特許 7439451 炭素繊維強化プラスチック構造体、その製造方法および測定器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-19

(45)【発行日】2024-02-28

(54)【発明の名称】炭素繊維強化プラスチック構造体、その製造方法および測定器

(51)【国際特許分類】

   B32B 5/28 20060101AFI20240220BHJP

   B32B 15/08 20060101ALI20240220BHJP

   B32B 17/06 20060101ALI20240220BHJP

   B32B 18/00 20060101ALI20240220BHJP

【ＦＩ】

B32B5/28 A

B32B15/08 105Z

B32B17/06

B32B18/00 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019194968

(22)【出願日】2019-10-28

(65)【公開番号】P2021066143

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-09-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109380

【弁理士】

【氏名又は名称】小西 恵

(74)【代理人】

【識別番号】100109036

【弁理士】

【氏名又は名称】永岡 重幸

(72)【発明者】

【氏名】田中 米太

【審査官】深谷 陽子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０８０８９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２４３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００５／０８５３３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－０７８４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／０３８４２９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－３４０２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５２３２６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０７２２００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ３２Ｂ １／００－４３／００

Ｃ０８Ｊ ５／０４－ ５／１０、 ５／２４

Ｂ２９Ｂ １１／１６、１５／０８－１５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定器が備える構成部材の一部もしくは全部として使用される炭素繊維強化プラスチック構造体であって、
複数のプリプレグが積層された炭素繊維強化プラスチック部材と、
前記炭素繊維強化プラスチック部材の炭素繊維が伸びる方向に対して交差する第一面の全体に形成され、前記第一面に対向する面とは反対側に前記測定器の測定基準面となる面を有する平坦な基準層とを備え、
前記基準層は、金属、ガラスまたはセラミックから形成されていることを特徴とする炭素繊維強化プラスチック構造体。

【請求項2】

前記第一面は、前記炭素繊維が伸びる方向に対して直交する面であることを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック構造体。

【請求項3】

前記基準層は、接着層を介して前記炭素繊維強化プラスチック部材に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の炭素繊維強化プラスチック構造体。

【請求項4】

前記接着層は、プリプレグにより構成されていることを特徴とする請求項３に記載の炭素繊維強化プラスチック構造体。

【請求項5】

複数のプリプレグが積層された前記炭素繊維強化プラスチック部材を準備する工程と、
前記炭素繊維強化プラスチック部材の炭素繊維が伸びる方向に対して交差する面の全体に金属、ガラスまたはセラミックから形成された平坦な前記基準層を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法。

【請求項6】

測定基準面を有する構成部材を備える測定器であって、
前記構成部材は、炭素繊維強化プラスチック構造体を備え、
前記炭素繊維強化プラスチック構造体は、
複数のプリプレグが積層された炭素繊維強化プラスチック部材と、
前記炭素繊維強化プラスチック部材の炭素繊維が伸びる方向に対して交差する第一面上に形成された基準層とを備え、
前記測定基準面は、前記炭素繊維強化プラスチック構造体の前記基準層における前記第一面に対向する面とは反対側の面により構成されていることを特徴とする測定器。

【請求項7】

前記構成部材は、レーザ測長器から出射されるレーザ光を反射する反射体であり、
前記測定基準面は、前記反射体が有する平面状の反射面であることを特徴とする請求項６に記載の測定器。

【請求項8】

前記構成部材は、直角定規であり、
前記測定基準面は、前記直角定規が有する互いに直交する２つの平面であることを特徴とする請求項６に記載の測定器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭素繊維強化プラスチックを含む炭素繊維強化プラスチック構造体、当該構造体の製造方法、および当該構造体を使用した測定器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、比剛性が高く、かつ密度および熱膨張係数が小さいといった特性を有する材料として、炭素繊維強化プラスチック（Carbon Fiber Reinforced Plastic：ＣＦＲＰ）が知られている。ＣＦＲＰは、例えば以下のようにして作られる。
まず、炭素繊維に樹脂を含浸させ、プリプレグと呼ばれる板状（シート状）の材料を作成する。次に、このプリプレグを、繊維の方向を考慮しつつ、型の中に複数枚積み重ね、真空バッグを使用して気圧を利用しながら加熱し圧着し硬化させることにより成形する。そして、冷却後、成形品を型から取り外す。

【0003】

このようにして作成されたＣＦＲＰは、例えば精密な加工を行う加工装置のステージの材料として使用することが提案されている。特許文献１には、露光装置の基板ステージ（ワーク吸着ベース）として、ＣＦＲＰ部材の表面にセラミックス部材を接合し、セラミックス部材を研削や研磨等により加工して得られる構造体を用いる点が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２４８３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載の技術のように、高い平面度が要求される部材としてＣＦＲＰ部材を含む構造体を用いる場合、ＣＦＲＰのフラットワイズ面に平面加工が容易な部材を貼り付け、その表面を加工して平面層を形成していた。ここで、フラットワイズ面とは、ＣＦＲＰにおいて、プリプレグの繊維の断面が見えない面であり、積層していったプリプレグの表面に相当する。なお、プリプレグの繊維の断面が見える面は、エッジワイズ面という。
このように、従来、当然のように、積層していったプリプレグの表面（フラットワイズ面）が基準面として使用されてきた。そして、このような従来のＣＦＲＰ構造体においては、温度変化による、基準面に対して直交する方向の表面変動（歪）について、全く問題視されていなかった。

【0006】

そこで、本発明は、基準面に対して直交する方向の表面変動が抑制された炭素繊維強化プラスチック構造体、当該構造体の製造方法、および当該構造体を使用した測定器を提供することを目的とする。

【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、本発明に係る炭素繊維強化プラスチック構造体の一態様は、複数のプリプレグが積層された炭素繊維強化プラスチック部材と、前記炭素繊維強化プラスチック部材の炭素繊維が伸びる方向に対して交差する第一面上に形成された基準層と、を備える。
このような炭素繊維強化プラスチック構造体（ＣＦＲＰ構造体）は、比剛性が高く、密度および熱膨張係数が小さいといった炭素繊維強化プラスチックの特性を有する。また、炭素繊維が伸びる方向の特性は、炭素繊維単体の特性に近くなり、この方向における熱膨張収縮は発生しにくい。したがって、炭素繊維が伸びる方向に対して交差する面上に基準層を有することで、温度変化に起因する、当該基準層の表面（基準面）に直交する方向の表面変動を抑制することできる。

【0008】

また、上記の炭素繊維強化プラスチック構造体において、前記第一面は、前記炭素繊維が伸びる方向に対して直交する面であってもよい。
この場合、温度変化による、基準面に直交する方向の表面変動を適切に抑制することができ、温度変化の影響を受けない安定した基準面を得ることができる。

【0009】

さらに、上記の炭素繊維強化プラスチック構造体において、前記基準層は、加工容易性を有する材料により構成されていてもよい。この場合、基準面の面粗度を良好な面粗度（小さい面粗さ）とすることができる。
また、上記の炭素繊維強化プラスチック構造体において、前記基準層は、金属およびガラスのいずれか一方により構成されていてもよい。この場合、容易かつ適切に所望の面粗度を実現することができる。

【0010】

さらにまた、上記の炭素繊維強化プラスチック構造体において、前記基準層は、接着層を介して前記炭素繊維強化プラスチック部材に固定されていてもよい。この場合、例えば、完成された炭素繊維強化プラスチック部材（ＣＦＲＰ部材）に基準層を貼り付けた積層体とすることができ、複雑な製造工程を無くし、生産性を向上させることができる。
また、上記の炭素繊維強化プラスチック構造体において、前記接着層は、プリプレグにより構成されていてもよい。この場合、ＣＦＲＰ部材と接着層との間の接着親和性を良好にすることができる。

【0011】

また、本発明に係る炭素繊維強化プラスチック構造体の製造方法の一態様は、複数のプリプレグが積層された炭素繊維強化プラスチック部材を準備する工程と、炭素繊維強化プラスチック部材の炭素繊維が伸びる方向に対して交差する面上に基準層を形成する工程と、を含む。
これにより、比剛性が高く、密度および熱膨張係数が小さいといった炭素繊維強化プラスチックの特性を有し、かつ、温度変化に起因する、基準層の表面（基準面）に直交する方向の表面変動が抑制された構造体を製造することができる。

【0012】

さらに、本発明に係る測定器の一態様は、測定基準面を有する構成部材を備える測定器であって、前記測定基準面は、上記のいずれかの炭素繊維強化プラスチック構造体の前記基準層における前記第一面に対向する面とは反対側の面により構成されている。
これにより、温度変化に起因する表面変動が抑制された測定基準面を有する測定器とすることができる。したがって、測定基準面を用いた測定結果の誤差を抑制することができる。

【0013】

また、上記の測定器において、前記構成部材は、レーザ測長器から出射されるレーザ光を反射する反射体であり、前記測定基準面は、前記反射体が有する平面状の反射面であってもよい。この場合、精度良く測定基準面までの距離を測定することができる。
さらにまた、上記の測定器において、前記構成部材は、直角定規であり、前記測定基準面は、前記直角定規が有する互いに直交する２つの平面であってもよい。この場合、直角定規の直角度を安定して維持することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、基準面に対して直交する方向の表面変動が抑制された炭素繊維強化プラスチック構造体を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態の炭素繊維強化プラスチック部材の斜視図である。

【図2】本実施形態の炭素繊維強化プラスチック構造体の斜視図である。

【図3】フラットワイズ方向における温度に対する歪の変化を示す図である。

【図4】エッジワイズ方向における温度に対する歪の変化を示す図である。

【図5】測定器の一例を示す概略構成図である。

【図6】直角定規の概略構成を示す図である。

【図7】直角定規の別の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の炭素繊維強化プラスチック構造体（ＣＦＲＰ構造体）に含まれる炭素繊維強化プラスチック部材（ＣＦＲＰ部材）１０を模式的に示す斜視図である。
ＣＦＲＰ部材１０は、図１に示すように、複数のプリプレグ１１が積層されて構成されている。プリプレグ１１は、炭素繊維に、繊維の方向性を持たせたまま樹脂を含浸させたシート状の部材である。プリプレグ１１を構成する樹脂は、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂である。なお、プリプレグ１１を構成する樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フェノール、シアネートエステル、ポリイミド等の熱硬化性樹脂を用いることもできる。

【0017】

ＣＦＲＰは、型の中に、複数のプリプレグを繊維の方向が異なるように、必要数層（例えば二十層）積層し、減圧下で１２０℃～１３０℃程度に加熱し、加圧（圧着）して硬化させることで成形される。プリプレグとしては、例えば、ＵＤ（ＵＮＩ－ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ）材を使用することができる。ここで、ＵＤ材とは繊維の方向が一方向にのみ延びている材料のことである。
このようにして製作されたＣＦＲＰは、鉄やアルミなどの金属材料よりも低密度（即ち軽い）でありながら、高強度な材料となる。ＣＦＲＰ部材１０は、上記の完成されたＣＦＲＰを所望の大きさに切り出した部材である。

【0018】

図１では、説明を簡略化するために、５枚のプリプレグ１１を、炭素繊維が伸びる方向が直交するように１枚ずつ交互に積層したＣＦＲＰ部材１０を示している。また、この図１においては、炭素繊維の断面を丸印で示している。
図１において、Ｘ方向およびＹ方向は、炭素繊維が伸びる方向、Ｚ方向は、プリプレグ１１の積層方向である。

【0019】

この図１に示すように、ＣＦＲＰ部材１０を直方体形状に切り出した場合、プリプレグの繊維の断面が見える面１０ａと、繊維の断面が見えない面１０ｂとが存在する。以下の説明では、プリプレグの繊維の断面が見える面１０ａをエッジワイズ（エッジワイズ面）、プリプレグの繊維の断面が見えない面１０ｂをフラットワイズ（フラットワイズ面）と呼ぶ。つまり、エッジワイズ面１０ａは、繊維が伸びる方向に対して直交する面であり、フラットワイズ面１０ｂは、繊維が伸びる方向に対して平行な面である。

【0020】

図１に示すＣＦＲＰ部材１０の場合、エッジワイズ面１０ａは側方に四面、フラットワイズ面１０ｂは上下に二面存在する。そして、４つのエッジワイズ面１０ａは、それぞれ炭素繊維が伸びる方向に対する法線面となっている。

【0021】

図２は、本実施形態のＣＦＲＰ構造体２０の概略構成を示す斜視図である。
ＣＦＲＰ構造体２０は、上述したＣＦＲＰ部材１０と、ＣＦＲＰ部材１０上に形成された基準層１２と、を備える。具体的には、基準層１２は、ＣＦＲＰ部材１０のエッジワイズ面（第一面）１０ａ上に、接着層１３を介して固定されている。
基準層１２は、加工容易性を有する材料により構成することができる。基準層１２の材料としては、例えば、金属やガラスを用いることができる。なお、加工容易性を有する材料は、金属やガラスに限定されるものではなく、例えば、樹脂やセラミックであってもよい。

【0022】

接着層１３は、加熱硬化型の接着剤や、常温硬化型の接着剤により構成することができる。具体的には、ＣＦＲＰ部材１０の熱膨張係数と基準層１２の熱膨張係数とが同等または略同等である場合には、加熱硬化型の接着剤を用い、ＣＦＲＰ部材１０の熱膨張係数と基準層１２の熱膨張係数とが異なる場合には、常温硬化型の接着剤を用いることができる。
ガラスには、熱膨張しない（熱膨張係数が０または０に極めて近い）ものが存在する。このようなガラスを基準層１２の材料として用い、接着層１３として加熱硬化型の接着剤を用いた場合、加熱によりＣＦＲＰ部材１０だけが熱膨張した状態でＣＦＲＰ部材１０と基準層１２とが固定されることになる。その後、ＣＦＲＰ部材１０および基準層１２が冷めると、ＣＦＲＰ部材１０だけが収縮し、基準層１２は圧縮応力を受けることになる。そのため、基準層１２の剥離や破損が生じるおそれがある。

【0023】

基準層１２として金属（例えばアルミ）を用いた場合にも、ＣＦＲＰ部材１０の熱膨張係数と基準層１２の熱膨張係数とが異なるため、形成後の基準層１２の内部には加熱に起因した残留応力が生じ、基準層１２が変形するおそれがある。
そこで、ＣＦＲＰ部材１０の熱膨張係数と基準層１２の熱膨張係数とが異なる場合には、常温硬化型の接着剤を接着層１３として用い、加熱せずに固定するようにする。これにより、上記の基準層１２の剥離や破損、変形等が生じることを抑制することができる。

【0024】

なお、接着層１３としてプリプレグを用いてもよい。接着層１３の材料として、ＣＦＲＰ部材１０を構成する材料や基準層１２を構成する材料とは異なる第３の材料を用いた場合、ＣＦＲＰ部材１０、基準層１２および接着層１３の３つの材料の親和性を考慮しなければならない。接着層１３としてプリプレグを用いることで、ＣＦＲＰ部材１０（接着層１３）と基準層１２の２つの材料のみを考慮するだけで済む。また、この場合、ＣＦＲＰ部材１０と接着層１３との接着親和性は非常に良好となる。
ただし、プリプレグは、加熱により硬化する材料であるため、ＣＦＲＰ部材１０の熱膨張係数と基準層１２の熱膨張係数とが同等または略同等である場合に、プリプレグを接着層１３として使用することが好ましい。

【0025】

このように、本実施形態におけるＣＦＲＰ構造体２０は、複数のプリプレグ１１が積層されたＣＦＲＰ部材１０のエッジワイズ面１０ａ上に基準層１２を形成した構成を有する。このような構成により、温度変化に起因する、基準層１２の表面（基準面）に対して直交する方向の当該基準面の表面変動が抑制されたＣＦＲＰ構造体２０とすることができる。

【0026】

本発明者は、ＣＦＲＰ部材１０のエッジワイズ面１０ａ上に基準層１２を形成した場合と、ＣＦＲＰ部材１０のフラットワイズ面１０ｂ上に基準層１２を形成した場合とでは、前者の方が、温度変化に起因する、基準層１２の表面（基準面）に直交する方向の表面変動が少ないことを見出した。
このことを検証するために、本発明者は、所定の厚さの２０枚のプリプレグを、炭素繊維が交互に直交するように積層したＣＦＲＰを用いて、フラットワイズ面の温度変化による変動と、エッジワイズ面の温度変化による変動とを調査した。その結果を図３および図４に示す。

【0027】

図３は、ＣＦＲＰの温度に対するフラットワイズ面のフラットワイズ方向の歪の変化（フラットワイズ面の表面変動）を示す図、図４は、ＣＦＲＰの温度に対するエッジワイズ面のエッジワイズ方向の歪の変化（エッジワイズ面の表面変動）を示す図である。ここで、フラットワイズ方向とは、フラットワイズ面に対して直交する方向であり、エッジワイズ方向とは、エッジワイズ面に対して直交する方向のことである。つまり、図１におけるＺ方向がフラットワイズ方向、Ｘ方向およびＹ方向がエッジワイズ方向である。

【0028】

図３および図４において、横軸は温度（℃）、縦軸は歪の量（με）である。ここで、歪の量は、ＣＦＲＰのもとの長さに対する変化した長さ（歪＝変化した長さ／もとの長さ）で表される値である。
ＣＦＲＰを常温（室温）～２００℃の範囲で加熱および冷却した結果、図３に示すように、フラットワイズ方向の歪は、図４に示すエッジワイズ方向の歪に比べて１０倍以上大きいことがわかった。また、この傾向は、プリプレグの素材が異なっていても同様の傾向を示すこともわかった。

【0029】

エッジワイズ方向は、プリプレグの炭素繊維が伸びる方向である。炭素繊維が伸びていることで、エッジワイズ方向のＣＦＲＰの特性は炭素繊維の特性が支配的となり、炭素繊維単体の特性に近くなると考えられる。そのため、ＣＦＲＰのエッジワイズ方向の熱膨張収縮は少なく、温度変化によるエッジワイズ面の変動が小さくなっているものと考えられる。
一方、フラットワイズ方向には炭素繊維は伸びておらず、フラットワイズ方向のＣＦＲＰの特性は、炭素繊維に含侵された樹脂の特性が支配的となると考えられる。そのため、フラットワイズ方向については、ＣＦＲＰに含まれる樹脂の熱膨張係数に依存して熱膨張収縮することになり、フラットワイズ方向の歪は、エッジワイズ方向の歪よりも大きくなるものと考えられる。

【0030】

このように、ＣＦＲＰのフラットワイズ面内（ＸＹ平面内）においては、熱による膨張や収縮といった歪はほとんど生じないが、フラットワイズ面に直交する方向（Ｚ方向）においては、熱による膨張や収縮が生じ得る。したがって、ＣＦＲＰのフラットワイズ面上に基準層を形成した場合、基準層の表面（基準面）は、温度変化に起因して、当該基準面に直交する方向に変動し得る。
これに対して、本実施形態では、ＣＦＲＰ部材１０のエッジワイズ面１０ａ上に基準層１２を形成する。ＣＦＲＰ部材１０のエッジワイズ面１０ａに直交する方向（Ｘ方向、Ｙ方向）においては、熱による膨張や収縮といった歪はほとんど生じないため、エッジワイズ面１０ａ上に形成した基準層１２の表面（基準面）には、温度変化に起因する当該基準面に直交する方向の変動はほとんど生じない。

【0031】

以下、本実施形態におけるＣＦＲＰ構造体２０の製造方法の一例について説明する。ここでは、接着層１３としてプリプレグ以外の接着剤を用いる場合について説明する。
まず、完成しているＣＦＲＰを必要な大きさだけ切り出し、ＣＦＲＰ部材１０を準備する。
次に、ＣＦＲＰ部材１０のエッジワイズ面１０ａに接着層１３の材料である接着剤を塗布し、その上に金属やガラスなどにより構成される基準層１２を貼り付ける。そして、接着剤を硬化させた後、基準層１２の表面を研削加工し、所望の面粗さの基準面を得る。

【0032】

上述したように、ＣＦＲＰは、炭素繊維に樹脂を含浸させたプリプレグの積層体である。炭素繊維と樹脂とは、それぞれの剛性の違いにより、加工されやすさが異なる。つまり、炭素繊維と樹脂とでは、それぞれ適切な研削条件が異なる。そのため、ＣＦＲＰの表面に対して研削加工を行った場合、面粗さを所望の面粗さ（例えば算術平均粗さで１０μｍ以下）とすることは困難であった。

【0033】

これに対して、本実施形態では、ＣＦＲＰ部材１０の表面に、加工容易性を有する材料よりなる基準層１２を形成する。したがって、当該基準層１２を研削加工することで、良好な面粗度の基準面を有するＣＦＲＰ構造体２０を得ることができる。
また、プリプレグ以外の接着剤を接着層１３として用いた場合には、上記のように通常の工程により製作されたＣＦＲＰを必要な大きさだけ切り出したＣＦＲＰ部材１０に対して基準層１２を貼り付けるだけでよい。そのため、ＣＦＲＰを製造する工程の途中に、新たな工程を追加するなどの複雑な製造工程が必要なく、生産性が高い。

【0034】

このようにして製造されたＣＦＲＰ構造体２０は、ＣＦＲＰを含むため、比剛性が高く、密度および熱膨張係数が低いといった特性を有する。つまり、ＣＦＲＰ構造体２０は、外的要因による寸法変形が少なく、軽量であり、さらに温度変化による寸法変形も少ない。
とりわけ、本実施形態では、基準層１２を、ＣＦＲＰ部材１０のエッジワイズ面１０ａ上に形成しているため、基準層１２をＣＦＲＰ部材１０のフラットワイズ面１０ｂに形成した場合と比較して、温度変化に起因する、基準面に直交する方向の表面変動が適切に抑制されたＣＦＲＰ構造体２０とすることができる。

【0035】

本実施形態におけるＣＦＲＰ構造体２０は、比剛性が高く、軽量で、温度変化による基準面の変動（基準面に対して直交する方向の変動）が少ないといった条件が求められる部材として使用することができる。
例えば、本実施形態におけるＣＦＲＰ構造体２０は、測定器が備える構成部材の一部もしくは全部として使用することができる。この場合、ＣＦＲＰ構造体２０の基準面、すなわち、基準層１２におけるＣＦＲＰ部材１０の表面（第一面）に対向する面とは反対側の面を、測定器の構成部材が有する測定基準面とすることができる。これにより、比剛性が高く、軽量で、温度変化による測定基準面の変動が少ない測定器とすることができる。

【0036】

図５は、本実施形態のＣＦＲＰ構造体２０を使用した測定器の一例を示す概略構成図である。この図５は、ＣＦＲＰ構造体２０を、レーザ測長器３０から出射されるレーザ光Ｌ１を反射する反射体として使用した場合を示している。なお、図５において、ＣＦＲＰ構造体２０が備える接着層１３の図示は省略している。
レーザ測長器３０は、レーザ発振器３１と、受光器３２と、制御部３３と、を備える。レーザ発振器３１は、レーザ光Ｌ１を反射体が有する平面状の反射面に対して照射し、受光器３２は、反射面によって反射されたレーザ光Ｌ２を受光する。制御部３３は、受光器３２の受光信号をもとに、反射面までの距離を測定する。

【0037】

この図５に示すように、ＣＦＲＰ構造体２０を、レーザ光Ｌ１を反射する反射体として使用する場合、基準層１２の表面（基準層１２において、ＣＦＲＰ構造体２０の第一面に対向する面とは反対側の面）を鏡面加工し、この面を測定基準面である反射面とする。
上述したように、温度変化に起因する、ＣＦＲＰ構造体２０のエッジワイズ方向（図５の左右方向）の表面変動は小さい。そのため、エッジワイズ面に形成された基準層１２の表面を測定基準面である反射面とすることで、例えば環境温度が変化したとしても、正確な距離の測定が可能となる。

【0038】

一方、ＣＦＲＰ部材１０のフラットワイズ面に基準層１２を形成し、当該基準層１２の表面を反射面とすると、環境温度の変化によって、距離の測定方向であるフラットワイズ方向に反射面が大きく変動することになるので、測定結果に誤差が生じ得る。
本実施形態のＣＦＲＰ構造体２０の基準層１２の表面を反射面とした場合、フラットワイズ方向（図５の上下方向）は、距離の測定方向に直交する方向となる。そのため、環境温度の変化によってフラットワイズ方向の変動が生じたとしても、反射面が距離の測定方向に直交する方向に伸縮するだけであり、測定結果に影響を及ぼすことはない。

【0039】

なお、上記実施形態においては、ＣＦＲＰ部材１０のエッジワイズ面１０ａのうち、１面のみに基準層１２を形成する場合について説明したが、複数のエッジワイズ面１０ａに基準層１２を形成してもよい。例えば、図６に示すＣＦＲＰ構造体２０Ａのように、直交する２つのエッジワイズ面１０ａに基準層１２を形成することもできる。
この図６に示すＣＦＲＰ構造体２０Ａは、直角定規として使用することができる。なお、図６において、ＣＦＲＰ構造体２０Ａが備える接着層１３の図示は省略している。

【0040】

直角定規は、直角検査用マスタとして使用可能な直角基準器であり、互いに直交する２つの平面を有する。例えば、当該２つの平面のうち一方の平面を定盤の上に置けば、他方の面は定盤に対して垂直な面となり、直角度の測定や検査を行うことが可能となる。
上述したように、温度変化に起因する、ＣＦＲＰ構造体２０Ａのエッジワイズ方向（図６の上下方向、奥行方向）の表面変動は小さい。そのため、直交する２つのエッジワイズ面１０ａ上に形成された基準層１２の表面を直角定規の測定基準面とすることで、例えば環境温度が変化したとしても、測定基準面の直角度に影響を及ぼすことはない。
また、環境温度の変化によってフラットワイズ方向（図６の左右方向）の変動が生じたとしても、測定基準面の直角度には影響がない。

【0041】

さらに、直角定規としては、図７に示すＣＦＲＰ構造体２０Ｂのように、エッジワイズ面１０ａに基準層１２を形成した２個のＣＦＲＰ部材１０を組み合わせた構成としてもよい。この場合にも、直交する２つのエッジワイズ面１０ａ上に形成された基準層１２の表面を、直角定規の２つの測定基準面とすることができるため、環境温度の変化に影響がない高精度な直角定規とすることができる。
図７に示す直角定規の場合、基準層１２が形成された面の反対側の面は、フラットワイズ面１０ｂとなる。このフラットワイズ面１０ｂは、環境温度の変化によって表面変動が生じ得るが、測定基準面の直角度には影響がない。

【0042】

なお、図６に示すＣＦＲＰ構造体２０Ａにおいて、残りの２つのエッジワイズ面１０ａにも基準層１２を形成してもよい。この場合、直角基準器としてだけでなく、平行度の測定や検査を行う平行基準器として使用することもできる。

【0043】

（変形例）
上記実施形態においては、プリプレグを、炭素繊維が伸びる方向が直交するように１枚ずつ交互に積層する場合について説明したが、炭素繊維の交差角度や配向方向の割合は、どちらの方向にどのような特性を持たせるかに応じて任意に設定することができる。
また、プリプレグを、炭素繊維が伸びる方向が一方向に揃うように積層するようにしてもよい。この場合、炭素繊維が伸びる方向に対して直交する面は、図１に示すＣＦＲＰ部材１０とは異なり、側方の対向する二面のみとなるが、この面上に基準層１２を形成するようにしてもよい。

【0044】

また、上記実施形態においては、ＣＦＲＰ部材１０が直方体形状である場合について説明したが、ＣＦＲＰ部材１０の形状は上記に限定されない。例えば、ＣＦＲＰ部材１０は、円柱形状などの任意の形状であってよい。さらに、基準層１２は平面層に限定されない。例えば、ＣＦＲＰ部材１０が円柱形状である場合、円柱の側面に基準層１２を形成してもよい。

【0045】

また、上記実施形態においては、炭素繊維が伸びる方向に対して直交する面上に基準層１２を形成する場合について説明したが、炭素繊維が伸びる方向に対して傾斜する面上に基準層１２を形成してもよい。基準層１２が、炭素繊維が伸びる方向に対して交差する面上に形成されていれば、基準層１２が、炭素繊維が伸びる方向に対して平行な面（フラットワイズ面）上に形成されている場合と比較して、温度変化に起因する、基準層１２の表面（基準面）の変動を抑制する効果が得られる。
ただし、炭素繊維に対する法線面が最も安定する（表面変動を抑制できる）面であるため、基準面１２は、炭素繊維が伸びる方向に対して直交する面上に形成することが好ましい。

【0046】

さらに、上記実施形態においては、基準層１２がエッジワイズ面１０ａ上に一様に形成されている場合について説明したが、用途に応じて基準層１２に溝を形成したり、隙間を介して複数の基準層１２を形成したりしてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１０…炭素繊維強化プラスチック部材（ＣＦＲＰ部材）、１０ａ…エッジワイズ面、１０ｂ…フラットワイズ面、１１…プリプレグ、１２…基準層、１３…接着層、２０…炭素繊維強化プラスチック構造体（ＣＦＲＰ構造体）、３０…レーザ測長器、３１…レーザ発振器、３２…受光器、３３…制御部、２０Ａ，２０Ｂ…直角定規

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】