写真処理

写真処理または写真現像とは、写真フィルムまたは印画紙を写真露光後に化学的に処理し、ネガ画像またはポジ画像を生成する手段である。写真処理は、潜像を可視画像に変換し、これを永久的に光に対して不感性にする。[ 1 ]

ゼラチン銀塩プロセスに基づくすべてのプロセスは、フィルムや印画紙のメーカーに関わらず、ほぼ同様です。例外的なバリエーションとしては、ポラロイド社製のインスタントフィルムや熱現像フィルムなどがあります。 コダクロームはコダック独自のK-14プロセスを採用していました。コダクロームフィルムの生産は2009年に終了し、K-14プロセスは2010年12月30日をもって提供されなくなりました。[ 2 ]イルフォクローム材料は色素破壊プロセスを採用しています。フィルムに対して意図的に不適切なプロセスを使用することは、クロスプロセスと呼ばれます。

一般的なプロセス

銀写真の製造における主要な段階。2つのハロゲン化銀粒子のうち、1つに光（ hν ）を照射することで潜像が形成される（ステップ1）。この潜像は写真現像液を用いて増幅され、ハロゲン化銀結晶は不透明な金属銀粒子に変換される（ステップ2）。最後に、残ったハロゲン化銀は定着によって除去される（ステップ3）。

写真現像処理には、一連の化学薬品槽が使用されます。現像処理、特に現像段階では、温度、撹拌、時間の厳密な管理が求められます。

白黒ネガ処理

白黒ネガ現像とは、写真フィルムと印画紙を露光後に化学的に処理し、ネガ画像またはポジ画像を生成する方法です。写真現像処理により、潜像は可視画像に変換され、永久的に光に反応しなくなります。
  1. フィルムを水に浸してゼラチン層を膨張させ、その後の化学処理の作用を促進することもできる。
  2. 現像液は潜像を金属銀のマクロ粒子に変換する。[ 3 ]
  3. 停止浴（[ a ]は典型的には酢酸またはクエン酸の希釈溶液）は現像液の作用を停止させる。代わりにきれいな水でリンスしてもよい。
  4. 定着液は、残留ハロゲン化銀を溶解することで、画像を恒久的かつ耐光性にする。一般的な定着液はハイポ、具体的にはチオ硫酸アンモニウムである。[ 4 ]
  5. きれいな水で洗浄することで、残留している定着液をすべて除去できます。残留した定着液は銀画像を腐食させ、変色、シミ、色褪せを引き起こす可能性があります。[ 5 ]

定着液の後に ハイポクリアー剤を使用すると、洗浄時間を短縮でき、定着液をより完全に除去できます。

  1. フィルムは、均一な乾燥を促進するために、非イオン性湿潤剤の希釈溶液でリンスすることができます。これにより、硬水による乾燥ムラが除去されます。（水が非常に硬い地域では、蒸留水で事前リンスが必要となる場合があります。そうしないと、最終リンス用の湿潤剤によってフィルムに残留したイオン性カルシウムが溶液から析出し、ネガにシミが生じる可能性があります。）
  2. その後、フィルムはほこりのない環境で乾燥され、カットされて保護スリーブに入れられます。

フィルムが現像されると、ネガと呼ばれます。

ネガはプリントできます。ネガを引き伸ばし機にセットし、印画紙に投影します。引き伸ばしの工程では、様々な手法が用いられます。例えば、ドッジングとバーニングが挙げられます。

あるいは（またはさらに）、ネガを調整、レタッチ、および/または操作した後に、デジタル印刷または Web 表示用にスキャンすることもできます。

化学的な観点から見ると、従来の白黒ネガフィルムは、ハロゲン化銀を金属銀に還元する現像液で処理されます。露光されたハロゲン化銀は露光されていないハロゲン化銀よりも速く還元されるため、金属銀画像が残ります。その後、残りのハロゲン化銀をすべて可溶性の銀錯体に変換することで定着され、水で洗い流されます。[ 6 ]白黒現像液の例として、コダックD-76が挙げられます。これは、ビス（4-ヒドロキシ-N-メチルアニリニウム）硫酸塩、ヒドロキノン、亜硫酸ナトリウムを含んでいます。

グラフィックアートフィルム（リソグラフィーフィルムとも呼ばれる）は、オフセット印刷用のハーフトーン画像に変換される特殊な白黒フィルムであり、メタノールハイドロキノンと亜硫酸塩安定剤を含む現像液が使用されることがあります。露光されたハロゲン化銀はハイドロキノンを酸化し、さらにフィルム中の核形成剤を酸化します。この核形成剤は水酸化物イオンの攻撃を受け、加水分解によって銀金属の核形成剤に変換されます。そして、この金属銀は露光されていないハロゲン化銀上に形成され、銀画像を形成します。その後、フィルムは残りのハロゲン化銀をすべて可溶性の銀錯体に変換することで定着されます。[ 6 ]

白黒反転処理

このプロセスにはさらに 3 つの段階があります。

  1. 最初の現像液とリンス液の後、フィルムは漂白され、現像されたネガ像が除去されます。このネガ像は、最初の現像工程で形成された金属銀で構成されています。ここで使用される漂白剤は、ネガの金属銀粒子にのみ作用し、露光されていない、つまり現像されていないハロゲン化銀には作用しません。フィルムには、露光も現像もされていないハロゲン化銀塩から形成されたポジ潜像が含まれます。
  2. フィルムは化学的に、または光にさらされることによって曇っています。
  3. 残ったハロゲン化銀塩は第 2 現像液で現像され、金属銀で構成されたポジ画像に変換されます。
  4. 最後にフィルムを固定し、洗浄し、乾燥させ、切断する。[ 7 ]

カラー処理

発色剤は色素カップラーを用いてカラー画像を形成します。現代のカラーネガフィルムはC-41プロセスで現像され、カラーネガプリントはRA-4プロセスで現像されます。これらのプロセスは非常に似ていますが、最初の現像液に違いがあります。

C-41 および RA-4 プロセスは次のステップで構成されます。

  1. カラー現像液は、光にさらされたハロゲン化銀結晶を還元して銀ネガ像を現像する。これは、現像液がハロゲン化銀に電子を供与して銀を金属銀に変えるというプロセスから成り、この供与によって現像液が酸化され、染料カップラーが活性化されて各乳剤層にカラー染料が形成されるが、これは露光されていないハロゲン化銀の周囲にある染料カップラーにのみ起こる。[ 8 ] [ 9 ]
  2. 再ハロゲン化漂白剤は現像された金属銀をハロゲン化銀に変換します。
  3. 定着液はハロゲン化銀を可溶性の銀錯体に変換して除去し、その後洗い流して染料だけを残します。[ 10 ]
  4. フィルムは洗浄され、安定化され、乾燥され、切断される。[ 11 ]

RA-4プロセスでは、漂白剤と定着剤が併用されます。これはオプションであり、処理工程数を削減します。[ 12 ]

コダクロームを除く透明フィルムは、以下の段階から成る E-6 プロセスを使用して現像されます。

  1. 白黒現像機で各画像層の銀を現像します。
  2. 現像はリンスまたは停止浴で停止されます。
  3. 反転工程でフィルムが曇ります。
  4. かぶれたハロゲン化銀は現像され、酸化された現像主薬が各層の色素カップラーと結合します。
  5. フィルムは上記のように漂白、定着、洗浄、安定化、乾燥される。[ 11 ]

コダクローム現像法はK-14と呼ばれています。このプロセスは非常に複雑で、白黒用に1つ、カラー用に3つ、計4つの現像液を必要とし、現像工程の合間にフィルムを再露光し、それぞれが正確な濃度、温度、攪拌条件を備えた8つ以上の現像液タンクが必要となるため、精密な薬剤制御を備えた非常に複雑な現像処理装置が必要となります。[ 8 ]

古いプロセスでは、フィルム乳剤は処理工程中、通常は漂白剤の前に硬化されていました。このような硬化浴には、ホルムアルデヒドやグルタルアルデヒドなどのアルデヒドがよく使用されていました。現代のプロセスでは、フィルム乳剤は処理薬品に耐えられるほど十分に硬化されているため、これらの硬化工程は不要です。

典型的な発色性カラーフィルムの現像プロセスは、化学的観点から次のように説明できます。露光されたハロゲン化銀が現像液を酸化します。[ 6 ]酸化された現像液は、露光されたハロゲン化銀結晶の近くにある分子であるカラーカップラー[ 6 ]と反応して[ 6 ] 、カラー染料[ 6 ]を作成し、最終的にネガ画像を作成します。この後、フィルムは漂白、定着、洗浄、安定化、乾燥されます。染料はカップラーがある場所でのみ生成されます。したがって、現像剤は露光されたハロゲン化銀からカップラーまでの短い距離を移動し、そこで染料を生成する必要があります。生成される染料の量は少なく、反応は露光されたハロゲン化銀の近くでのみ発生するため[ 10 ]、層全体に広がることはありません。現像液はフィルム乳剤に拡散してその層と反応します。[ 10 ]このプロセスは、フィルム内の3色のカプラー、すなわちシアン（フィルムの赤感性層）、マゼンタ（緑感性層）、イエロー（青感性層）に対して同時に起こります。[ 6 ]カラーフィルムにはこれらの3つの層があり、減法混色を行い、画像内で色を再現することができます。

さらなる処理

ネガとポジの両方の白黒乳剤は、さらに処理されることがあります。画像の銀は、画像の耐久性を高め、美観を向上させるために、セレンや硫黄などの元素と反応することがあります。この処理はトーニングと呼ばれます。

セレントーニングでは、画像の銀がセレン化銀に変換されます。セピアトーニングでは、画像は硫化銀に変換されます。これらの化学物質は、銀よりも大気中の酸化剤に対して耐性があります。

カラーネガフィルムを従来の白黒現像液で処理し、定着させてから塩酸と二クロム酸カリウム溶液を含む浴で漂白すると、得られたフィルムは光にさらされた後、カラー現像液で再現像して珍しいパステルカラー効果を生み出すことができます。

処理装置

現像処理の前に、フィルムをカメラから取り出し、カセット、スプール、またはホルダーから取り出して、遮光された部屋または容器に入れておく必要があります。

小規模処理

小規模開発で使用される典型的なライトトラップタンクの断面図

アマチュア現像では、フィルムはカメラから取り出され、完全な暗闇の中で（通常はセーフライトを消した暗室、またはアームホール付きの遮光袋の中で）リールに巻き取られます。リールはフィルムを螺旋状に保持し、各ループの間には隙間を設けることで、現像液がフィルム表面にスムーズに行き渡るようにします。リールは特別に設計された遮光タンク（デーライト現像タンクまたはライトトラップタンクと呼ばれる）に入れられ、最終洗浄が完了するまで保持されます。

シートフィルムは、トレイ、ハンガー（深型タンク内で使用される）、または回転式現像ドラムで処理できます。特殊な要件に応じて、シートごとに個別に現像することもできます。スタンド現像、つまり希釈現像液中で撹拌せずに長時間現像する方法も時々使用されます。

商業処理

商業用の中央処理では、フィルムは自動的に取り出されるか、または作業員が遮光バッグに入ったフィルムを扱い、そのフィルムを処理機に送り込みます。処理機は通常、フィルムをつなぎ合わせて連続的に稼働します。すべての処理工程は、時間、温度、溶液の補充速度を自動的に制御する単一の処理機内で実行されます。フィルムまたはプリントは洗浄され、乾燥しており、手で切る準備ができています。一部の最新の機械ではフィルムとプリントを自動的にカットするため、フレーム間のスペースが非常に狭い場合や、暗い場所で撮影された画像のようにフレームの端が不明瞭な場合は、フレームの中央を横切ってネガがカットされることがあります。代わりに、店ではミニラボを使用してフィルムを現像し、その場で自動的にプリントを作成する場合があります。これにより、処理とプリントのためにフィルムを遠くの中央施設に送る必要がなくなります。

ミニラボで使用される現像液の中には、安定して使用可能な状態を保つために、一定時間当たりの最小処理量を必要とするものがあります。使用頻度が低く不安定になった場合は、現像液を完全に交換するか、補充液を補充して使用可能な状態に戻す必要があります。ミニラボにおけるフィルム現像の需要減少を踏まえ、一部の現像液はこの点を考慮して設計されており、特別な取り扱いが求められることがよくあります。現像液は酸化によって損傷を受けることがよくあります。また、現像液は一貫した結果を得るために、常に十分に撹拌する必要があります。現像液の有効性（活性）は、露光前のフィルムコントロールストリップによって判定されます。[ 13 ]

環境と安全の問題

多くの写真用溶液は、化学的酸素要求量（COD）および生物学的酸素要求量（BOD）が高いため、商業ラボではこれらの化学廃棄物をオゾン、過酸化水素、または曝気処理することでCODを低減することがよくあります。

使用済みの定着液と、ある程度のすすぎ水には、チオ硫酸銀錯イオンが含まれています。これらの錯イオンは遊離銀イオンよりもはるかに毒性が低く、下水管や処理場で硫化銀スラッジとなります。しかし、排出される銀の最大濃度は厳しく規制されている場合が多く、銀は貴重な資源でもあります。そのため、大規模な処理施設の多くでは、使用済みの定着液を回収し、銀を回収・処分しています。

多くの写真用化学薬品では、 EDTA、DTPA、NTA、ホウ酸塩などの非生分解性化合物が使用されています。 EDTA、 DTPA 、 NTA は、すべての処理溶液、特に現像液や洗浄助剤溶液でキレート剤として頻繁に使用されています。 EDTA およびその他のポリアミンポリカルボン酸は、カラー漂白溶液の鉄リガンドとして使用されます。 これらは比較的無毒であり、特に EDTA は食品添加物として認可されています。 しかし、生分解性が低いため、これらのキレート剤は、自治体の水道水を採取する一部の水源で驚くほど高濃度で検出されています。[ 14 ] [ 15 ] これらのキレート剤を含む水は、水処理設備やパイプから金属を浸出させる可能性があります。 これは、ヨーロッパや世界の一部の地域で問題になりつつあります。

一般的に使用されているもう一つの非生分解性化合物は界面活性剤です。加工済みフィルムを均一に乾燥させるための一般的な湿潤剤としては、ユニオンカーバイド/ダウ社のトリトンX-100またはオクチルフェノールエトキシレートが用いられます。この界面活性剤はエストロゲン作用を有し、哺乳類を含む生物に他の有害作用を及ぼす可能性があることが判明しています。

大手メーカーは、EDTA やその他の漂白剤成分に代わる、より生分解性の高い代替品の開発を模索していましたが、デジタル時代に入り、業界の収益性が低下しました。

多くのアマチュア暗室では、フェリシアン化カリウムが一般的な漂白剤として使用されています。この化合物は排水中で分解し、シアン化ガスを放出します。その他の一般的な漂白剤としては、二クロム酸カリウム（六価クロム）や過マンガン酸カリウムが使用されています。フェリシアン化カリウムと二クロム酸カリウムは、一部の地域では商業施設からの下水への排出が厳しく規制されています。

ホウ酸塩（ホウ砂（四ホウ酸ナトリウム）、ホウ酸、メタホウ酸ナトリウムなど）は、濃度100ppmでも植物に対して有毒です。多くのフィルム現像液や定着液には、これらの化合物が1～20g/Lの濃度で含まれています。大手メーカーの非硬化性定着液のほとんどは現在ホウ酸塩フリーですが、多くのフィルム現像液では依然として緩衝剤としてホウ酸塩を使用しています。また、アルカリ性定着液の処方や製品の中には、すべてではありませんが、大量のホウ酸塩が含まれているものもあります。新製品ではホウ酸塩を段階的に廃止する必要があります。なぜなら、酸硬化性定着液を除くほとんどの写真用途において、ホウ酸塩は適切な生分解性化合物で代替できるからです。

現像主薬は一般的にヒドロキシル化ベンゼン化合物またはアミノ化ベンゼン化合物であり、ヒトおよび実験動物に有害です。中には変異原性物質もあります。また、化学的酸素要求量（COD）も大きいです。アスコルビン酸とその異性体、そして同様の糖由来のレダクトン還元剤は、多くの現像主薬の代替品として有効です。これらの化合物を使用する現像主薬は、1990年代まで米国、欧州、日本で積極的に特許を取得していましたが、デジタル時代が始まった1990年代後半以降、そのような特許の数は極めて少なくなっています。

現像液は、吸収樹脂を用いることで最大70%までリサイクル可能であり、pH、密度、臭化物濃度の定期的な化学分析のみが必要となる。他の現像液ではイオン交換カラムと化学分析が必要となるため、最大80%の現像液を再利用できる。一部の漂白剤は完全に生分解性であるとされているが、他の漂白剤は漂白剤濃縮液をオーバーフロー（廃棄物）に加えることで再生できる。使用済みの定着液は、電気分解によって銀含有量の60～90%を除去することができ、定着液は継続的にリサイクル（再生）される閉ループ構造となっている。安定剤にはホルムアルデヒドが含まれている場合と含まれていない場合がある。[ 16 ]

参照

注記

  1. ^現代の自動現像機では、ストップ液の代わりに機械式スクイジーまたはピンチローラーが使用されています。これらの処理により、残留したアルカリ現像液の大部分が除去され、酸を使用することでアルカリ性が中和され、現像液による定着液の汚染が軽減されます。

参考文献

  1. ^カールハインツ・ケラーら。ウルマン工業化学百科事典の「写真」、2005 年、ワイリー VCH、ワインハイム。土井： 10.1002/14356007.a20_001
  2. ^ Matt Warman (2010年12月31日). 「コダクロームフィルム、75歳で引退」 . ロンドン: Telegraph. 2011年1月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年1月2日閲覧。
  3. ^ウォール、1890年、30～63ページ
  4. ^ウォール、1890年、88～89ページ
  5. ^ "Photochem" (PDF) .ヒューストン大学工科大学. 2018年1月24日時点のオリジナル(PDF)からのアーカイブ。
  6. ^ a b c d e f g写真の有機化学。藤田晋作。土井: https://doi.org/10.1007/978-3-662-09130-2。 Springer-Verlag ベルリン ハイデルベルク、2004 年。ISBN 978-3-540-20988-1。
  7. ^写真年鑑、1956年、149～155ページ
  8. ^ a b「コダックカラーフィルム」(PDF)。2020年3月25日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2020年8月15日閲覧。
  9. ^ 「Film Structure」（PDF） . 2020年3月25日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。2020年8月15日閲覧。
  10. ^ a b c「化学物質と化学物質の取り扱い」（PDF）。2023年3月22日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF） 。 2023年3月1日閲覧。
  11. ^ a bマイケル・ラングフォード (2000). 『ベーシック・フォトグラフィー』 オックスフォード: フォーカル・プレス. pp.  210, 215–216 . ISBN 0-240-51592-7。
  12. ^写真年鑑、1956年、429～423ページ
  13. ^ 「低利用率でのミニラボの運用 プロセスC-41およびプロセスRA-4」（PDF） 。2020年8月14日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
  14. ^ Fuerhacker, M.; Lorbeer, G.; Haberl, R. (2003年6月30日). 「廃水中のエチレンジアミン四酢酸の排出係数と発生源 ― 事例研究」. Chemosphere . 52 (1): 253– 257. Bibcode : 2003Chmsp..52..253F . doi : 10.1016/S0045-6535(03)00037-7 . PMID 12729709 . 
  15. ^ブレア・タイラー、マーサ（1995年）『Look Before You Build（建築前に確認する）』ワシントン：米国政府印刷局。
  16. ^ 「技術速報 C41」（PDF） .富士フイルム. 2020年8月14日時点のオリジナル（PDF）からのアーカイブ。

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