例えばポリテトラフルオロエチレンメッキなどを施しておく。

固化工程においては、筒状に組まれた繊維層１６に巻かれたポリカーボネートフィルムの外周側から成形圧力を加える。例えば金属テープを巻き付ける張力により圧力を加えることにより、中間体２内の炭素繊維と熱可塑性樹脂の含浸、結合、固化を促進させつつ、表面に巻かれたポリカーボネートフィルムと一体化することができる。

その後、マンドレル８と筒状体１を冷却させた後、マンドレル８から筒状体１を脱芯させ、端部１８を適宜、切断、成形することにより表面の樹脂層４０が形成された筒状体１が完成する。

その際、研削加工により、表面の樹脂層４０を所定の厚みとなる様にした。以下では、図８を参照して、固化工程を経た筒状体１の表面の樹脂層４０に被覆部１７として樹脂部品をインサート成形する構成と、そのインサート成形工程の実施例につき、詳細に説明する。

ここでは、図７で示した被覆部１７の厚み４２を１．５ｍｍとした。図８（ａ）～（ｄ）は、固化工程を経た筒状体１の表面の樹脂層４０に被覆部１７として樹脂部品をインサート成形するための金型の断面を工程順に示している。図８（ａ）～（ｄ）において、インサート成形金型２４は、固定型２５、および可動型２６から成り、射出成形機３０に装着される。

固定型２５、可動型２６には、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、固化後の筒状体１を収容するキャビティ２８が形成されている。図８（ａ）に示すように、このキャビティ２８内に、固化後の筒状体１を収容し、型締めした状態が図８（ｂ）である。この状態において、被覆部１７を成形するための金型形状２７が設けられている。

被覆部１７のインサート成形工程では、まず図８（ａ）のように樹脂層４０が形成された筒状体１をインサート成形金型２４の可動型２６のキャビティ２８にセットし、図８（ｂ）のように、インサート成形金型２４の固定型２５と可動型２６を型締めする。さらに、図８（ｃ）のように、そして、溶融状態の成形樹脂３２をインサート成形金型２４のスプール、ランナー、ゲート（３１：図８（ａ））を介して注入、充填する。

成形樹脂３２には、例えばガラス繊維が３０％配合されたポリカーボネートを用いる。
その後、型冷却などを経て、成形樹脂３２を硬化させることにより、筒状体１と成形樹脂３２とが一体化され、筒状体１の樹脂層４０上に、上述のような被覆部１７を成形することができる。

その後、射出成形機３０を駆動し、図８（ｄ）のように固定型２５と可動型２６を離間させ、不図示の離型手段により、筒状体１と、成形樹脂３２によりゲート内で成形されたランナー３３の部位を離型させる。このようにして、樹脂部品（被覆部１７）を備えた筒状体１から成る鏡筒部品を得る。その後、表面に塗装を行うことなどによって、高品位な外観が得られた鏡筒部品を製造することができる。

また、樹脂層４０の所定の厚みについて、筒状体１の形態では、厚みに対しての実際の強度が計測できないため、引張試験を実施することで接合強度の確認を行った。図９（ａ）～（ｃ）はこの引張試験で用いた試料の形状を示す。図９（ａ）は試料の平面図、図９（ｂ）は接合部の断面で、図９（ｃ）は図９（ｂ）の丸印の部分の断面構造を詳細に示している。図９（ａ）～（ｃ）において、５０は実験片、５１は、樹脂層４０（図９（ｂ）、図９（ｃ））を備えた連続炭素繊維強化樹脂成形体、５２、５３は連続炭素繊維強化樹脂成形体５１の長さ、及び幅を示す。また、図中５４、５５は被覆部１７の長さ、幅を示し、図中５６、５７は連続炭素繊維強化樹脂成形体５１と被覆部１７の接合部の長さと幅を示す。

ここでは、長さ５２、５４は共に７５ｍｍ、幅５３、５５は共に２５ｍｍとした。また、接合部の長さ５６は２５ｍｍ、幅５７は２５ｍｍとした。連続炭素繊維強化樹脂成形体５１の積層構造は、綾織層５８、１方向プリプレグシート層５９、綾織層６０の３層構成とした。また、綾織層（５８または６０）、および１方向プリプレグシートのＶＦは、例えば共に５０％とし、両者とも含浸樹脂は粘度平均分子量が２００００のポリカーボネートとする。中間体２の１００％含浸時の理論厚みは０．１１５ｍｍ、綾織層５８、６０形成時の中間体２の半含浸状態の熱可塑性樹脂の密度は５０％～６０％となるように設定する。

このような材料から成る綾織層５８、１方向プリプレグシート層５９、綾織層６０の３層構成で構成され、下記のような工程で製造される連続炭素繊維強化樹脂成形体５１の理論上の厚みは０．５７５ｍｍ程度を想定した。

綾織層は中間体２を綾織したものを準備し、綾織層５８、６０の間に１方向プリプレグシート層５９を配置した上に、綾織層５８側にポリカーボネートフィルムを積層した。ポリカーボネートフィルムの粘度平均分子量は２００００の物を用いた。

次に、ポリカーボネートフィルムが積層された連続炭素繊維強化樹脂成形体５１を、加熱手段を用いて加熱し、含浸状態にある熱可塑性樹脂を固化させる（第２の工程）。この固化工程においては、図示しない平面上の金型とプレス装置を用いて連続炭素繊維強化樹脂成形体５１に成形圧力を加える。

圧力を加えることにより、中間体２内の炭素繊維と熱可塑性樹脂の含浸、結合、固化を促進させつつ、表面に積層されたポリカーボネートフィルムと一体化することができる。
その後、金型と連続炭素繊維強化樹脂成形体５１を冷却させた後、離型、切断することにより表面の樹脂層４０が形成された連続炭素繊維強化樹脂成形体５１が完成する。その際、研削し、表面の樹脂層４０を所定の厚みとなるよう加工した。

その後、固化工程を経た連続炭素繊維強化樹脂成形体５１の表面の樹脂層４０に被覆部１７として樹脂部をインサート成形することで、図９に記すような実験片５０を作成した。ここでは、図９で示した被覆部１７の厚みは１．５ｍｍとした。

上記のような条件で製造した連続炭素繊維強化樹脂成形体５１の樹脂層４０の厚みによる接合力の特性を下記の表２に示す。この表２は、上記のような条件で製造した実験片５０（実施例）に対して、引張試験を行った結果を示している。このとき、インストロン社製電気機械式万能材料試験機を用い、実験片５０の両端２５ｍｍを試験機でチャックし、引張試験を行った。表２において、樹脂層４０の厚みは、実際に樹脂層４０が連続炭素繊維強化樹脂成形体５１の厚み寸法から、樹脂層４０が無い場合の連続炭素繊維強化樹脂成形体の理論厚みから算出した厚み寸法を減算して得た値である。

表２に示したように、樹脂層４０の厚みが、５０μｍ～２００μｍであれば、５ＭＰａ以上の引張強度を得ることができることが判る。また、筒状体の表面に、５０μｍ以上２００μｍ以下の厚みを有する樹脂層４０を設ける構造が好ましいことが判る。このような構造により接合強度に優れる鏡筒部品を得ることができる。

１…筒状体、２…中間体、３、５…組紐層、４…１方向プリプレグシート層、６…製紐装置、７…環状フレーム、８…マンドレル、９…貫通孔、１０、１１…キャリア、１２、１３…組糸、１４…８の字軌道、１５…パイプ体、１７…被覆部、１８…端部、１９…エッジ部、２０…外接円、２１…露出部、２２…露出量、２３…組角、２４…インサート成形金型、２５…固定型、２６…可動型、２８…キャビティ、４０…樹脂層、４１…極薄樹脂層。

本発明の第１の態様は、撮像装置に着脱可能に構成された光学機器であって、筒状に組まれた組紐層である第１の炭素繊維層を含む筒状体であって、前記第１の炭素繊維層に対して前記筒状体の外周側に位置する筒状の第２の炭素繊維層を含み、前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とが、前記第１の炭素繊維層に含浸した第１の熱可塑性樹脂と、前記第２の炭素繊維層に含浸した第２の熱可塑性樹脂とが一体化した熱可塑性樹脂によって結合されている筒状体と、光学素子と、を備えることを特徴とする光学機器である。
本発明の第２の態様は、撮像装置に着脱可能に構成された光学機器であって、筒状に組まれた組紐層である第１の炭素繊維層を含む筒状体であって、前記第１の炭素繊維層に対して前記筒状体の内周側に位置する筒状の第２の炭素繊維層を含み、前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とが、前記第１の炭素繊維層に含浸した第１の熱可塑性樹脂と、前記第２の炭素繊維層に含浸した第２の熱可塑性樹脂とが一体化した熱可塑性樹脂によって結合されている筒状体と、光学素子と、を備えることを特徴とする光学機器である。
本発明の第３の態様は、撮像装置に着脱可能に構成された光学機器であって、筒状に組まれた組紐層である第１の炭素繊維層を含む筒状体であって、前記第１の炭素繊維層に対して前記筒状体の外周側に位置する、筒状に組まれた組紐層である第２の炭素繊維層を含み、前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とが熱可塑性樹脂によって結合されており、前記第１の炭素繊維層における炭素繊維の前記筒状体の軸方向に対する組角が、前記第２の炭素繊維層における炭素繊維の前記筒状体の軸方向に対する組角よりも小さく、
前記第１の炭素繊維層には第１の熱可塑性樹脂が設けられ、前記第２の炭素繊維層には第２の熱可塑性樹脂が設けられ、前記第１の熱可塑性樹脂と前記第２の熱可塑性樹脂とが一体化している、筒状体と、光学素子と、を備える、ことを特徴とする光学機器である。
本発明の第４の態様は、マンドレルの上に複数の炭素繊維を交差させて筒状に組み、第１の熱可塑性樹脂が含浸された第１の炭素繊維層を形成する工程と、前記マンドレルの上に第２の熱可塑性樹脂が含浸された第２の炭素繊維層を形成する工程と、前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とを加熱処理することで熱可塑性樹脂によって結合する工程と、を有し、前記結合する工程は、外型を用いた加圧状態で行われることを特徴とする筒状体の製造方法である。

Claims (26)

1. 筒状に組まれた組紐層である第１の炭素繊維層を含む筒状体であって、前記第１の炭素繊維層に対して前記筒状体の外周側に位置する筒状の第２の炭素繊維層を含み、前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とが、前記第１の炭素繊維層に含浸した第１の熱可塑性樹脂と、前記第２の炭素繊維層に含浸した第２の熱可塑性樹脂とが一体化した熱可塑性樹脂によって結合されている、
   ことを特徴とする筒状体。
2. 筒状に組まれた組紐層である第１の炭素繊維層を含む筒状体であって、前記第１の炭素繊維層に対して前記筒状体の内周側に位置する筒状の第２の炭素繊維層を含み、前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とが、前記第１の炭素繊維層に含浸した第１の熱可塑性樹脂と、前記第２の炭素繊維層に含浸した第２の熱可塑性樹脂とが一体化した熱可塑性樹脂によって結合されている、
   ことを特徴とする筒状体。
3. 第１の炭素繊維層を含む筒状体であって、前記第１の炭素繊維層に対して前記筒状体の外周側に位置する筒状の第２の炭素繊維層を含み、前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層の少なくとも一方が筒状に組まれた組紐層であり、
   前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とが熱可塑性樹脂によって結合され、
   前記筒状体の厚みは、０．８４ｍｍ未満である、
   ことを特徴とする筒状体。
4. 前記第２の炭素繊維層は、シート状の炭素繊維層である、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の筒状体。
5. 前記第２の炭素繊維層に対して前記第１の炭素繊維層とは反対側、及び第１の炭素繊維層に対して前記第２の炭素繊維層とは反対側、のそれぞれに、厚みが５μｍ～１５μｍの第１の樹脂層を備える、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の筒状体。
6. 前記第１の炭素繊維層の炭素繊維が前記筒状体の軸方向に対して傾斜して組まれている、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の筒状体。
7. 前記第２の炭素繊維層の炭素繊維が前記筒状体の軸方向に配向している、
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の筒状体。
8. 前記第１の炭素繊維層は、前記筒状体の周方向に無端である、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の筒状体。
9. 前記第１の炭素繊維層は綾織層である、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の筒状体。
10. 前記第２の炭素繊維層に対して前記第１の炭素繊維層とは反対側に位置する筒状に組まれた組紐層である第３の炭素繊維層を備えており、前記第２の炭素繊維層と前記第３の炭素繊維層とが樹脂によって結合されている、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の筒状体。
11. 前記第３の炭素繊維層の炭素繊維が前記筒状体の軸方向に対して傾斜して組まれている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の筒状体。
12. 前記第１の炭素繊維層における炭素繊維の前記筒状体の軸方向に対する組角と、前記第３の炭素繊維層における炭素繊維の前記筒状体の軸方向に対する組角と、が互いに異なる、
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の筒状体。
13. 前記第３の炭素繊維層は綾織層である、
    ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の筒状体。
14. 筒状に組まれた組紐層である第１の炭素繊維層を含む筒状体であって、前記第１の炭素繊維層に対して前記筒状体の外周側に位置する、筒状に組まれた組紐層である第２の炭素繊維層を含み、前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とが熱可塑性樹脂によって結合されており、
    前記第１の炭素繊維層における炭素繊維の前記筒状体の軸方向に対する組角が、前記第２の炭素繊維層における炭素繊維の前記筒状体の軸方向に対する組角よりも小さく、
    前記第１の炭素繊維層には第１の熱可塑性樹脂が設けられ、前記第２の炭素繊維層には第２の熱可塑性樹脂が設けられ、前記第１の熱可塑性樹脂と前記第２の熱可塑性樹脂とが一体化している、
    ことを特徴とする筒状体。
15. 前記筒状体の外側の表面に第２の樹脂層を備えた、
    ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の筒状体。
16. 前記第２の樹脂層の樹脂が熱可塑性樹脂である、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の筒状体。
17. 前記第２の樹脂層の厚みが５０μｍ以上２００μｍ以下である、
    ことを特徴とする請求項１５または１６に記載の筒状体。
18. 前記筒状体の端部に結合したリング状の樹脂からなる被覆部を含む、
    ことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の筒状体。
19. 前記被覆部の樹脂が繊維を含有する熱可塑性樹脂である、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の筒状体。
20. 前記筒状体の周面が前記被覆部の周面よりも０．１ｍｍ以上、内側に位置し、その部分において、前記筒状体の端部が前記被覆部から露出した露出部を形成している、
    ことを特徴とする請求項１８または１９に記載の筒状体。
21. 前記熱可塑性樹脂がポリカーボネートである、
    ことを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の筒状体。
22. 前記ポリカーボネートの粘度平均分子量は、１８０００以上２５０００以下であることを特徴とする請求項２１に記載の筒状体。
23. 請求項１から２０のいずれか１項に記載の筒状体と、光学素子と、を備える、
    ことを特徴とする光学機器。
24. 前記筒状体が光学素子を保持または調整する鏡筒の躯体部を構成する、
    ことを特徴とする請求項２３に記載の光学機器。
25. マンドレルの上に複数の炭素繊維を交差させて筒状に組み、第１の炭素繊維層を形成する工程と、
    前記マンドレルの上に第２の炭素繊維層を形成する工程と、
    前記第１の炭素繊維層と前記第２の炭素繊維層とを熱可塑性樹脂によって結合することで筒状体を形成する工程と、を含み、
    前記筒状体の厚みは、０．８４ｍｍ未満である、
    ことを特徴とする筒状体の製造方法。
26. マンドレルの上に複数の炭素繊維を交差させて筒状に組み、第１の炭素繊維層を形成する工程と、
    前記マンドレルの上に熱可塑性樹脂を含浸した第２の炭素繊維層を形成する工程と、
    前記第２の炭素繊維層に、成形圧力を加えるまたは加熱する工程と、を含む、
    ことを特徴とする筒状体の製造方法。

Images