(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光材料のベース層の表面に形成された厚みＳの乳剤層にビームスポット形状が略円形のレーザービームを照射してドットパターンを形成するとともに、このドットパターンを縦横に配列して文字又はマークを印字するマーキング方法において、
前記ドットパターンが、感光材料の厚み方向に関してＳ＋１０μｍ以下の凹凸量を有し、算術平均表面粗さが０．２μｍ〜１．０μｍとなるように、前記レーザービームの発振波長を９μｍ〜１０μｍ、前記ドットパターン一個あたりの前記レーザービームの照射時間を３μ秒〜２０μ秒とすることを特徴とするマーキング方法。
【請求項２】
前記ドットパターンを縦にＭ個、横にＮ個配列して縦×横サイズがＡ×Ｂの文字又はマークを印字する場合に、前記ドットパターンの形状を、乳剤層側から見たときに１００μｍ以上かつ、Ａ／Ｍ又はＢ／Ｎのいずれか小さい方以下の直径をもつ略円形状とすることを特徴とする請求項１記載のマーキング方法。
【請求項３】
レーザービームのビームプロファイルを、ガウス型またはフラットトップ型とすることを特徴とする請求項１または２記載のマーキング方法。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１項記載のマーキング方法により、文字又はマークの印字が行われた感光材料。
【請求項５】
前記ベース層にＰＥＴを用いたＸレイフイルムであることを特徴とする請求項４記載の感光材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービームの照射により文字やマークを印字した感光材料及び、そのマーキング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１０−６５４９号公報記載のように、レーザービームを断続的に照射して感光材料の表面に順次にドットパターンを形成し、このドットパターンの連なりによって目視で読み取り可能な文字やマークを印字するマーキング方法が知られている。レーザービームの照射により感光材料の表面には部分的な溶融跡が残り、この溶融跡がドットパターンとして観察されることになるが、こうしたドットパターンの配列で表された文字やパターンを的確に認識できるようにするには、ドットパターンの個々が識別しやすいものであることが必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
識別しやすいドットパターンを形成するために、上記公報記載の方法ではレーザービームのエネルギー密度及びレーザービームの照射時間（パルス幅）などについていくつかの条件設定がなされている。ところが、レーザービームの照射時間はともかく、レーザービームのエネルギー密度はその測定が困難なこともあって現実的には管理することが難しく、また感光材料の品種が変わるとベース層や乳剤層の組成が必ずしも一定していないことから、安定した品質のドットパターンを形成するうえではあまり実用的な手法とは言い難い。
【０００４】
また、感光材料の乳剤層側からレーザービームを照射したとき、レーザービームがある程度の強度をもってベース層まで達することがあると、ベース層内に含まれている不純物がその照射を受けて発光し、乳剤層に光カブリを発生させることも確認されている。こうした光カブリ故障が生じると、感光材料の品質を著しく低下させることになる。
【０００５】
本発明は上記背景を考慮してなされたもので、レーザービームの照射時に感光材料に不要な光カブリを生じさせることがなく、しかも光学的に識別しやすいドットパターンの配列により文字やマークの印字が行われた感光材料を提供し、またそのマーキング方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するにあたり、ドットパターンの識別性が感光材料表面上のドットパターンそのものの形状に依存していることに着目した。厚みＳの乳剤面側からレーザービームを照射することで形成されるドットパターンが、縦にＭ個、横にＮ個配列して縦横サイズがＡ×Ｂの文字又はマークが印字される場合、ドットパターンはＳ＋１０μｍ以下の凹凸量をもち、乳剤層側から見たときに１００μｍ以上かつ、Ａ／Ｍ又はＢ／Ｎのいずれか小さい方以下の直径をもつ略円形状で、表面粗さが０．２μｍ〜１．０μｍの範囲に設定したものである。このようなドットパターンを用いることにより、光カブリ故障がなく、識別しやすい文字やマークの印字を行うことが可能となる。こうして印字された文字やマークは、可視光による目視読み取りだけでなく、例えば暗室内で赤外線などを利用した自動読み取りで行うこともできる。また、ドットパターンは必ずしも真円形状でなくてもよい。
【０００７】
ドットパターン１個あたりのレーザービームの照射時間が長くなると、その照射域に発生した熱が伝播して溶融する範囲が広がり、ドットパターンの直径が目標設定値よりも大きくなりやすいので、乳剤層の厚みが３〜５μｍ、感光材料がベース層にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いたＸレイフイルムである場合には、９μｍ〜１０μｍの発振波長のレーザービームを３〜２０μ秒の範囲で照射するのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に、長尺状のＸレイフイルムを搬送する過程で、その表面にレーザービームを照射して印字を行うレーザーマーキング装置の概略を示す。巻芯２に乳剤面を表側に向けた状態でＸレイフイルム３が巻き付けられ、Ｘレイフイルム３は適宜のパスロール，プリントロール４，サクションドラム５を経て巻芯６で巻き取られる。サクションドラム５は、その外周面に多数のエアー吸引穴が形成され巻取り制御装置７からの駆動信号により一定速度で回転する。巻取り制御装置７は、さらに巻芯２の回転を制御し、サクションドラム５との間のＸレイフイルム３に一定のバックテンションを与える。巻芯６はサクションドラム５から送られてきたＸレイフイルム３を巻き取るように駆動される。
【０００９】
サクションドラム５はその外周面に多数のエアー吸引穴を有し、Ｘレイフイルム３のベース面側を吸引しながらスリップさせることなく一定速度で搬送する。したがって、プリントロール４上でのＸレイフイルム３の搬送速度はサクションドラム５の回転周速度と一致する。サクションドラム５にはロータリエンコーダ８が組み合わされ、ロータリーエンコーダ８はサクションドラム５の回転速度に対応した搬送パルスを出力する。
【００１０】
プリントロール４の外周に対向して印字ヘッド１０が設けられている。印字ヘッド１０は、レーザー発振器１１と集光レンズを含むビーム偏向器１２とから構成されている。レーザー発振器１１はＣＯ2 ガスレーザー管で構成され、レーザー制御装置１５からの駆動信号に応じたタイミングで一定の発振波長のレーザービームを一定の時間幅（パルス幅）で放出する。ビーム偏向器１２は、例えばＡＯＤ（音響光学装置）からなり、レーザー制御装置１５からの偏向信号によりレーザービームをＸレイフイルム３の搬送方向と直交する向きに走査する。
【００１１】
レーザー制御装置１５には、このＸレイフイルム３に記録すべき文字やマークに対応した印字パターン信号が巻取り制御装置７から入力される。レーザー制御装置１５は、ロータリーエンコーダ８からの搬送パルスに基づいてＸレイフイルム３の搬送長を監視しながら、印字パターン信号に基づいてレーザー発振器１１に駆動信号を入力し、またビーム偏向器１２に偏向信号を入力してそれぞれを作動させる。これにより図２に示すように、ビーム偏向器１２によるレーザービーム１６の走査方向を主走査方向とし、Ｘレイフイルム３の搬送方向を副走査方向として、例えば文字「Ｆ」が５×５ドットで印字されるようになる。
【００１２】
Ｘレイフイルム３の乳剤層にレーザービームが照射されると、乳剤層は局所的に加熱溶融されその溶融跡がドットパターンとなる。このようなドットパターンの配列で表される文字やマークを高品質で印字するには、ドットパターンの個々の直径をほぼ一定にそろえ、またＸレイフイルム３の搬送速度が一定に保たれる位置でレーザービームを照射する必要がある。そこで、図２に示すように、Ｘレイフイルム３がプリントロール４にラップして印字ヘッド１０との間隔が一定に保たれ、またＸレイフイルム３の搬送速度がサクションドラム５の周速度と一致する位置でレーザービーム１６の照射が行われる。なお、プリントロール４上のＸレイフイルム３にレーザービーム１６を照射して印字してもよい。
【００１３】
ところで、Ｘレイフイルム３のような感光材料はそのほとんどの領域が画像記録のために用いられ、文字やマークを印字するスペースは狭くなっている。例えば、Ｘレイフイルム３はシート状に切断して製品化され、製造メーカーや品種を表す文字やマークはフイルムシートの端縁に沿って印字されることが多い。そして、文字を一定のサイズに収め、しかも一文字を表すために用いるドットの個数にも自ずと制約が伴うことから、どのようなドットパターンにするのが視認性を高めるうえで有利であるのかを検討するために、図３に示す実験装置によりレーザービームの照射実験を行った。
【００１４】
図３において、印字ヘッド２０はレーザー発振器２１と集光レンズ２２とから構成され、レーザー制御装置２３によりレーザー発振器２１の駆動が制御される。レーザー発振器２１には、回折格子を利用したグレーティングにより発振波長を可変することができるＣＯ2 ガスレーザー管が用いられ、レーザー制御装置２３からの制御信号により、その発振波長とレーザービームの照射時間（パルス幅）を調節することができるようにしてある。集光レンズ２２は、レーザー発振器２１からビーム径約４ｍｍで放出されてくるレーザービーム１６を集光レンズ２２の前方５４ｍｍの位置でスポット径約０．２ｍｍに集光させる。この集光位置に評価サンプルとしてシート状のＸレイフイルム２４がセットされる。
【００１５】
このＸレイフイルム２４には、ベース層２４ａが約１７５μｍ厚のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で、その表面に約２〜５μｍの厚みで乳剤層２４ｂを塗布したものを用いた。レーザー発振器２１は、約９μｍ〜１１μｍの近赤外領域で発振波長が可変である。そこで、事前に乳剤層２４ｂ，ベース層２４ａの近赤外領域における透過率スペクトルを測定したところ、その測定結果はそれぞれ図４，図５のとおりであった。反射率に極端な差がないことから、ベース層２４ａ，乳剤層２４ｂ共に１０μｍ帯（１０μｍ以上１１μｍ未満）よりも９μｍ帯（９μｍ以上１０μｍ未満）の方が吸収が大きいことがわかる。
【００１６】
そこで、図３の実験装置を用い、レーザービーム１６の発振波長を変えながら照射実験を行い、まずドットパターンの識別性がレーザービームの発振波長に依存しているか否かについて確認した。この実験では、レーザービーム１６の照射時間（パルス幅）を１０μ秒とし、乳剤層２４ｂ表面でのレーザービーム１６のスポット径を０．２ｍｍに設定した。実験結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
0003911149.tif 000002
【００１８】
上表における視認性は、各々のドットパターンを目視観察したとき、ドットパターンが視線の方向によらず明瞭に確認できるものを「○」、その存在が確認できるものの視線の方向によっては確認しにくくなるものを「△」、一瞥ではその存在の確認が困難なものを「×」として評価した結果を表している。また、視認性の良否に大きな関連性をもつと考えられるドットパターン領域の平均表面粗さを測定し、その測定値も合わせて記載してある。なお、平均表面粗さは、ドットパターン領域内の単位面積中に含まれる微小な凹凸の高低差を算術平均した値で表している。
【００１９】
以上の実験結果から、視認性は発振波長を９．１９１８μｍ〜９．７５３４μｍの９μｍ帯に設定する方が有利であることが確認され、この場合の表面粗さがほとんど０．１μｍを越えるようになっていることがわかる。表面粗さが大きくなると光の散乱も増えるから、ドットパターン領域をその周囲から識別しやすくなる。また、レーザービーム照射による熱溶融部分の大きさは、１０μｍ帯よりも９μｍ帯のレーザービームを用いた方が小さくなる。これは、乳剤層２４ｂ及びベース層２４ａは、ともに１０μｍ帯よりも９μｍ帯のレーザービームに対する吸収効率が高いので、直接照射された表層部分での溶融，蒸散が促進され、その周辺や内部への熱エネルギーの伝播が少なくなるためである。そして、このことは表面粗さを大きくすることにも効果的に作用する。
【００２０】
さらに、ドットパターンの大きさと視認性との相関を調べるために、図３の実験装置を用いて様々な直径をもつドットパターンを形成して目視観察を行った。ドットパターンの直径は、印字ヘッド２０とＸレイフイルム２４との間隔を調節することによって変更した。ドットパターンの直径と視認性との相関は表２に示すとおりで、視認性の評価は先の表１と同じ基準による。なお、図２に示すように、レーザービームを走査してＸレイフイルム３に照射したときには、ビームスポットの形状が真円からわずかに偏平な楕円形状となるが、視認性に関しては真円とみなして差し支えない。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
この実験結果から、ドットパターンの直径が１００μｍ〜５００μｍの範囲であれば、その識別性が十分であることが確認できた。ただし、一文字のサイズを例えば２．５ｍｍ×２．５ｍｍのサイズとし、その一文字を５×５のドットパターンで表そうとするときには、１つのドットパターンの直径が５００μｍを越えてしまうと隣接するドットパターンとの重なりが生じやすくなり、視認性を妨げる大きな原因になるので好ましくない。
【００２３】
【実施例】
以上の実験結果を踏まえ、一文字分のサイズが２．５ｍｍ×２．５ｍｍで、この一文字を５×５ドットで表現する場合のドットパターンとしてどのような形態のものが好適であるかを図３の実験装置を用いてさらに検討したところ、図６〜図１０に示す形態のものが視認性の点で優れ、また不要な光カブリを発生させることがないものとして効果的であることがわかった。なお、図１１のドットパターンは比較例を示すもので、視認性が不十分でその周囲に光カブリ故障が生じたものである。図６〜図１０に示すサンプル１〜５及び、図１１に示す比較例のドットパターンデータ（ドットパターンの直径Ｗ、凹凸量、溶融部の平均表面粗さ）と、そのときのレーザービームの照射条件（発振波長、照射時間Ｔ、ビームプロファイル）は次の表３に示すとおりである。なお、ビームプロファイルは、ビームスポット領域内の照射エネルギーがガウス型分布であるか、スポット領域全域で等しいフラットトップのいずれであるかを表している。
【００２４】
【表３】
0003911149.tif 000004
【００２５】
サンプル１〜３はいずれも乳剤層２４ｂの厚み以下の範囲内で乳剤層２４ｂを深さＤとなる凹形状に溶融、蒸散させたドットパターンをもつ。そして、サンプル１は、図６に示すように断面において乳剤層２４ｂだけを矩形状に粗く蝕刻したドットパターンとなっている。サンプル２は、ビームスポットの周囲に熱溶融した乳剤層２４ｂがわずかに盛り上がったドットパターンであり、サンプル３は、ビームスポットを１〜２ｍｍに拡大してドットパターンの直径Ｗを大きくし、相対的にエネルギー密度を小さくしたものである。
【００２６】
サンプル４はレーザービームを照射して乳剤層２４ｂが突沸した状態で照射を止め、乳剤層２４ｂが局所的に蒸散する直前に再固化させたもので、表面を凸状に盛り上がらせたドットパターンとなっている。その突出高さＨは、乳剤層２４ｂの厚み以下である。なお、突出高さＨを高くすれば視認性はよくなるが、擦れあったときに損傷，破損しやすくなる。この点、サンプル４ではその突出高さを乳剤層２４ｂの厚み以下に抑えているのでこうした問題はほとんど生じることはなく、しかもその平均表面粗さを０．２μｍ〜１．０μｍにしたこととあいまって、十分な視認性が得られている。
【００２７】
サンプル５は図１０に示すように断面においてレーザービーム照射部分の乳剤層２４ｂを全て溶融、蒸散し、ベース層２４ａの表層部分も１０μｍ溶融、蒸散させたドットパターンとなっている。
【００２８】
これらのサンプル１〜５のもつドットパターンは、その直径Ｗが１００μｍ〜５００μｍで十分な大きさをもち、また各々の表面が０．２μｍ〜１．０μｍの平均表面粗さとなっているため、目視したときにその周囲と明瞭に識別することができる。これに対し、図１１に示す比較例では、ドットパターンの直径Ｗが１００μｍ未満で小さいだけでなく表面粗さも不十分であるため、目視による識別が困難である。また、凹凸量（深さ）Ｄが大きくベース層２４ａに達している。このため、レーザービームがベース層２４ａ内の不純物などに照射され、これらを発光させてしまうので、Ｘレイフイルム２４に光カブリ故障が生じやすく、実用にならない。ベース層内の不純物による光カブリを防止するために、ベース層表面に厚みＳの乳剤層が形成されている感光材料とドットの凹凸量は、Ｓ＋１０μｍ以下になるようにするのが好ましい。
【００２９】
このように、視認性に優れ、Ｘレイフイルムに光カブリ故障を生じさせることがないドットパターンが決まれば、このドットパターン形状が得られるように、例えば表３に挙げたようなレーザービームの照射条件を整えればよい。そして、このように決めた照射条件のもとでドットパターンの印字を行うことにより、Ｘレイフイルムに対して好適な文字やマークの印字を安定して行うことが可能となる。
【００３０】
なお、ドットパターンの直径Ｗの最小値は視認性の上から１００μｍ以上にしておくことが必要であるが、直径Ｗの最大値は一文字のサイズ及び、この一文字を表すドットの数によって大きくすることが可能である。例えば、一文字のサイズを５ｍｍ×５ｍｍとし、これを５×５のドット数で表現する場合には、隣接ドットとの重畳を考慮して一個のドットパターンの直径Ｗを最大で１ｍｍまで大きくすることが可能となる。つまり、一文字のドットパターンが縦にＭ個、横にＮ個配列して縦横サイズがＡ×Ｂの場合、１００μｍ以上かつ、Ａ／Ｍ又はＢ／Ｎのいずれか小さい方以下の直径まで大きくすることができる。また、ドットパターンの識別性を良好に保つためには、やはりドット領域の平均表面粗さについては、０．２μｍ〜１．０μｍの範囲にしておくのがよい。
【００３１】
以上、図示した実施の形態にしたがって説明してきたが、本発明はＸレイフイルムだけでなく、１３５フイルムやブローニーフイルムなどのネガあるいはポジフイルムにも等しく適用が可能である。また、レーザービームの発振波長は感光材料を構成する乳剤層やベース層の素材に応じて適宜に選択すればよい。
【００３２】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、レーザービームを感光材料の乳剤層に照射して形成される略円形のドットパターンの配列により、縦にＭ個、横にＮ個配列して縦横サイズがＡ×Ｂの文字やマークの印字を行うにあたり、個々のドットパターンの凹凸量を乳剤層の厚み＋１０μｍ以下とし、その直径が１００μｍ以上かつ、Ａ／Ｍ又はＢ／Ｎのいずれか小さい方以下の直径をもつ略円形状とし、平均表面粗さを０．２μｍ〜１．０μｍにしたから、光学的な識別性に優れ、しかも感光材料に不要な光カブリを生じさせることなく、高品位のマーキングを行うことができる。特に、感光材料のベース層にＰＥＴが用いられたＸレイフイルムである場合には、発振波長が９μｍ〜１０μｍのレーザービームを３μ秒〜２０μ秒の範囲で照射してドットパターンを形成するのが効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザーマーキング装置の概略図である。
【図２】ドットパターンの配列による文字のマーキングの一例を示す説明図である。
【図３】ドットパターン評価用の実験装置の概略図である。
【図４】近赤外領域における乳剤層の透過スペクトルを示すグラフである。
【図５】近赤外領域におけるベース層の透過スペクトルを示すグラフである。
【図６】サンプル１のドットパターンの概略を示す中央断面図である。
【図７】サンプル２のドットパターンの概略を示す中央断面図である。
【図８】サンプル３のドットパターンの概略を示す中央断面図である。
【図９】サンプル４のドットパターンの概略を示す中央断面図である。
【図１０】サンプル５のドットパターンの概略を示す中央断面図である。
【図１１】比較例のドットパターンの概略を示す中央断面図である。
【符号の説明】
３，２４  Ｘレイフイルム
１０，２０  印字ヘッド
１１，２１  レーザー発振器
１２  レーザー偏向器
２２  集光レンズ
２４ａ  ベース層
２４ｂ  乳剤層
【図１】
0003911149.tif 000005
【図２】
0003911149.tif 000006
【図３】
0003911149.tif 000007
【図４】
0003911149.tif 000008
【図５】
0003911149.tif 000009
【図６】
0003911149.tif 000010
【図７】
0003911149.tif 000011
【図８】
0003911149.tif 000012
【図９】
0003911149.tif 000013
【図１０】
0003911149.tif 000014
【図１１】
0003911149.tif 000015