高画質ドライイメージャーシステムの開発
The Development of a High Image Quality Dry Imager System西脇州＊

Nishiwaki, Shu樫野昭雄＊＊Kashino, Teruo

三觜剛＊

Mitsuhashi, Tsuyoshi

田口あきら＊＊Taguchi, Akira

In 1999, Konica developed the DRYPRO photothermographic medical imager system, consisting of theDRYPRO722 laser imager and three SPDI (silver photographic dry imaging) films: SD-P, SD-PC, and DR-P.
Together, the DRYPRO system provides exceptional image quality to serve a host of radiographic modalities, as well as a processing speed of 150 sheets per hour, the fastest in the world.

１２

はじ め に1992年環境サミットでの地球温暖化問題、1996年現像

ドラ イ 銀塩 熱 現像 方 式フ ィ ルム

２．１

層構成

廃液の海洋投棄禁止等により、環境意識が高まり、よりドライ銀塩熱現像方式のフィルムは、従来の湿式フィ一層の環境保護を考慮した商品開発が企業に求められてルムと比較して有機酸銀塩（ベヘン酸銀等）や現像剤ないる。

どの機能性素材を多く含有している。そのために湿式フィメディカル分野においても、現像処理のドライ化の要望が高まり、様々な方式のドライシステムが提案され、ルムよりも厚膜の層を同時に塗布している。Fig.２は、乳剤側のフィルム断層の電子顕微鏡写真である。

市場に投入されてきた。これら、多くのシステムは医用画像として充分満足出来るもので無かったり、処理速度が遅い、または廃材が出る等、課題の残る物であった。
しかしながら、液を使用しないため、設置場所を選ばなくて良い事から、レーザーイメージャ市場におけるドライイメージャの占める割合は急速に高くなっている。
Fig.１にレーザーイメージャの全世界年間販売台数の推移を表すNAPM（全米購買部協会）のデータを示す。
ほぼ横ばいであったレーザーイメージャの販売台数がドライイメージャの参入により急激に増している。
そこでコニカでは、これら市場状況およびニーズに応え、銀塩ドライ熱現像方式を採用したドライイメージャ

Fig.２ Transmission electron micrographs of developed SD-P
film and the structure of silver carboxylates(AgBeh)

DRYPRO722とその専用フィルムを開発した。 以下に採用した技術の詳細を紹介する。

２．２

画像形成原理ドライ銀塩熱現像方式では、まずレーザー露光されたハロゲン化銀粒子(AgX)に潜像核が形成される。これは、ハロゲン化銀粒子が光センサー及びメモリー媒体として機能し、画像形成する点で従来の湿式フィルムと変わりはない。しかし、現像銀形成の過程でハロゲン化銀粒子自らが還元されて現像されるのではなく、熱によって周囲の有機酸銀塩から供給される銀イオンによる物理現像であることが大きく異なる。つまり、潜像核をもつハロゲン化銀粒子は、周囲にある銀イオン供給体として機能する有機酸銀塩（酸化剤）と現像剤（還元剤）による酸
Fig.１ NAPM Data
＊ＭＧカンパニー ＭＧ材料システム開発センター＊＊ＭＧカンパニー ＭＧ画像システム開発センター

化還元反応の光触媒として機能するため、現像反応が促進され、現像銀（黒化銀）が得られるのである（ドライ銀塩熱現像方式の原理図は、巻頭の図を参照）。

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３

高照度部は、現像点が多いため現像進行途中から勢フィ ル ムの 高 画質 化 技術力範囲が重複し始めて現像銀成長速度が頭打ちになる。

診断しやすいフィルムには、安定した高濃度、最低濃度を有する写真特性に加え、画像が冷黒調である湿式フィ低照度部は、勢力範囲の重なりが少なく現像銀が際限なく成長できる。

ルムに近い色調をもった高画質化設計が求められる。特有機酸銀を完全消費すると現像は停止するが、有機に均一な現像銀を形成することが必要で、現像銀形成を酸銀が何個の現像点に分割されたかで現像銀による光制御する技術が重要となる。の遮蔽面積が異なる。

３．１

以上の原理に基づく現像進行による特性曲線の変化を

熱現像進行の特徴

Fig.２や現像原理からわかるように、現像進行の際には、現像中心の近傍の有機酸銀から順次消失していき、数値モデル化し、シミュレーションによるフィルム設計と最適な熱現像条件を選択している。

現像停止後には現像銀の周囲には有機酸銀が消失した球状 の 領 域 が 生 じ て い る 。 こ の 領 域 は 、「 Sphere ofInfluence（勢力圏）」と呼ばれているが、この勢力範囲を制御することにより特性曲線や銀色調を向上させることができる。解析の結果、一定の現像条件下では勢力範囲の半径ｒが現像時間に対して直線的に成長することから、次のような仮説が考えられる。(1)勢力範囲内での銀イオン移動は律速過程でない。(2)時間あたりの現像銀生成量は、勢力範囲の表面積に比例する。つまり、熱現像では反応律速となる有機酸銀からの銀イオン脱離を制御する事が重要で、その手段としてハロゲン化銀粒子と有機酸銀塩の膜内密度を均一にすることが必要となる。
３．２

ハロゲン化銀粒子と有機酸銀塩の設計

現像銀形成を制御するためにハロゲン化銀粒子と有機酸 銀 塩 か ら 構 成 さ れ る 新 機 能 複 合 乳 剤 （NewFig.３ Characteristic curves at various developing times

３．５

熱現像安定性

Functional Integrated Emulsion）の設計を行った。

高画質化設計には、さらに安定した濃度再現性が重要

ハロゲン化銀粒子には、現像後も膜内に残存するため、であり、高速現像に加えて現像温度依存性の少ないシス光透過率を考慮して0.10μm以下の単分散超微粒子を用テム設計を行っている。特にフィルムの濃度安定化の制いているが、超微粒子に十分な分光感度／高照度特性を御因子としては、バインダーを適度に架橋することが重均一にもたせることは大変難しい。そこで新規赤外増感要である。Fig.４は、現像温度変化に対する濃度1.0で色素と色素吸着を促進するための強色増感プロセスを開の濃度バラツキを示しているが、実用温度範囲では、濃発した。また、有機酸銀塩の調製技術として、凝集させ度変動0.05以下に設計することができ、現像温度依存性ないで乾燥させて、低衝撃でマイルドな分散をする方法が少なく濃度ムラなどが発生しにくいことがわかる。

を採用した。これらの乳剤技術により膜内密度が均一化となり、低カブリで冷黒調の画質が達成できている。
３．３

保存性の向上ドライ銀塩熱現像方式では、現像剤や現像促進剤などをハロゲン化銀粒子や有機酸銀塩と同一層へ添加しているため、現像前後ともに35℃以上に長期間保管された場
合や、現像後強い光に直接さらされた場合は、カブリが高くなったり、変色を引き起こしやすくなる。そこで反応の異なる数種類の新規のカブリ抑制剤を開発し、保存性を向上させている。
３．４

熱現像条件の選択

ドライ銀塩熱現像方式の特性曲線の特徴として、現像初期には直線的な階調が、現像後期には現像進行が肩部から順に終了し、カブリが上昇するという独特の挙動をしめす。この変化は、現像進行による勢力範囲の重複とFig.４ Density fluctuation as a result of developing
temperature fluctuating ±1℃ from a given temperature

カバーリングパワーの変化によるものである。

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４

ＤＲ Ｙ ＰＲ Ｏ ７２ ２ 熱現 像 部の 開 発

４．１

熱現像部における高画質化実現の技術課題

ドライシステムは、熱で現像させ、所望のセンシトメめ、この範囲も含めた熱供給量を常に一定にする必要がある。これが題３の課題"熱供給量の均一化"である。
以下にこれら３つの達成技術について述べる。
４．２

乳剤層内の温度均一化トリーを得るものであり、常に安定した現像進行度を得

Fig.６に示す結果から、フィルム厚さ方向の乳剤層温るためには、高精度な熱供給の制御が必要となる。フィ

度分布均一化のためには、熱現像部には最適な熱伝導率

ルムへの熱供給の手段は、伝導、伝達、輻射の３形態がを有する材料選定が重要なポイントとなる。フィルムへあり、この中でフィルム温度を管理しやすい熱伝導方式の熱供給速度が大きいと昇温速度が早くなり、現像時間を採用した。構造としてはFig.５に示すようなドラム巻が短縮される一方で乳剤層内の温度分布が大きくなる。

き付け方式とし、挿入したフィルムを対向ローラーによ

そこで、フィルムへの熱供給速度の最適条件を明確にすり、回転するドラムに巻き付けながら現像する。

べく、熱現ドラム、対向ローラー、フィルムの熱移動をモデル化し、コンピューターによる熱伝導シミュレーションを行った。Fig.７に熱移動モデルとシミュレーション結果を示す。

Fig.５ Heat development unit

Fig.６に乳剤への熱供給量を一定のもとで熱供給速度を変えた実験結果を示す。フィルム表面側からの熱供給速度が大きいと、乳剤の厚さ方向の温度分布、特にフィルム表面近傍が高温となり、高カブリになるため、低カブリを実現するための熱供給速度の制御が、第１の課題
乳剤層内の温度均一化である。

Fig.７ Simulation models and results

Fig.６ Relation of drum surface and the density

ドラム表面材質により乳剤層内の温度分布が大きく変化しており、前記したドラム表面の熱伝導率が高い時にセンシトメトリーを得るための最適熱現像温度は120高カブリになるという実験結果とも一致している。

℃程度の高温下でありながら、濃度分布を安定にするた

この結果から、乳剤層内温度均一化のためには両面からめ、フィルム通過部全体（最大は半切フィルム356㎜×熱供給がある事が望ましく、対向ローラーからの熱供給430㎜）について、許容温度範囲を１℃以下にする必要の重要性を認識した。フィルムバック面側からの熱供給がある。これが第２の課題"フィルム表面温度の均一化"

は、ベースにて熱供給速度が決定されてしまうため、対である。そして、所定の熱現像温度に昇温するまでと常向ローラーの熱伝導率は大きい程良い。また、シミュレー

温に冷却するまでの過程において、熱現像が進行するたションと実験から次の事を設計に組み込んだ。ドラム表

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面ゴムはバック面側からの熱供給速度とバランスさせるイズを考慮し、同期率を１未満に設定、連続処理時の濃事が重要であり、これを加味してドラム表面ゴムの熱伝度変動を許容範囲内に納めた。

導率と厚さを最適に設計した。

４．４４．３

フィルム表面温度均一化

フィルムへの供給熱量の均一化

対向ローラー側は熱源が無く、ドラムから熱の供給をドラム表面温度分布は、ドラム幅方向の温度分布、制受けて温度を保持している。フィルムは熱現像部に挿入

御による経時での変動、連続処理時の分布の３つに大別されると、熱現ドラムと対向ローラーの双方から熱を吸される。以下に詳細技術を記載する。

収し昇温する。対向ローラーはフィルムに熱供給するた

熱現像部は温度均一化のため、熱流出を極力小さくめ温度が低下し、フィルムの連続処理に伴い昇温速度がすべく断熱構造にしている。しかしながら、熱現ドラ遅くなる。一方、熱現像後の冷却部においては、フィルムから周囲へわずかに放熱しており、特に両端は幅方ムからの熱の持ち込みにより温度が上昇し、フィルムの向への放熱分が加算され、中央に比較し温度が下がる。

連続処理に伴い冷却速度が遅くなる。

これを補うため、フィルム通過部分より端に、左右各熱現像部にフィルムが挿入されてから対向ローラーに接１個のサブヒーターを設け、それぞれを独立のセンサーするまでの時間を長くしフィルム余熱を行う事、対向ローにて温度制御させる事で、フィルム通過部の幅方向のラーの熱容量を増し変動率を小さくする事により、温度温度均一化を達成している。

上昇の遅れと冷却速度の遅れを合わせ込み、総供給熱量

熱現ドラムの温度は、Fig.７のモデルに示すドラム内面にあるセンサーにより温度を検出し、ヒーターをを一定にした。この最適化により濃度変動の少ない熱現像部を達成できた。結果をFig.９に示す。

制御しており、熱現像を支配するドラム表面温度は、定常状態での温度降下を考慮した算出値を合わせ込んでいる。フィルム処理時のドラム表面温度低下はドラ
ムの熱伝導により一次遅れ系となるため、フィードバッ
ク制御のみでは温度変動が大きくなる。これを補う手段として、熱現部へのフィルム挿入タイミングを取り込み、フィードフォワードで制御を行う方法にて、ドラム表面温度の変動を抑える事ができた。
フィルム連続処理時、熱現ドラム表面にフィルムの接触する部分と接触しない部分ができる。常に熱現ドラム周方向の同じ位置にフィルムが来ると、フィルムへの放熱のため温度分布が無視できなくなり、如何に分散させるかが重要なポイントとなる。この状況をFig.８に示す。

Fig.９ Film temperature record and Density change results

５

まと め

前述した技術を盛り込み、高画質で安定性の高いドライ用のフィルムとイメージャのシステムを開発できた。
銀塩写真が持つ高い診断性を確保し、かつ環境保護に貢献する事が出来たと確信する。

６

謝

辞

現像プロセスをモデル化しシミュレーション結果を基に適切なアドバイスをくださったコーポレートラボラト
リー・中央研究所の伊藤司さん、熱伝導モデルを作成しFig.８ Relation of the synchronous rate and the density

シミュレーションを行い共に熱現像部を作り上げたＭＧ
カンパニー・ＭＧ画像システム開発センターの下地雅也

回転周期に対するフィルムの挿入間隔の比を同期率と定義し、同期率を１に近づけないように設定する必要がさんを始め、多くの方の御協力を頂き製品化しました。
関係された全ての方に感謝いたします。

ある。今回のシステムではサイクルタイム、フィルムサ

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