Brevet FR2580548A1 — publié le 19861024

Films marqués, procédé et appareil pour le marquage des films. et tn appareil La présente invention concerne un procdé ypour la gravure (appelée ici marquage) de matériaux multicouches, plus particulièrement de films photographiques ou cinématographiques. Elle concerne également les films gravés (appelés ici films marqués)selon le procédé. Pour marquer les films photographiques ou cinématographiques, notam- ment en vue de leur sous-titrage, on attaque chimiquement les colorants contenus dans l'émulsion du film développé, en veillant à ne pas attaquer le support cellulosique. Ce procédé est long et nécessite un grand nmanbre de manipulations complexes ainsi que l'emploi de nomnbreux produits chimi- ques. De ce fait, son automatisation est malaisée et son exploitation nécessite des précautions particulières pour éviter des phénomènes de pollution ce qui rend le procédé fort coûteux. Dans le brevet français, 71.36412 (publication 2111201) on a proposé des moyens d'enregistrement d'images particuliers qui sont constitués d'un support en verre revêtu d'une couche de noir de fumée dispersé dans de la nitrocellulose contenant un plastifiant et qui sont susceptibles d'être marqués par destruction de la couche adhérente au moyen d'un rayonnement de forte intensité produit par laser. Dans ce procédé, le support n'est pas sensible à la chaleur, de sorte que la vitesse de marquage et l'inten- sité du rayonnement ne sont pas critiques. Le support ne corrvient pas pour la fabrication de films cinématographiques et l'image enregistrée est nécessairement en noir et blanc. On a par ailleurs proposé dans le brevet européen 36680 de marquer des objets en revêtant leur surface au moyen d'une résine synthétique telle que le polypropylène chargée en un colorant à base de silicium (bleu d'ou- treimer) et en exposant la surface à l'irradiation par un rayonnement produit par laser après l'avoir protégée par un masque dans lequel on a dé- coupé la forme de l'image à reproduire. On observe ainsi la formation d'une marque dont la couleur contraste avec la couleur de fond de la résine et qui est identifiée par observation directe. Le colorant n'est pas nécessai- rement transformé sur toute l'épaisseur du revêtement et les traits ne sont pas d'une précision et d'une régularité parfaites. Ce mode de marquage ne convient pas de ce fait pour les films cinématographiques ou photographi- ques o il est essentiel de modifier la couche d'émulsion sur toute sa profondeur et d'avoir des traits extrêmement précis et réguliers étant donné les agrandissements auxquels les images seront soumises. La présente invention vise à résoudre les problèmes rencontrés lors du marquage des matériaux multicouches tels que les films photographiques ou cinématographiques selon les procédés connus. Elle vise à fournir un procédé qui permette de transformer la couche de revêtement, ou émulsion, sur toute son épaisseur, qui n'attaque pas le support, qui ne nécessite pas le balayage complet de la surface du film, qui ne nécessite pas l'emploi de masques dans lesquels est découpée la marque à reproduire et qui donne des images précises et régulières. Le procédé permet de marquer le maté- riau au moyen de traits bordés de part et d'autre par un liseré noir. La présente invention consiste en un procédé pour le marquage au moyen de traits continus ou discontinus de 10 à 250 microns de largeur de matériaux multicouches comprenant un support et une couche superficielle de revêtement selon lequel on irradie la couche superficielle au moyen d'un rayonnement produit par laser et pouvant être absorbé par la couche superfi- cielle et on déplace un faisceau de ce rayonnement de largeur sensiblement égale à celle du trait à tracer sur la couche superficielle avec une vites- se telle que le rapport entre la vitesse de déplacement du faisceau, v, exprimée en cm/sec et l'intensité du rayonnement correspondante exprimée sous la forme de la puissance du flux de rayonnement atteignant la couche superficielle, P, exprimée en watts, est donnée par la relation: -Z/400 v/P = K eè/400 (I) o K vaut 4,1 (- 40%), et i représente la largeur du trait exprimée en microns. Le procédé selon l'invention convient particulièrement bien pour marquer des matériaux multicouches au moyen de traits d'une largueur de 20 à 220 microns. Il peut convenir pour marquer des matériaux multicouches au moyen de traits de largeur constante ou variable. Il convient particuliè- rement bien pour l'écriture sur les matériaux multicouches. Pendant l'écriture,on maintient de manière avantageuse le rapport v/P quasi constant pour une largeur de trait prédéterminée constante. Dans ce cas, les fluctuations du rapport v/P maximum admises sont de 5%. Dans le cas o la puissance du flux de rayonnement varie, la puis- sance à considérer est la puissance moyenne dans l'intervalle de temps A t telle que définie par la relation t+At/2 P Pi dt t-At/2 o Pi représente les valeurs instantanées de la puissance et At est l'inter- valle d'intégration, dont la valeur est comprise entre le temps que met le faisceau pour parcourir une distance égale à la largeur du trait (AtmaX) et 0,25 fois ce temps (Atin = 0,25. A ma). Par vitesse, on entend désigner la vitesse moyenne dans l'intervalle de temps A t telle que définie par la relation t A t/2 tVv +v.dt t- At/2 dX_ dY V et v = e v vx dt y dt Xp et Yp représentant respectivement l'abscisse et l'ordonnée du point d'inm- pact du faisceau sur le matériau multicouche selon un système de coordonnées rectangulaires à 2 dimensions (X,Y) dans un plan confondu avec la couche superficielle du matériau. Le rayonnement utilisé pour la réalisation du procédé selon l'inven- tion peut être produit par divers types de lasers connus par eux-mêmes. En général, on utilise un rayonnement de longueur d'onde comprise entre 350 et 800 nm et de préférence entre 400 et 700 nm. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec un rayonnement de 450 à 520 m. Le rayonnement peut être monochromatique ou polychramatique. La puissance du flux de rayonnement peut varier dans de larges limites; elle est en général telle que la puissance au niveau de la couche superficielle est de 0,1 à 200 watts et de préférence de 0,5 à 100 watts. Les lasers utilisés fonctionnent en mode continu ou quasi continu; on entend par là que les némissions lunineuses sont pulsées à haute fréquence, de préférence à plus de 50 KHz. De bons résultats ont été obtenus avec un laser à argon ionisé. La largeur du faisceau du rayon laser au niveau de la couche superficielle est sensiblement égale à celle du trait à tracer, en général à moins de 20% près. Par matériaux multicouches selon l'invention, on entend désigner des matériaux contenant un support revêtu d'une couche superficielle qui contient des polymères organiques et des colorants. Le support peut être transparent ou translucide; il est de préférence transparent. Il peut être réalisé en un matériau inorganique tel que le verre ou en un matéraiu organique. L'épaisseur du support n'est pas critique; le plus souvent elle est de 0, 01 à min. La couche superficielle a en général une épaisseur de 1 à 100 microns et le plus souvent de 5 à 50 microns. L'épaisseur de la couche superficielle est de préférence constante dans la zone irradiée. Le procédé selon l'invention convient bien pour marquer des matériaux multicouches dans lesquels on désire laisser le support intact et marquer la couche superficielle sur toute son épaisseur en la vaporisant. Le procédé selon l'invention convient particulièrement bien pour le marquage de films photographiques ou cinématographiques développés et notan- ment pour leur sous-titrage. Dans ce cas, le liseré noir caractéristique de ce type de marquage améliore la lisibilité et ce, particulièrement lors de l'écriture dans des zones claires de l'image. Ces films comprennent un sup- port qui est en général à base d'un dérivé cellulosique tel que le triacétate de cellulose ou à base d'un polymère synthétique tel qu'un polyester et une couche superficielle qui est une "émulsion" photographique développée. L'"émulsion" contient en général un dispersant tel que la gélatine, dés colorants et divers additifs qui peuvent être choisis notamment parmi les copulants chromogènes, les agents durcisseurs, les agents mouillants et les agents antimoisissures. Le marquage du matériau multicouche selon l'invention peut se faire dans diverses conditions. On peut opérer sous des pressions absolues varia- bles, en général de 10-4 à 2 kg/cm2 et le plus souvent de 10-3 à 1,5 kgkm2. On peut opérer en présence de différents gaz tels que l'air, l'oxygène ou les gaz inertes comme l'azote ou les gaz rares. Le matériau multicouche peut être préchauffé à différentes températures. En général, la température du matériau multicouche soumis au marquage est de O à 200"C. De manière avantageuse, elle est de 0 à 150 C. Des modes particuliers de réalisations du procédé selon l'invention sont représentés aux figures 1 et 2 des dessins en annexe. A la figure 1, la source laser 1 émet un rayon visible monochrmanati- que 2. Un système de modulation 4 permet la modulation en continu de l'intensité du rayonnement sur la couche superficielle et son extinction. Divers systnèmes de modulation peuvent être utilisés à cet usage tels que des modulateurs aoousto-cptiques, des modulateurs électro-optiques. De bons résultats ont été obtenus avec des modulateurs acousto-cptiques. Entre la source laser 1 et le système de modulation 4, on peut facul- tativement disposer sur le trajet du rayonnement un séparateur de faisceau qui dévie une fraction de faisceau vers un appareil de mesure de manière à pouvoir contr6ler en permanence l'intensité du rayonnement produit par laser. Un diaphragme facultatif 5 permet de sélectionner une partie du faisceau à la sortie du système de modulation 4. Un système de focalisation optique 7 est disposé à une distance du film à marquer telle qu'il soit légèrement défocalisé, la défocalisation étant fonction de la largeur du trait désirée. Un miroir facultatif 9 permet d'orienter le faisceau avant de 1 'en- voyer dans un dispositif de déviation (10,11) qui permet la déviation du faisceau sur le film 12 selon deux axes en général perpendiculaires X et Y. Divers dispositifs de déviation appelés ci-après "scanners" peuvent être utilisés à cette fin tels que des systèmes galvancmnétriques à miroirs, des systèmes acousto-optiques, ou des sytèmes électro-optiques. De bons résul- tats ont été obtenus avec des systèmes galvanométriques à miroirs. Le scanner est disposé de préférence de manière à ce que l'incidence du fai- sceau sur le film 12 soit quasi normale. Lorsque le scanner a un temps de réponse assez long, c'est-à-dire lorsque la déviation du faisceau n'est pas simultanée par rapport au signal de cammande de cette déviation, le scanner peut comporter deux systèmes asservis de position pourvus de capteurs de position. Les signaux provenant de ces capteurs de position permettent à l'intervention d'un calculateur de varier l'intensité du rayonnement à la sortie du système de modulation 4 de manière à obtenir l'intensité du rayonnment sur le film correspondant à la vitesse de déplacement du faisceau sur le film aomme définie à la relation (I) ci-avant. D'autres moyens équivalents peuvent être utilisés. Lorsque le scanner a un temps de réponse très court, c'est-à-dire lorsque la déviation du faisceau est quasi instantanée par rapport au signal de commande, il n'est pas nécessaire de prévoir des moyens particuliers supplémentaires pour mesurer la vitesse d'écriture celle-ci étant directement fonction de la vitesse calculée à partir des signaux de cmmaande. Le système de focalisation 7 peut être disposé entre le système de modulation 4 et le dispositif de déviation (10,11) ou entre ce dernier et le film 12. La figure 2 représente un mode particulier de réalisation du procédé selon l'invention qui convient particulièrement bien pour le marquage au moyen de rayonnements polychrcmatiques produits par laser. Ce mode de réali- sation est voisin de celui représenté à la figure 1 à quelques détails opé- ratoires près. Un système de focalisation optique 3 est disposé sur le faisceau issu de la source laser entre celle-ci et le centre du système de modulation 4 à une distance de ce dernier égale à la distance focale du système de focalisation 3. Un deuxième système de focalisation optique 6 est disposé a la sortie du système de modulation 4 après le diaphragme 5 de manière à ce que son foyer se trouve au centre du système de modulation 4. Un diaphragme 8 peut facultativement être disposé sur le faisceau qui a traversé le troisième système de focalisation optique 7. Dans les divers modes de réalisation du procédé selon 1 'invention, on peut utiliser divers systèmes de focalisation optique connus par euximmes. De bons résultats ont été obtenus avec des lentilles optiques convergentes. La figure 3 représente l'évolution du rapport vitesse d'écriture (cm/sec) sur puissance du flux de rayonnement atteignant la couche superficielle (watt) en fonction de la largeur de trait (micron) . La droite en trait plein est la valeur moyenne donnée par la relation(I) et les deux droites en traits pointillés représentent les valeurs limites. L'invention concerne également un appareillage convenant.our le mar- quage de matériaux multicouches ccmprenant un support et une couche super- ficielle de revêtement au moyen de traits continus ou discontinus par irra- diation au moyen d'un rayonnement produit par laser comportant a) une source laser produisant un rayonnment de longueur d'onde telle qu'il puisse être absorbé par la couche superficielle, b) un système de modulation qui permet la modulation en continu de 1 'inten- sité du rayonnement et son extinction, c) un système de focalisation optique disposé à une distance du matériau multicouche à marquer telle que ce dernier soit légèrement défocalisé de manière à ce que la zone irradiée ait une largeur de 10 à 250 microns, d) un dispositif de déviation permettant la déviation du faisceau de rayon- nement sur le matériau multicouche selon au moins deux axes, e) des moyens pour mesurer la vitesse de déplacement du faisceau de rayonne- ment sur le matériau multicouche, f) un bloc ccmportant un calculateur commandant le systnème de modulation b) de manière à adapter l'intensité du rayonnement sur le matériau multi- couche à la vitesse de déplacement du faisceau sur le matériau multicouche mesurée par les moyens e) et, g) des moyens pour orienter le faisceau de rayonnement quasi perpendiculai- rement à la surface du matériau multicouche à marquer sur les zones à marquer. Le bloc f) contrôle à tout instant l'intensité du rayonnement sur le matériau multicouche via le système de modulation b), de manière à assurer un rapport intensité du rayonnement sur vitesse de déplacement du faisceau sur la couche superficielle (ou vitesse d'écriture) constant pour une largeur de trait fixée. Il peut camporter divers calculateurs connus par euxmêmes. On peut ainsi utiliser un système analogique, digital, ou une combinaison de ces deux techniques. A tout moment, le bloc f) est informé des déviations du faisceau selon deux axes (X et Y) imposées par le dispositif de déviation d). Exemple Les essais ont été réalisés dans un appareil tel que celui représenté à la figure 2. On a utilisé ccmme source de rayonnement un laser à argon ionisé fonctionnant en polychromie Le système de modulation 4 utilisé est un modxulateur acousto-cptique. En 3 et 6, on a placé des lentilles convergen- tes ayant une distance focale de 20 cm et 30 cm respectivement. En 7, on a disposé une lentille de focalisation de 18 cm de distance focale. La lentille est placée sur le faisceau à une distance du film telle qu'elle soit légèrement défocalisée par rapport au film de manière à avoir la largeur de trait souhaitée. On a ainsi tracé un trait de 175 microns en utilisant une vitesse d'écriture de 5,4 cm/sec et en ajustant la puissance au niveau du film à 2,14 watt; un trait de 80 microns a été tracé avec une vitesse d'écriture de 7,85 cm /sec et une puissance au niveau du film de 2,29 watts; un trait de 64 microns a été tracé avec une vitesse d'écriture de 15,3 cm /sec et une puissance au niveau du film de 4,20 watts. 8 2580548 REVENDICATIONS 1. Procédé pour le marquage au moyen de traits continus ou discontinus de 10 à 250 microns de largeur de matériaux multicouches canprenant un sup- port et une couche superficielle de revêtement caractérisé en ce qu'on irradie la cou=he superficielle au moyen d'un rayonnement produit par laser et pouvant être absorbé par la couche superficielle et on déplace un faisceau de ce rayonnement de largeur sensi- blement égale à celle du trait à tracer sur la couche superficielle avec une vitesse telle que le rapport entre la vitesse de déplacement du faisceau,v, exprimée en cm/sec et l'intensité du rayonnement correspondant exprimée sous la forme de la puissance du flux de rayonnement atteignant la couche superficielle,P, exprimée en watts, est donné par la relation v/P = K. e74 o K vaut 4,1(-40%), eti représente la largeur du trait exprimée en microns. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est appliqué au marquage de films photographiques ou cinématographiques. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le rayonne- mant produit par laser a une longueur d'onde de 400 à 700 nm. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la puissance du flux de rayonnement atteignant la couche superfi- cielle est de 0,1 à 200 watts. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il est appliqué au marquage de matériaux dont la couche superfi- cielle a une épaisseur de 1,à 100 microns. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il est appliqué au marquage au moyen de traits de 20 à 220 microns de largeur. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le matériau multicouche est préchauffé à une température de 0 à 200 C avant le marquage. 8. Films marqués obtenus selon l'une quelconque des revendications 2 à 7. 9. Appareil pour le marquage de matériaux multicouches conforménent à 1 'une quelconque des revendications 1 à 7 eprenant un support et une couche superficielle de revêtement au moyen de traits continus ou discontinus par irradiation au moyen d'un rayonnement produit par laser caractérisé en ce qu'il comprend: a) une source laser produisant un rayonneent de longueur d'onde telle qu'il puisse être absorbé par la couche superficielle, b) un système de modulation qui permet la modulation en continu de l'intensité du rayonnement et son extinction, c) un système de focalisation optique disposé à une distance du matériau multicouche à marquer telle que ce dernier soit légèrement défocalisé de manière à ce que la zone irradiée ait une largeur de 1P à 250 microns, d) un dispositif de déviation permettant la déviation du faisceau de rayonnrnent sur le matériau multicouche selon au moins deux axes, e) des moyens pour mesurer la vitesse de déplacement du faisceau de rayaonnent sur le matériau multicouche, f) un bloc comportant un calculateur cumnandant le système de modulation b) de manière à adapter l'intensité du rayonnement sur le matériau multicouche à la vitesse de déplacement du faisceau sur le matériau multicouche mesurée par les moyens e) et, g) des moyens pour orienter le faisceau de rayonnement quasi perperdi- culairement à la surface du matériau multicouche à marquer sur les zones à marquer.