(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラボディに対してレンズユニットが着脱交換可能に構成されたカメラシステムに用いられるボディ側及び／またはレンズ側のマウント部材であって、
基材と、
前記基材上に形成された導電性摺動膜とを有し、
該導電性摺動膜は、金属がドープされたテトラヘドラルアモルファスカーボンから形成され且つ、１０−２〜１０−４[Ωcm]の抵抗率、１０〜３０[GPa]の表面硬度、及び０．１５未満の動摩擦係数を有するカメラ用マウント部材。
【請求項２】
前記金属がチタンであり、当該チタンの含有率が１〜３３[at%]である請求項１に記載のマウント部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載のマウント部材が設けられたカメラボディ。
【請求項４】
請求項１または２に記載のマウント部材が設けられたレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対摺動する部材の表面に形成されうる導電性摺動膜、この導電性摺動膜が形成されたカメラ用マウント部材のような部材、及び導電性摺動膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
相対摺動する部材や、他の部材の被接面と相対摺動して接続される部材（接続部材という）において、部材の表面に被覆膜を形成したものが多数存在する。このような部材の例として光学機器等の外装材が例示され、接続部材として、カメラボディに対してレンズユニットが着脱交換可能に構成されたカメラシステムにおいて、ボディ側及びレンズ側に設けられたバヨネット式マウント（以下、単に「マウント」と表記する）と称される接続部材が例示される。マウントは、一般的に、基材が真鍮からなり、表面に金属クロムからなる導電性の保護被覆膜が形成されて構成される（例えば、特許文献１を参照）。【０００３】
マウントの表面処理材料として金属クロムが選択されてきた理由は、反射率が高くて光沢が美しい金属であり、比較的硬質であり、導電性を有し、レアメタルではないため比較的生産コストが安価であることなどによる。すなわち、ボディ側のマウントとレンズ側のマウントとが相対摺動して係合接続されるマウントには、摺動性（低摩擦係数）と耐摩耗性（表面硬度）が要求されることに加えて、カメラボディとレンズユニットとの間でグランド電位を共通化したり、信号電流の経路として利用したりするために電気を通す導電性が求められる。また外観品質を確保するため美しい金属光沢と耐食性が求められる。特に、摺動性（低摩擦係数）と耐摩耗性（表面硬度）については、互いに相関しているために、適度な範囲の値に調整する必要がある。例えば、マウントの表面硬度が高すぎると、摩擦係数が高くなるために、カメラボディにレンズユニットを装着する操作性が悪くなる。逆に、マウントの表面硬度が所定の硬度を有していないと、表面処理（膜）が損傷したり、剥がれ易くなる。従って、摩擦係数と表面硬度については、カメラボディにレンズユニット着脱する際に、良好な操作性を維持しつつも、所定の回数の着脱に耐え得るような値が要求される。このように、カメラのマウントはユーザが直接触れて操作し、しかも、嗜好性の高い製品でもあるために、動作性や機能だけが重視される自動車や機械用の摺動部品にはない特性が要求される。【０００４】
仮に、金属クロムの代わりに、硬質ではあるが反射率の低い金属化合物等の素材を用いるとすれば、所望の外観品質を確保することができない。また、反射率は高いが軟質な金属を用いるとすれば、僅かな回数のレンズ交換で傷が生じて外観品質が低下し易く、更に、摩耗が進展してレンズが正確な位置に固定できなくなるおそれも生じ得る。真鍮基材の表面に金属クロムメッキを施す従来の手法は、これらの要求を、比較的バランスよく実現する手段として用いられてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２５６８６号公報
【特許文献２】特開平６−２１２４２９号公報
【特許文献３】特開２００８−２９７４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、金属クロム皮膜を用いた従来のマウントでも、ユーザがレンズ交換を繰り返すことによって、金属クロム層が摩耗して下地の真鍮が露出したり、傷が生じるなどの損傷を発生することがあり、表面硬度や耐久性が必ずしも十分とは言い難いという課題があった。【０００７】
また、環境問題の高まりから、人体にとって有害化学物質である六価クロムを用いる湿式のメッキ工程を回避することが社会的使命となっており、ドライプロセスで所要の要求を満足し得る新たな皮膜形成技術が求められていた。【０００８】
摺動材料のコーティング材として耐摩耗性、低摩擦摺動特性を有する硬質炭素膜が知られている。例えば、特許文献２は、優れた耐摩耗性と高い導電性とを併せ持つ硬質炭素膜を提供するために、ＴｉやＭｏを不純物元素として用いてプラズマＣＶＤ法、スパッタ法、イオンプレーティング法によりメタンガスから硬質炭素膜を形成する方法を開示している。この文献には、得られた硬質炭素膜の構造が開示されていないが、後述する本発明者の実験結果からすれば、ｓｐ２結合（混成軌道）が主体のダイヤモンドライクカーボンに近い構造かあるいは、水素を多く含むｓｐ３結合（混成軌道）が主体の炭素膜であることが分かっている。【０００９】
しかしながら、水素を多く含むｓｐ３結合が主体の炭素膜の場合、耐食性に問題があり、また、高温雰囲気下で水素が気化するために炭素膜の付着力が低下するという問題がある。また、ｓｐ２結合が主体のダイヤモンドライクカーボンでは、耐摩耗性や硬度という点でカメラのマウントの用途には適さない。【００１０】
近年、低摩擦摺動部材を、フィルタードカソーディックバキュームアーク法（ＦＣＶＡ）を用いて、水素を含まずにｓｐ３結合をｓｐ２結合に対して比較的多く含むテトラヘデラルアモルファスカーボン（ｔａ−Ｃ）から製造することが知られている（特許文献３）。【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、特にカメラ用マウントの表面処理に好適であり、耐摩耗性が高く、摺動性が良好であり、且つ、電気信号を伝達し得る導電性を有した接続部材用の導電性摺動膜及び接続部材を提供することを目的とし、そのような接続部材をドライプロセスで製造し得る製造方法を提供することを目的とする。さらには、本発明は、そのような導電性摺動膜及び接続部材を備えるカメラ用マウント部材のような部材、カメラボディ及びレンズユニット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】
【００１２】
第１の態様に従えば、相対摺動する部材の表面に施される導電性摺動膜であって、前記導電性摺動膜は、金属がドープされたテトラヘドラルアモルファスカーボンから形成されており、該導電性摺動膜の抵抗率が１０２〜１０−４[Ωcm]の範囲にある導電性摺動膜が提供される。【００１３】
上記態様において、ドープされる金属元素がチタンであり、当該チタンの含有率が１〜３３[at%]、特に１〜２０[at%]にし得る。【００１４】
第２の態様に従えば、上記のような第１の態様の導電性摺動膜が表面に形成された部材が提供される。第１の態様の導電性摺動膜が、他の部材の接続面と相対摺動して接続される接続面に形成された部材に成り得る。この部材は、金属材料により形成された基材の表面に前記のような導電性摺動膜が形成されて構成され得る。【００１５】
上記部材は、相対摺動して接続する第１接続部材及び第２接続部材の少なくとも一方であり、第１接続部材の接続面と第２接続部材の接続面とが相対摺動して係合接続されたときに、第１接続部材と第２接続部材とが機械的に接続されるとともに、電気的に接続され得る。【００１６】
第３の態様に従えば、カメラボディに対してレンズユニットが着脱交換可能に構成されたカメラシステムに用いられるボディ側及び／またはレンズ側のマウント部材であって、基材と、前記基材上に形成された導電性摺動膜とを有し、該導電性摺動膜は、金属がドープされたテトラヘドラルアモルファスカーボンから形成され且つ、１０−２〜１０−４[Ωcm]の抵抗率、１０〜３０[GPa]の表面硬度、及び０．１５未満の動摩擦係数を有するカメラ用マウント部材が提供される。【００１７】
第４の態様に従えば、第３の態様のカメラ用マウント部材が設けられたカメラボディが提供される。【００１８】
第５の態様に従えば、第３の態様のカメラ用マウント部材が設けられたレンズユニットが提供される。【００１９】
第６の態様に従えば、導電性摺動膜の製造方法であって、相対摺動する部材を真空チャンバ内に設置し、金属または金属炭化物を含有させたグラファイトターゲットを原料とし、フィルタードカソーディックバキュームアーク（適宜、「ＦＣＶＡ」と略する）法により、接続部材の表面に、導電率が１０2〜１０-4[Ωcm]の範囲にあり、表面硬度が１０〜３０[GPa]の範囲にある金属ドープテトラヘドラルアモルファスカーボン（ｔａ-Ｃ：Ｍ）の皮膜を形成する導電性摺動膜の製造方法が提供される。ターゲットは実質的に水素を含まないターゲットであることが望ましい。なお、本願においてＦＣＶＡ法は、狭義のＦＣＶＡ法のみならず、特定のイオン化された炭素等の元素を分別する機能（フィルター機能）を有するカソーディックバキュームアーク法またはバキュームアーク法並びにそれに類似する方法、例えば、アークイオンプレーティング（Arc  Ion  Plating：ＡＩＰ）法も包含するものとする。
【発明の効果】
【００２０】
上記態様によれば、耐摩耗性が高く、摺動性が良好であり、且つ、電気信号を伝達し得る導電性を有した導電性摺動膜及び部材、特にカメラ用マウントに適した部材を提供することができる。また、このような部材を、メッキ法を用いることなく、ＦＣＶＡ法で製造するので、環境的問題を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】石英ガラス基板上に成膜したチタンドープテトラヘドラルアモルファスカーボン（ｔａ-Ｃ：Ｔｉ）膜の写真である。
【図２】炭素−水素組成の状態図（三元図）である。
【図３】ＦＣＶＡ成膜装置の構成を示す概略構成図である。
【図４】カメラボディから着脱可能な交換レンズを有するカメラシステムの概略図である。
【図５】図５（ａ）は、図４に示したカメラボディ側のバヨネット式マウントの平面図であり、図５（ｂ）は、図４に示した交換レンズ側のバヨネット式マウントの平面図である。
【図６】基材上に摺動膜が形成されたマウントの表面の概略断面図である。
【図７】実施例及び比較例で形成された膜の成膜条件及び組成を示す表である。
【図８】実施例及び比較例で形成された膜の物理的特性を示す表である。
【図９】シリコン基板上に形成したｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜の深度に対する化学組成を示すグラフである。
【図１０】ｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜及びｔａ-Ｃ膜の動摩擦係数の変動を示すグラフである。
【図１１】実施例６、９〜１４及び比較例５における物理的特性及び着脱耐久性を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
＜テトラヘドラルアモルファスカーボン＞
本発明に用いられるテトラヘドラルアモルファスカーボンについて説明する。図２にｓｐ３結合からなる炭素（ｓｐ３−Ｃ）、ｓｐ２結合からなる炭素（ｓｐ２−Ｃ）、Ｈの三成分（三元）系からなる炭素−水素組成状態図を示す。図において、三角形の各辺に付記した数値は、下辺が水素Ｈの組成比、右辺はｓｐ３−Ｃの組成比（濃度）、左辺はｓｐ２−Ｃの組成比（濃度）である。また、図中のＰＥＣＶＤはメタンを原料とするプラズマＣＶＤ法、ＩＰはベンゼンを原料としたイオンプレーティング法を意味し、それらの方法で製造された炭素−水素組成が図中に四角で示されている。
【００２４】
この状態図において、三角形の各頂点は純粋な単一成分（及び結合）の物質であり、上方の頂点に位置するｓｐ３結合の炭素ｓｐ３-Ｃはダイヤモンド、左下の頂点に位置するｓｐ２結合の炭素ｓｐ２-Ｃはグラファイト（黒鉛）、右下の頂点に位置するＨは水素である。ｓｐ３−Ｃのダイヤモンドとｓｐ２-Ｃのグラファイトとは、成分元素はともに炭素であるが、原子間の結合状態の相違から結晶構造が明確に異なっている。
【００２５】
三つの頂点を除いた三角形の各辺上の組成物は各々二成分系のアモルファスであり、上方の頂点（ｓｐ３-Ｃ）と左下の頂点（ｓｐ２-Ｃ）との間を結ぶ左辺上には、その軸上の位置に応じた組成比でｓｐ３-Ｃとｓｐ２-Ｃとがランダムに混じり合った炭素組成物が形成される。この水素を含まない炭素組成物を「アモルファスカーボン」と呼び、「ａ-Ｃ」と表記される。
【００２６】
アモルファスカーボンａ−Ｃのうち、ｓｐ３-Ｃの組成比が高い（５０〜９０％程度の）炭素組成物を、特に「テトラヘドラルアモルファスカーボン（tetrahedral  amorphous  carbon）」と呼び、「ｔａ-Ｃ」と表記される。テトラヘドラルアモルファスカーボンは実質的に水素を含まず、ｓｐ３-Ｃとｓｐ２-Ｃから構成される。実質的に水素を含まないとは、測定装置由来の水素の検出量より低い量(例えば、０．３ａｔ％以下)でしか水素を含まないことを意味する。アモルファスカーボン膜の組成を測定しようとしたときに、バッググラウンドとして測定装置由来の水素（例えば、測定装置に吸着していた水素）が検出されることがあるが、このような場合には水素は実質的に含まないものと扱う。このようなテトラヘドラルアモルファスカーボンは、ＦＣＶＡ法により製造することができるが、従来型のＣＶＤ法では製造することができない。
【００２７】
三辺に囲まれた三角形の内側領域には、ｓｐ３-Ｃ、ｓｐ２-Ｃ、及び水素がランダムに混じり合った三元系の炭素−水素組成物が形成される。このように水素を含む炭素−組成物を「水素化アモルファスカーボン」と呼び、「a-Ｃ：Ｈ」と表記される。この水素化アモルファスカーボンa-Ｃ：Ｈのうち、ｓｐ３-Ｃの組成比が高い炭素−水素組成物（状態図において三角形の上方内部領域）を「水素化テトラヘドラルアモルファスカーボン」と呼び、「ｔａ-Ｃ：Ｈ」と表記される。ｔａ-Ｃ：Ｈは水素を含むために、摺動性材料に用いる摺動性（摩擦係数）が水素を含まないｔａ-Ｃよりも劣ることが分かっている。また、硬度及び耐熱性についてもｔａ-Ｃ：Ｈはｔａ-Ｃよりも劣ることが分かっている。
【００２８】
よく知られるように、ｓｐ３-Ｃであるダイヤモンドは、硬度が極めて高く、可視光領域で透明であり、電気的に絶縁物である。一方、ｓｐ２-Ｃであるグラファイトは軟らかく、可視光領域で不透明（黒色）であり、自己潤滑性がある（低摩擦係数である）という特徴を有している。すなわち、ダイヤモンド（ｓｐ３-Ｃ）とグラファイト（ｓｐ２-Ｃ）とは、いずれも炭素組成物でありながら対照的な特徴を有している。
【００２９】
状態図においてｓｐ３-Ｃ（ダイヤモンド）とｓｐ２-Ｃ（グラファイト）とを結ぶ線上に位置するアモルファスカーボンａ-Ｃは、両者の特徴を併せ持った中間的な特性を有しており、組成比に応じていずれかの特徴が強くなる。そのため、ｓｐ３-Ｃを多く含むテトラヘドラルアモルファスカーボンｔａ-Ｃの膜は、高い硬度に基づく耐摩耗性を有し、低摩擦係数に基づく良好な摺動性を獲得し得ることが推察される。参考のため、図２には、ＰＥＣＶＤ法、ＩＰ法及びＦＣＶＡ法でそれぞれ形成されたアモルファスカーボンの摩擦係数の範囲を示した。ＦＣＶＡ法で形成されたテトラヘドラルアモルファスカーボンであってもｓｐ３-Ｃの配合割合が高くなると摩擦係数が低くなることが分かる。
【００３０】
アモルファスカーボンａ-Ｃにより、仮に両者の特徴を併有して耐摩耗性と良好な摺動性とを獲得できても、金属クロムのように、電気信号をやり取りできるような導電性を持たせることは不可能とされてきた。また、ａ-Ｃ膜によって所望の金属的な外観を獲得することも困難であると考えられてきた。これは、ダイヤモンドの極めて高い硬度を実現する理由が自由電子をもたない炭素原子間の共有結合による一方、導電性や金属光沢は多数の自由電子を有することにより実現されるからである。本発明では、そのようなアモルファスカーボンa-Ｃのうち、特にテトラヘドラルアモルファスカーボンに金属をドープすることで、良好な耐摩耗性、摺動性及び導電性を備えた摺動膜を製造することに成功した。
【００３１】
＜ドープする金属＞
テトラヘドラルアモルファスカーボンにドープする金属として、摺動膜の耐摩耗性、摺動性及び導電性、特に導電性という観点からすれば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等が挙げられる。このうち、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｆｅが好ましい。金属の摺動膜中の含有量（ドープ量）は、摺動膜の耐摩耗性、摺動性及び導電性を適度に維持するためには、１〜３３at％、特に１〜２０at％が望ましい。含有量が１at％未満であると導電性が不十分であり、摺動膜の電気抵抗が高くなる。含有量が２０at％を超えると、摺動膜の硬度が低下して耐摩耗性が悪化する傾向にある。
【００３２】
＜カメラのマウント用途における特性＞
本発明の実施形態に従う摺動膜は、抵抗値が１０２〜１０−４[Ωcm]、特に１０−２〜１０−４[Ωcm]、さらには１０−３〜１０−４[Ωcm]の範囲の値を達成している。このため、例えば、オートフォーカスなどのレンズの自動制御可能なカメラのマウントにこの摺動膜を用いることにより、レンズ部とカメラボディとの間での電気信号の通信を摺動膜を介して行うことができる。また、このようなカメラのマウントに用いる場合には、ユーザによってはレンズ部やストロボなどをカメラボディから頻繁に着脱することがあり、このような着脱を繰り返すことにより、マウントの摺動部に設けられた摺動膜が剥がれることがある。しかし、そのような剥がれが生じると、前述の摺動膜を通じたレンズ部とカメラボディとの導通ができなくなってしまう。それゆえ、摺動膜の耐摩耗性や硬度も必要である。また、レンズ部をカメラボディから着脱するのはユーザの手作業であるために、摺動膜を介したレンズ部とカメラボディとの間の着脱はスムーズに行われる必要があり、このため摺動膜の動摩擦を低下することも必要である。このように、カメラのマウントに使用される摺動部には、i）低い電気抵抗値、ii)適度な硬さ（耐摩耗性）及びiii)低い動摩擦係数が同時に要求されている。しかし、電気抵抗値を下げるためには金属ドープ量を増やすと、硬度が低下して膜が剥がれやすくなる。一方、硬度をあまり高くすると、動摩擦係数も高くなり、摺動性が低下する。このため、カメラのマウントの摺動膜には、上記３つの特性をバランスよく満たす必要がある。
【００３３】
本発明者の実験によると、テトラヘドラルアモルファスカーボンを主体とする摺動膜をカメラのマウントに使用する場合には、抵抗値が１０−２〜１０−４[Ωcm]であり、表面硬度が１０〜３０[GPa]であり、且つ動摩擦係数が０．１５未満であると、レンズユニットのカメラボディに対する着脱が５０００回を超える耐久性を有することが分かった。特に、ドープする金属にＴｉを用いる場合には、その含有量が１〜２５at％であると、上記カメラのマウントに適した抵抗値、表面硬度及び動摩擦係数を満足することができることが後述の実施例を通じて分かっている。
【００３４】
＜摺動膜の製造方法＞
基材上に導電性摺動膜を形成する成膜方法の一例として、ＦＣＶＡ（Filtered  Cathodic  Vacuum  Arc）法及びその方法を実施する成膜装置１の概要構造を図３を参照しながら説明する。
【００３５】
ＦＣＶＡ成膜装置１は、主に、アークプラズマ生成部１０と、フィルタ部２０と、成膜チャンバ部３０とから構成される。アークプラズマ生成部１０と成膜チャンバ部３０とがダクト状のフィルタ部２０により接続され、図示省略する真空装置により成膜チャンバ部３０の圧力が１０−５[Torr]程度の真空度に設定される。
【００３６】
アークプラズマ生成部１０には、ターゲット１１を挟んでアノード（ストライカー）とカソードが設けられており、ストライカーをターゲット１１に接触させて直後に離すことによってアーク放電を生じさせる。ｔａ-Ｃ膜を成膜する場合には、ターゲット１１としてグラファイトが用いられ、アーク放電によりアークプラズマ（炭素プラズマ）が発生される。アークプラズマにより生成された中性粒子及び＋イオン化された炭素は、成膜チャンバ部３０に向けてフィルタ部２０を飛翔する。上記実施形態の金属ドープされたｔａ-Ｃ膜からなる摺動膜を製造するには、金属を含み且つ水素を含まないグラファイトのターゲットを用いる。金属種は前述のようにＴｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔなどが挙げられる。
【００３７】
フィルタ部２０には、ダブルベンド電磁石コイル２１が巻かれたダクト２３及びイオンスキャン用コイル２５が設けられている。ダクト２３は、アークプラズマ生成部１０と成膜チャンバ部３０との間で、直交する二方向に２度曲折されており、その外周にダブルベンド電磁石コイル２１が巻き付けられている。ダクト２３がこのような屈曲構造（ダブルベント構造）を有することにより、ダクト２３内を流動する粒子は内壁面に衝突するか壁面に沿って流動する。ダブルベンド電磁石コイル２１に電流を流すことによりダクト２３内部を飛翔する荷電粒子にローレンツ力を作用させ、飛翔経路を変化させるようになっている。
【００３８】
そのため、ダブルベンド電磁石コイル２１に印加する電力を、イオン化された炭素の質量に対して最適化することにより、これより軽い荷電粒子や重い荷電粒子、及びローレンツ力により曲がらない中性粒子をダクト２３の内壁に堆積させることで除去し、イオン化された炭素だけを高効率で成膜チャンバ部３０に導くことができる。すなわち、このダブルベンド電磁石コイル２１とダクト２３が、目的とする粒子のみを高効率で通過させる狭帯域の電磁気空間的フィルタを構成する。
【００３９】
イオンスキャン用コイル２５は、上記のようにしてダブルベンド電磁石コイル２１を通り成膜チャンバ部３０に入るイオン化された炭素のビームをスキャンし、ホルダ３１に保持された基材３２,３３の表面に一様なa-Ｃ膜（ｔａ-Ｃ膜、ｔａ-Ｃ：Ｍ膜）を形成する。基材は、樹脂等の有機材料や、金属やセラミックなどの無機材料からなる任意の形状の材料を使用することができる。摺動膜がカメラ用のマウントの摺動部に使用される場合には、樹脂などのプラスチックや真鍮などの金属が用いられる。
【００４０】
成膜チャンバ部３０には、フィルタ部２０の出口と対向するプレート状のホルダ３１が設けられ、このホルダ３１の表面に基材３２,３３がセットされる。ホルダ３１はモータ３５によりその回転軸を中心として回転可能である。ホルダ３１には電源３７によって任意のバイアスを設定可能になっており、例えば、目的とするｔａ-Ｃ膜の組成比（sp3-Ｃとsp2-Ｃとの比率）に応じた適切な負のバイアス電圧をかけることにより、高効率で任意の組成比のｔａ-Ｃ膜を形成することができる。
【００４１】
＜摺動膜を有する部材＞
本実施形態によれば、上記のような摺動膜を有する部材もまた提供される。本実施形態の摺動膜は、摺動膜の有する高い耐摩耗性、良好な摺動性及び導電性（低い電気抵抗）という観点から様々な用途の部材または部品に使用することができるが、特に、他の部材に相対して摺動する部材や、他の部材に相対して摺動しながら他の部材に接続または結合する部材に好適である。また、相対して摺動し合う一対の部材やまたは相対して摺動しながら互いに接続または結合する部材セットやキットにも好適である。特に、レンズユニットがカメラボディから着脱可能なカメラのレンズユニット側のマウント部材及び／またはカメラボディ側のマウント部材に好適である。それらのマウント部材について図４及び５（ａ）及び（ｂ）を参照しながら簡単に説明する。カメラ４０は、互いに着脱可能なカメラボディ４１と交換レンズ４２を有する。カメラボディ４１と交換レンズ４２とはそれぞれバヨネット式マウント（以下、適宜「マウント」という）を備える。交換レンズ４２の雄マウント５２には爪部５３が突出して設けられる。カメラボディ４１の雌マウント５１には、雄マウント５２の爪部５３が挿入される挿入部５４と、爪部５３が係止される係止部５５とが設けられている。爪部５３及び係止部５５の一方又は双方には、弾性部材等を利用した係止機構（不図示）が設けられている。
【００４２】
カメラボディ４１に交換レンズ４２を装着するには、雄マウント５２の爪部５３を雌マウント４１の挿入部５４に挿入して、雄マウント５２の当接面５６を雌マウント４１の受け面５７に当接させ、カメラボディ４１に対して交換レンズ４２を回転させる。このとき、当接面５６と受け面５７とは互いに当接した状態で摺動する。その後、更に回転させて、雄マウント５２の爪部５３を雌マウント５１の係止部５５に係止させることで装着が完了する。このとき、爪部５３の表面と係止部５５の表面とは互いに当接した状態で摺動する。また、カメラボディ４１から交換レンズ４２を離脱させるときは、これらを逆の順序で行う。そのため、このようなカメラボディ４１の雌マウント５１及び交換レンズ４２の雄マウント５２は、交換レンズ４２を交換する度に、互いに当接した状態で摺動される。
【００４３】
これらの雌マウント５１及び雄マウント５２では、図６に示すように、各マウント５１、５２の形状を有する基材６０の表面に、本実施形態の摺動膜５０が形成されている。基材６０は、金属、樹脂、セラミックス等から形成され、典型的には、真鍮から形成されている。摺動膜５０は、前述のＦＣＶＡ法により基材６０の表面に十分な付着力で成膜され、複数の被覆層が積層された多層膜でもよい。多層膜の場合、最上層が本実施形態の摺動膜となる。
【００４４】
図４及び５に示すようなカメラボディ及び／またはレンズユニットも本実施形態に包含される。なお、レンズユニット側のマウント部材及び／またはカメラボディ側のマウント部材はバヨネット式に限らず、ねじ込み式でも構わない。
【００４５】
[実施例]
以下に、本発明の導電性摺動膜及びそれを用いた部材の製造方法を記載するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。
【００４６】
実施例１〜８
図３に示すようなＦＣＶＡ成膜装置１を用いて導電性摺動膜を形成した実施例を以下に示す。本実施例では、金属元素を含むターゲット１１としてＴｉを２．１５[at%]含有した焼結グラファイトターゲットを用い、基材表面にｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜（チタンドープテトラヘドラルアモルファスカーボン膜）を作製した。なお、焼結グラファイトターゲットは脱水処理したものを用いた。後述するように、ｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜の薄膜抵抗率、硬度及び弾性率、膜の組成、摩擦係数及び耐摩耗性などを個別に評価するため、基材の種類を使い分けた以外は同じ条件で複数回に分けてｔａ-Ｃ：Ｔi膜を形成した。具体的には、基材は、薄膜抵抗率を測定するためにＳiＯ２ガラス基板を用い、耐摩耗性を評価するときに真鍮のカメラマウント部材を用い、それ以外はＳｉ基板を用いた。
【００４７】
ｔａ-Ｃ：Ｔi膜の成膜時におけるＦＣＶＡ成膜装置１（図３参照）の典型的な運転条件として、アークプラズマ生成部１０におけるバキュームアーク電源（カソード側電源）のアーク電流を５０Ａ、フィルタ部２０におけるダブルベンド電磁石コイル２１の電流（フィルタ電流）を１３Ａ、アークプラズマ生成部１０におけるアノード側電源の電流（アノード電流）を８Ａ、イオンスキャン用コイル２５の電圧（ダクト電圧）を０．２Ｖとした。バイアス電源の電圧及び１５００Ｈｚの周波数にて実際に基材に印加されるバイアス電圧（実バイアス電圧）については、実施例１〜８について、図４に示すような値をそれぞれ用いた。なお、放電は、６００秒間の放電を５回繰り返して行った。
【００４８】
上記のようにして各実施例でＳｉ基板上に形成した膜について、ラザフォード後方散乱法により測定し、膜中に含まれている炭素（Ｃ）、チタン（Ｔｉ）、酸素（Ｏ）及び水素（Ｈ）の含有量を求めた。結果を図７の表中に示す。実施例１から８の膜では、水素含有量が０．１〜０．４[at%]であったが、ターゲット１１に水素が含まれておらず、ターゲットを脱水処理していることからすれば、これは測定装置に由来の水素（バックグラウンド）と考えられる。
【００４９】
次に、得られた膜について、Ｘ線光電子分光により膜中に含まれている炭素のｓｐ２-Ｃ結合（混成軌道）とｓｐ３-Ｃ結合（混成軌道）の割合について分析した。結果を図７の表中に示す。実施例1〜８の膜では、ｓｐ３-Ｃ結合は炭素の結合全体（ｓｐ２-Ｃ＋ｓｐ３-Ｃ）に対して５３at％〜７３at％であり、実施例１〜８で得られた膜は、テトラヘデラルアモルファスカーボンであることが分かる。
【００５０】
実施例９
金属元素を含むターゲット１１としてＴｉを２．１５[at%]含有した焼結グラファイトターゲットを脱水処理せずに用い、ＦＣＶＡ成膜装置１の運転条件を図７に示した値に変更した以外は、実施例１と同様にして成膜した。基材上に成膜速度０．１２[nm/s]で、膜厚３６５[nm]の膜が形成された。
【００５１】
得られた膜について、実施例１と同様にしてラザフォード後方散乱法により膜を構成する成分を分析した。結果を図７の表中に示す。なお、この実施例で得られた膜については、実験の都合上、水素については測定できなかった。また、この実施例で得られた膜の深さ方向の化学組成を図９に示す。図９のグラフにおいて、横軸は皮膜表面から膜厚方向への深さ、縦軸は原子比（組成）である。この測定結果から、膜に含まれる炭素Ｃ、チタンＴｉ、酸素Ｏが深さ方向で各元素の組成比率がほぼ一定であることがわかる。この実施例で得られた膜に、酸素が含まれているのは、用いたターゲットを脱水処理しなかったことによるものと考えられる。
【００５２】
次に、得られた膜について、Ｘ線光電子分光により膜中に含まれている炭素のｓｐ２-Ｃ結合とｓｐ３-Ｃ結合の割合について実施例１と同様にして分析した。結果を図７の表中に示す。実施例９の膜では、ｓｐ３-Ｃ結合は炭素の結合全体（ｓｐ２-Ｃ＋ｓｐ３-Ｃ）に対して５６at％であることからすれば、おそらく、テトラヘデラルアモルファスカーボンが形成されていると考えられる。
【００５３】
比較例１
金属元素を含むターゲット１１としてＴｉを含有していない焼結グラファイトターゲットを用い、ＦＣＶＡ成膜装置１の運転条件（バイアス電圧）を図７に示した条件に変更した以外は、実施例１と同様にして膜厚３００ｎｍの膜を成膜した。
【００５４】
上記のようにしてＳｉ基板上に形成した膜について、ラザフォード後方散乱法により分析し、膜中に含まれている炭素が９９．９ａｔ％であることが分かった（図７の表参照）。
【００５５】
次に、得られた膜について、Ｘ線光電子分光により膜中に含まれている炭素のｓｐ２-Ｃ結合とｓｐ３-Ｃ結合の割合について分析した。図７の表中に示すように、ｓｐ３-Ｃ結合は炭素の結合全体（ｓｐ２-Ｃ＋ｓｐ３-Ｃ）に対して８４at％であったので、比較例１で得られた膜は、テトラヘデラルアモルファスカーボン（ｔａ−Ｃ）である。なお、比較例１で得られた膜の組成は、図２の状態図のｓｐ２−Ｃとｓｐ３−Ｃを結ぶ線上に現れる。
【００５６】
比較例２
ベンゼン蒸気（Ｃ６Ｈ６）を原料としてイオンプレーティング法により、４００度に加熱した基板上にアモルファスカーボン膜を膜厚３００ｎｍとなるように成膜した。後述するように、硬度及び弾性率、膜の組成、並びに摩擦係数などをそれぞれ評価するため、実施例1と同様に基材の種類を使い分けた以外は、同じ条件で複数回に分けて成膜した。
【００５７】
上記のようにしてＳi基板上に形成した膜について、ラザフォード後方散乱法により測定し、膜中に含まれている炭素が９９．６ａｔ％、水素が０．４ａｔ％であることが分かった（図７の表参照）。
【００５８】
次に、得られた膜について、赤外線分光により膜中に含まれている炭素のｓｐ２−Ｃ結合とｓｐ３−Ｃ結合の割合について分析した。図７の表中に示すように、ｓｐ２−Ｃ結合は炭素の結合全体（ｓｐ２−Ｃ＋ｓｐ３−Ｃ）に対して８５．２at％であり、比較例２で得られた膜は、アモルファスカーボン（ｔａ−Ｃ）であることが分かる。比較例２で得られた膜の組成を、図２の状態図にＩＰ  ａ−Ｃとして表した。
【００５９】
比較例３
基板の温度を２００℃に変更した以外は、比較例２と同様にしてイオンプレーティング装置を用いて成膜した。Ｓｉ基板上に形成した膜について、ラザフォード後方散乱法により測定し、膜中に含まれている炭素が７５．２ａｔ％、水素が２４．８ａｔ％であった。Ｘ線光電子分光により膜中に含まれている炭素のｓｐ２−Ｃ結合とｓｐ３−Ｃ結合の割合について分析したところ、図７の表中に示すように、ｓｐ２−Ｃ結合は炭素の結合全体（ｓｐ２−Ｃ＋ｓｐ３−Ｃ）に対して８３at％であり、さらに水素を２４．８％含有するので、比較例３で得られた膜は、水素化アモルファスカーボン（ａ−Ｃ：Ｈ）であることが分かる。
【００６０】
比較例４
メタンガス（ＣＨ４）を原料とするプラズマＣＶＤ法により、１００℃に加熱した基板上に炭素膜を膜厚３００ｎｍとなるように成膜した。後述するように、硬度及び弾性率、膜の組成、並びに摩擦係数などをそれぞれ評価するため、実施例1と同様に基材の種類を使い分けた以外は、同じ条件で複数回に分けて成膜した。
【００６１】
上記のようにしてＳi基板上に形成した膜について、ラザフォード後方散乱法により測定し、膜中に含まれている炭素が５８．８ａｔ％、水素が４１．２ａｔ％であることが分かった（図７の表参照）。
【００６２】
次に、得られた膜について、Ｘ線光電子分光により膜中に含まれている炭素のｓｐ２−Ｃ結合とｓｐ３−Ｃ結合の割合について分析した。図７の表中に示すように、ｓｐ３−Ｃ結合は炭素の結合全体（ｓｐ２−Ｃ＋ｓｐ３−Ｃ）に対して７８at％であり、比較例４で得られた膜は、水素化アモルファスカーボン（ａ−Ｃ：Ｈ）であることが分かる。比較例２で得られた膜の組成を、図２の状態図にＰＥＣＶＤ  ａ−Ｃ：Ｈとして表した。
【００６３】
実施例１〜９及び比較例１〜４で得られた膜について、物理的特性として薄膜抵抗率、硬度及び弾性率、並びに摩擦係数などを以下のようにして測定した。
【００６４】
（１）薄膜抵抗率
薄膜抵抗率（体積抵抗率）は、ＳｉＯ２ガラス基板上に形成したｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜等の膜を四端子法により測定した。測定値を図８の表に示す。実施例1〜９で得られた膜の薄膜抵抗率は、いずれも１×１０−４  〜１×１０−３
[Ωcm]であった。金属元素がドープされていないｔａ-Ｃ膜（比較例１）は、薄膜抵抗率が１×１０８[Ωcm]オーダーの高い値であった。このことから、金属あるいは金属炭化物を含有させたグラファイトターゲットを原料とし、ＦＣＶＡ法により成膜することによって、良好な導電性を有するｔａ-Ｃ：Ｍ膜が形成されることが理解される。
【００６５】
（２）硬度及び弾性率
硬度及び弾性率は、Ｓｉ基板上に形成したｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜をナノインデンテーション（nanoindentation）法により複数のサンプリング位置で測定した。測定された実施例1〜９及び比較例１〜４の膜の硬度及び弾性率を図８の表に示した。実施例１〜８の膜の硬度が１１〜１３[GPa]の範囲にあり、弾性率が１２０〜１５３[GPa]の範囲にあることが分かる。なお、参考のため、従来用いられてきた真鍮を基材とする金属クロム膜の硬度はおよそ８[GPa]程度である。従って、本発明の態様の製造方法により作製されたｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜は、従来の金属クロム膜よりかなり高く、実施例1〜８の膜では１．５倍程度の高い硬度を有することが確認された。
【００６６】
（３）摩擦係数
次に、Ｓｉ基板上に形成された実施例1〜９及び比較例1〜４の膜について摩耗特性を、ボールオンディスク法により測定した。測定にはアルミナボールを使用し、荷重２００[gf]、回転半径２[mm]、回転数１００[rpm]とした。実施例1〜９及び比較例1〜４の膜について、動摩擦係数の時間に対す得る平均値を求め、図８の表中に示した。この測定結果から、実施例1〜９の膜はいずれも動摩擦係数が０．０８（０．１未満）であり、実施例のｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜が、ｔａ-Ｃ膜より更に低い摩擦係数であること、すなわち良好な摺動性を有していることがわかる。なお、図１０のグラフに、実施例９及び比較例１の膜について動摩擦係数の測定結果を示す。図１０のグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は動摩擦係数である。比較例２から４で得られた膜については、ＳＵＳ４２０Ｊ２ボールを用いて上記と同様にして動摩擦係数の平均値を求めた。比較のために実施例６の膜について、アルミナボールに加え、ＳＵＳ３０４ボール及びＳＵＳ４２０Ｊ２ボールを用いて上記と同様にして動摩擦係数の平均値を求めたところ、それぞれ０．０７及び０．０６５であった（ＳＵＳ４２０Ｊ２ボールを用いて得られる動摩擦係数はアルミナボールを用いて得られる動摩擦係数よりも小さい）。図２の状態図には、比較例１〜４で得られた膜及び種々の組成のテトラヘドラルアモルファスカーボン膜の動摩擦係数の範囲について表されている。水素を含まないアモルファスカーボン（ａ−Ｃまたはｔａ−Ｃ）は水素化アモルファスカーボン（ａ−Ｃ：Ｈ）よりも動摩擦係数が小さく、水素を含まないアモルファスカーボンの中でも、テトラヘドラルアモルファスカーボンの動摩擦係数が小さく、ｓｐ３−Ｃ結合の割合が増えると動摩擦係数が小さくなることが分かる。
【００６７】
（４）摺動耐久性
Ｓｉ基板上に形成された実施例1〜９及び比較例1〜４の膜について、ボールオンディスク法により摺動耐久性を測定した。ＳＵＳ４２０Ｊ２ボールを使用し、荷重１０００[gf]、回転半径２[mm]、回転数１００[rpm]の条件下、膜剥離に至る時間を計測した。結果を図８の表に示す。ＦＣＶＡ法を用いて製造した実施例１〜８及び比較例１の摺動膜については２００００秒以上であったが、別の方法を用いて製造した比較例２〜４の膜は、１３００秒未満であり、特に、比較例３及び４の水素化アモルファスカーボン膜の摺動耐久性は劣っていた。
【００６８】
（５）内部応力
実施例及び比較例で得られた膜について内部応力を測定した。内部応力は、触針式表面形状測定器を用いて成膜前後の基板の曲率半径をそれぞれ計測し、基板のヤング率等から算出した。結果を図８の表に示す。表中、内部応力の符号が負になっているのは、応力が圧縮応力であることを示す。実施例１〜８で得られたｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜は比較例１で得られたｔａ-Ｃ膜と比較して圧縮応力が小さいので、機械的な耐久性が要求される用途により適している。
【００６９】
（６）耐熱性
実施例及び比較例で得られた膜について、耐熱性を昇温脱離法により評価した。実施例および比較例１ではテトラヘドラルアモルファスカーボンの構造に起因して耐熱性が８５０℃と高かったのに対して、比較例２〜４はそれぞれ、７００℃未満、４００℃未満、３００℃未満であった。
【００７０】
実施例９で得られたｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜の外観写真を図１に示す。１×１０−３[Ωcm]という高い導電率からも裏付けられる通り、金属薄膜と同等の、自由電子に起因する金属光沢を有する高反射膜であった。実施例１〜８の膜についても同様の金属光沢を有していた。一方、比較例１で得られたｔａ-Ｃ膜は透明であり、膜厚に対応した干渉色が認められた。
【００７１】
実施例１０〜１４
ＦＣＶＡ装置の運転条件を図１１の表に示したような値にした以外は、実施例１と同様にして異なるＴｉ／Ｃ原子比率のｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜を形成した。得られた膜のＴｉ／Ｃ原子比率を図１１の表に示す。なお、Ｔｉの膜中の原子比（ａｔ％）も併せて表記した。また、得られたｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜の体積抵抗率、硬度及び動摩擦係数について実施例１〜９と同様にして測定し、結果を図１１の表に示す。なお、参考のため、実施例６及び９で得られた膜の各物性についても図１１の表に示した。
【００７２】
着脱耐久試験（耐摩耗性の評価）
次にカメラのバヨネットの摺動膜としての性能を以下のようにして評価した。実施例６、９及び１０〜１４におけるＦＣＶＡ装置の運転条件で、ｔａ-Ｃ：：Ｔｉ膜を真鍮製のレンズ側のマウント及びカメラボディ側のマウント上に、それぞれ膜厚２ミクロンで摺動膜を成膜した。また、比較例として、真鍮製のレンズ側のマウント及びカメラボディ側のマウント上に六価クロムメッキ法により金属Ｃｒ膜を膜厚４ミクロンで成膜したものを用意した（比較例５）。これらをカメラボディ及びレンズユニット（交換レンズ）に取り付けて着脱を繰り返す実機テストを行い、皮膜が完全に剥離して基材が露出するまでの着脱回数を計数した。結果を図１１の表中に示す。この結果から、比較例５の従来の金属Ｃｒ膜と比較して、実施例のｔａ-Ｃ：Ｔｉ膜は、遥かに高い耐摩耗性を有していることが確認できる。特に、硬度が１０〜３０ＧＰａであり且つ動摩擦係数が０．１５未満であると、レンズユニットのカメラボディに対する着脱が５０００回を超える耐久性を有することが分かる（実施例６、１０〜１２）。カメラのレンズユニットとボディユニットとは電導性が必要であるので、導電率を上げる（抵抗率を下げる）には金属元素のドープ量を増やせばよい。しかし、図１１の表から分かるように、Ｔｉのドープ量が増すと体積抵抗率は低下するが、硬度が低下して動摩擦係数が増加する。このため、導電率、硬度及び動摩擦係数を適度にバランスする必要があることが分かる。このような特性が要求されているカメラのマウント用の摺動膜としては、ドープする金属がＴｉの場合には、Ｔｉの含有量が２５ａｔ％以下にすることで、好適な導電率を維持しつつ耐摩耗性に優れることが分かる。
【００７３】
以上の評価結果に示された通り、実施例のｔａ-Ｃ：Ｔi膜は、ｔａ-Ｃ膜と同等の高い硬度に基づく耐摩耗性、低い摩擦係数に基づく良好な摺動性を有し、なお且つ、電気信号を伝達可能な良好な導電率、及び外観品質を好適に確保する金属光沢を備えている。すなわち、従来は相矛盾して同時に達成が困難と考えられていた、これらの特性を同時に呈する新規な導電性摺動膜（導電性硬質低摩擦係数薄膜）を実現することに成功したのである。
【００７４】
このような導電性摺動膜が表面に形成された部材は、金属光沢による高い外観品質をもち高い耐摩耗性により長期間外観品質を保持することができる。また、他の部材の接続面と相対摺動して接続される接続面に形成された接続部材は、良好な摺動性により係脱操作が容易であり、相対摺動を伴う係脱を繰り返しても高い耐摩耗性により損耗を抑制することができる。導電性摺動膜が金属材料製の基材の表面に形成されるような構成によれば、複雑な構造や高精度の接続部を容易に形成しつつ、金属皮膜では実現不可能な高硬度の接続面を有した接続部材を得ることができる。一方、導電性摺動膜が樹脂材料製の基材の表面に形成されるような構成によれば、樹脂製部品では実現不可能な高硬度かつ導電性の接続面を有する接続部材を容易かつ安価に提供することができる。
【００７５】
接続部材が、相対摺動して係脱自在に接続する第１接続部材及び第２接続部材からなり、これらが相対摺動して係合接続されたときに、第１，第２接続部材が機械的に接続されるとともに、電気的に接続されるような構成は、上記実施例の導電性摺動膜が実現した高硬度、低摩擦係数、導電性の特性を好適に利用して、大きな効果を享受することができる。例えば、カメラボディに対してレンズユニットが着脱交換可能に構成されたカメラシステムにおけるボディ側のマウント部材や、レンズ側マウント部材、フラッシュ等が係脱されるアクセサリーシュー（ブラケット）等は、外観品質を含めて、最も好適な適用例の代表である。
【００７６】
上記実施例の導電性摺動膜は、ＦＣＶＡ法により実施することができ、これはドライプロセスであり、人体にとって有害な化学物質も成膜プロセスで使用しない。従って、環境に負荷を与えることなく導電性摺動膜を作成することができる。特に、ＦＣＶＡ法によれば、金属材料、樹脂材料、無機材料など多種多様な基材上に、抵抗率が１０２〜１０−４[Ωcm]の範囲であり、かつ、表面硬度が１０〜３０[GPa]の範囲にあるような所要組成の導電性摺動膜を高効率で形成することができる。特に、カメラ用マウントに好適である、抵抗率が１０−２〜１０−４[Ωcm]の範囲にあり、表面硬度が１０〜３０[GPa]の範囲にあり、且つ動摩擦係数が０．１５未満である特性を備えた電導性摺動膜を提供することができる。
【００７７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、ｔａ-Ｃ：Ｍの金属ドープ元素Ｍの一例としてチタンを示したが、以上の説明から当業者であれば理解されるように、金属ドープ元素はｔａ-Ｃを基本とする皮膜に導電性を付与する役割を果たせばよく、他の金属元素、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等であってもよい。
【００７８】
また、相対摺動して接続される接続部材の具体的な適用例として、カメラボディに対してレンズユニットが着脱自在なシステムカメラ（銀塩・デジタルのスチルカメラやビデオカメラ等）のマウントを例示したが、本発明はかかる形態に限られるものではなく、広範な用途に適用することができる。その一例を例示すれば、電気コネクタや、スリップリング、連結機器、カメラや携帯電話等の機器の外装部材などが挙げられ、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１  成膜装置
１０  アークプラズマ生成部
１１  ターゲット
２０  フィルタ部
２１  ダブルベンド電磁石コイル
２３  ダクト
２５  イオンスキャン用コイル
３０  成膜チャンバ部
３１  ホルダ
３２，３３  基材
４０  カメラ
４１  カメラボディ
４２  交換レンズ
５０  導電性摺動膜
５１  雌マウント
５２  雄マウント
【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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【図６】
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【図７】
0005842814.tif 000008
【図８】
0005842814.tif 000009
【図９】
0005842814.tif 000010
【図１０】
0005842814.tif 000011
【図１１】
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