JPS6025784B2 - カ−ル発生量を抑制した記録用紙 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、カールの発生量を抑制した記録用紙に関し
、特に定着用斜交ロールを用いる圧力定着方式の磁気記
録法または静電記記録法に用いるに適したカール発生量
を抑制した記録紙であって、式渋く２６Ｍ。

−１０〔式中、Ｗは紙のメートル坪量（夕／〆）ｐは紙
の密度（タ′で） Ｇは湊れ自由減衰振動法で測定した動的剛性率（ダイン
／地）〕であることを特徴とする記録用紙に関している
。

磁気記録法または静電記録法の圧力定着方式は、記録媒
体から紙に転写されたトナーまたは紙に形成した潜像を
現像したトナーを、紙とともに一対の加圧斜交ロ−ル間
を通過させ、トナー粒子・をニップ圧により強制的に紙
中に侵入させて定着させる方式である。この方式は、加
熱ロールによりトナ−を溶融定着する方式に比較すれば
、定着に要するエネルギーが４・さく、待ち時間を要せ
ず、火災の危険がなく、機器の保全不要等の長所を有し
ている。この場合、斜交ロールを用いる理由は、次の通
りである。第１図および第２図において、一対の下部駆
動金属ロール１および上部従動金属ロール２は、その軸
が２ｏ以下の４・ごな角度、一般に１．５ｏで斜交し、
紙３は交叉角の中心線ｘ−ｘと直角に通過させられる（
図面では、交叉角は説明の便宜上大きくしてある）。

ロールを斜交したために、紙はその幅方向に均一に圧力
を加えられ、ロールにクラウンを設けた場合と同様の効
果があり、この結果トナ−は紙に均一に附着する。同時
に、紙はロールニップの通過中、ロール中心部から端部
に向って伸ばされ、雛の発生が防止される。しかし、こ
のような斜交ロールを用いると、ロール通過後記鏡用紙
の四隅にカールが発生し、カールが大きくなると記録後
の搬走性を悪くし、かつソーテイング作業において支障
を生ずる欠点がある。

したがって、カールの発生を抑制した記録紙に対する要
望が高くなっている。本発明者等は、カール発生の原因
、機構について種々検討し、その結果紙の密度および動
的弾性率を高くすることにより、カールの発生を一定の
大きさ以下に抑制できることを見出し、この知見に基づ
いてこの発明を完成した。斜交ロールに紙を通すと、紙
はロールニップ通過後、ニップへの進入方向に対し角度
◇だけその進行方向が変化する。

このときの屈折角は、次式により与えられる：ねｎ少＝
〔（１；器で）２−１〕‐す （式中、Ｊはニップ通過後紙の屈折した角度、１はロー
ルの長さの１／２、公はロールの直径、 ２のまロールの斜交角） この式に実際のロールの長さ、直径および斜交角の値を
代入して計算すると、０と】との間にはほぼ一定の比例
関係が成立する、即ちグラフにしたとき両者の間に直線
関係が成立する。

このことは、１の値が大きくなる程、即ちロールの交叉
中心よりロール端部に向うにつれて、少も大きくなり、
紙の両端部が最大の屈折をすることを意味している。ま
た交叉点を中心として、その両側でロールの配置は逆の
関係であるから、紙の屈折も互に逆方向となる。紙の屈
折により、ロールにロえこ 力Ｐの分力として、屈折時に屈折方向およびその反対方
向にそれぞれＰｓｉｎＪが生じる。

この分力Ｐｓｉｎ必ま、通常の平行ロール対の場合の駆
動力の伝達および摩擦抵抗により紙層内部に生ずるずり
力以外の新しいずり力として作用する。前述の通り、斜
交ロールの場合、屈折角？はロールの交叉中心では０、
カール端部に向う程大きくなるので、このずり力Ｐｓｊ
ｎ０も中心部では０でカール端部に向って次第に大きく
なる。このずり力により、紙の表面と裏面とには、大き
さは等しいが方向が逆の応力が作用することになる。こ
の状態のベクトルを紙の表面および裏面について、それ
ぞれ第３図ないし第５図で示してあり、ａｂｃｄおよび
ｅｆ述は紙の表面および裏面の四隅を示し、ｐｑおよび
ｕｖは、それぞれニップ中心下のｘ−ｘ方向の線を示す
。図より明らかなように、紙の側面ａｂｆｅにいて観察
すると、表面ではａｂ方向に、裏面ではｆｅ方向にそれ
ぞれ張力が生じる。

この結果、紙端ａには縮みが生じ、一方反対側の紙端ｅ
には伸びが生じ、紙は上向きのカールが生じる。同様に
して、紙端ｂでは伸びが、紙撚ｆでは縮みが生じ、この
隅では下向きのカールが生じる。反対の側面では、総点
ｃ，ｇでは上向きの、端点ｄ，ｈでは下向きのカールが
それぞれ生じることになる。結局、紙の対角線ａｃおよ
びｄｂ方向の両端では、それぞれ方向が同一で、総点ａ
とｂおよびｄとｃではそれぞれ逆方向のカールとなり、
プロペラカールが発生する。以上は紙の側面について観
察したが、紙の内部断面においても、上記の通りニップ
の交叉中心即ち紙の中心から両側に向う距離に比例して
増加する応力により、側面におけるのと同様な原理でそ
れぞれ伸びと縮みが生じ、これらの効果は集約された形
で紙端に現れる。もし、紙が均質であれば、紙の四隅で
発生するカールの大きさは、方向は違っていても、その
絶対値は等しいことになる。しかし、実際には紙の繊維
酉己向による縦および横方向の性質差および表裏の差に
より、現実に発生するカールの大きさは異なっている。
特に対角線両端の同方向の一組のカール（上向きまたは
下向き）は、その大きさの差は小さい。しかし、紙の左
右両端の逆方向の一組のカールは、その大きさは著るし
く異っている。もし、上向きのカールが大きければ、下
向きのカールは小さ〈甚しいときは０になり、これは逆
方向のカールについても同様である。以上により、圧力
定着方式では、用いる斜交ロールの機構上必然的に生ず
る紙の表裏に加えられるずり力に起因して、記録紙の四
隅にプロペラカールが発生するのは避けられず、しかも
カールの大きさはずり変形の量に対応していることは明
らかであ。したがって、カールを抑制するためには、ず
り変形の小さな紙を用いればよいことになる。紙のずり
変形は、直接測定する方法もあるが、複雑である。

簡便のため、本発明者等は、擬れ振子の自由減衰振動を
用いて、間接的方法で紙の動的剛性率（ずり弾性率）を
求めた。この方法は、第６図に示したように、ストリッ
プ丈紙片Ｓを一対の固定ジョゥＪ，と円盤状慣性体１に
固定したジョウＪ２との間に固定し、慣性体１の上端中
央に取付けたピアノ線Ｗは滑車を介し、一定の荷重を加
え軸方向に緊張結合した振動系で測定する。この系を一
定温度の下に置き、慣性体を偏位させ紙片の上端に振れ
角（一般に約１００）を与え、次いで慣性体を解放して
自由にすると減衰振動が生じる。記録される対数出力波
形から対数減衰率とこれに対応する振動周期を測定する
。なお、一般に振動系は、真空中に保持して測定するが
、この発明では、圧力定着方式におけるカール発生に擬
するために、常圧で測定を行った。このときに得られる
減衰曲線から、紙片の動的剛性率Ｇは、次式により算出
する。

Ｇ＝〔左（１−ｏ‐年）Ｗｔっ‐１〔（４中２学２）Ｉ
Ｑ−ｋ。

〕〔式中Ｌは試料紙片のジョウ間の長さ、（仇）、ｗは
試料紙片の幅、（仇）、ｔは試料の厚さ（弧）、 Ｑは対数減衰率、 Ｌは慣性体の慣性能率（夕・地） Ｔはのこ対応する振動周期（ｓｅｃ） ｋｏはピアノ線の擦れ定数（ダイン・功）〕式の右辺第
１項は、試料の形状因子を示し、第２項は試料紙片の剛
性係数を示している。

本発明者等は、カールの大きさと紙の物性との関係を種
々の角度から鋭意検討し、研究の結果、カールの大きさ
とＷ／ｐＧ（Ｗ、ｐおよびＧは前記の通り）との間に極
めて良好な比例関係が成立することを見出した。

第７図は、機軸にＷ／ｐＧ×１０‐ｌｏを、縦軸にＡ列
４判の紙を斜交ロールに通したときの対角線方向のカー
ル高さ（柵）の大きな方の一組の平均値をプロツトした
グラフである。図より明らかなように、両者の間には、
直線関係が成立し、カールを小さくするためには、Ｗ／
ｐＧを４・さくすればよいことになる。しかし、カール
を完全に０とすることは事実上不可能であり、実際は複
写後の取扱いにおいて、支障を生じない一定の限界以下
にカールの大きさを抑制することで満足せざるを得ない
。この限界値について、実際の圧力定着方式の記録機器
について種々検討した結果、対角線方向の大きい方のカ
ールの平均高さが２仇奴以下であれば、紙の搬走性、ソ
ーティング特性等が満足できて、その後の処理、取扱い
に支障のないことが確認された。カールの高さ２仇机こ
対応するＷ／ｐＧの値は、第７図より２６．１×１０‐
１０である。したがって、次の条件を有する紙は、斜交
ロールを用いる圧力定着方式におけるカールの発生を抑
制できる：器＜２６・ＩＸＩ。

−１０〔式中Ｗは紙のメートル坪量（タ′〆） ｐは紙の密度（夕／泳） Ｇは陳れ自由減衰振動法で測定した動的剛性率（ダイン
／仇）〕Ｗ／ｐＧの絶対値を４・さくするためには、Ｗ
を４・さくし、かつｐおよびＧを大きくすればよいこと
は明らかであ。

一般に、記録性および搬走性等の点から、記録紙として
は坪量（Ｗ）６０〜７０夕／あのものが用いられ、これ
より軽量の紙は好ましくない。一方、紙の密度（ｐ）は
、抄紙工程で脱水後の湿式をさらに加圧緊密化する、乾
燥後のマシンカレンダー処理を強化するおよびオフマシ
ンでのスーパーカレンダー処理を強化する公知手段を単
独または絹合せて用いることで、容易に高くすることが
できる。また紙の動的剛性率（Ｇ）は、密度の増大とと
もに大きくなることが、実験により確認されたので、紙
の密度を大きくすればＷ／ｐＧの絶対値は小さくなる。
したがって、この発明の目的は、緑紙および／または乾
燥紙を加圧して緊密化することで達成できる。

この発明を、以下の実施例でさらに詳細に説明するが、
実施例中の動的剛性率およびカールの大きさの測定法は
、次の通りである。

動的剛性率の測定 記録機器での通紙方向を長さ方向とした幅ＩＱ岬のスト
リップ片を試料Ｓとした。

第６図に示したタイプの株式会社レスガ製作所製擬れ自
由減衰型粘弾性測定装置ＲＤ−１０Ｍ型を用い、取付け
チャックＪ，，Ｊ２間に測定長８仇豚で正確に固定し、
慣性能率Ｌ＝２．８０×１ぴ夕・めの慣性体を取付ける
。用いたピアノ線Ｗは、擦り係数ｋｏ＝１．８０×１ぴ
ダィン・ｃｍを有し直径０．２側、長さ７３側であった
。常圧、室温で起動コイルにより振動を開始させた。記
録された対数出力波形から対数減衰率Ｑおよび周期Ｔ（
秒）を求め、これに基き前記式により動的剛性率Ｇを計
算した。カールの測定 直径６仇廠、長さ２１０肋のスチールロール２本を、斜
交角１．５ｏで上下に重ね、上部ロール両端のばねによ
り、ロールニツプに圧力を加えた。

下部ロールを駆動した。Ａ列４判の紙を、紙の縦方向を
通級方向として斜交ロールのニップ間を通した。四隅に
発生したカールの中で、対角線方向で大きい方の一組で
、水平面から紙端までの距離を測定し、その平均値をカ
ールの高さ（肌）とした。なお紙の密度は、ＪＩＳＰ８
１１３により、坪量および厚さから算出した。

実施例 １ 北海道産ＬＢＫＰ６０／ユーカリＢＫＰ４０の混合パル
プを、４３０私ＣＳＦまで叩解し、サイズ剤および硫酸
バン士をそれぞれ対パルプ０．４％および１％、タルク
を紙中灰分１２％となるように添加し、テストマシンで
坪量６５タ′〆の上質紙を抄造し、３％酸化デンプン溶
液で、サイズプレスにより表面サイズした。

マシンカレンダーの線圧１０２０３５および４０ｋ９′
伽でトそれぞれ密度０．６５０．７００．８０および０
．８３夕／地の４種類の紙を得た。動的剛性率およびカ
ールの高さを測定し、結果を第１表に示した。

第１表 上記より、紙の坪量がほぼ一定の場合、密度ｐおよび動
的剛性率Ｇが増加すればトＷ／ｐＧ）は低下し、その値
が２３．５×１０‐１０以下であれば、カール高さは所
望の２０肋以下となった。

これに対し、Ｗ／ｐＧ＝３３．０×１０‐１０の試料Ｎ
ｏ．１は、カール高さが許容範囲２批奴を越えた。灰分
量１２％の場合、試料ＮＯ．３およびＮＯ．４が、特に
好適であった。実施例 ２ 別々に叩解した国内産ＬＢＫＰ８５／輸入ＮＢＫＰ１５
の総０の‘ＣＳＦの混合紙料に、ロジンサイズ０．５％
、硫酸バン士１％（何れも対パルプ）およびタルク９０
／二酸化チタン１０を灰分量２４％で添加し、テストマ
シンで７０９／あの紙を抄造し、マシンカレンダーで線
圧１５ｋ９／弧で処理した（試料ＮＯ．５）。

さらにスーパーカレンダーの圧力計の読み２５ｋ９／め
で１回（試料Ｎｏ．６）および２回（試料ＮＯ．７、お
よび４０ｋ９′ので５回（試料Ｎｏ．８）で処理し、密
度それぞれ０．７００．斑、０．班および１．０３夕／
地の４種類の紙を得た。動的剛性率Ｇおよびカール高さ
を測定し、結果を第２表に示した。

第２表 この実施例でも、紙を加圧して高密度にすれば、Ｗ／ｐ
Ｇが低下し、カール高さが減少した。

しかし、紙の灰分含有量を大きくすると、動的剛性率Ｇ
の上昇割合は低くなり、紙の密度向上によるカール高さ
減少の効果は、比較的小さくなることが判明した。実施
例 ３ 実施例１の紙料に、合成サイズ剤０．１％、カチオン性
デンプン０．３％、歩留り向上剤０．０１％（何れも対
パルプ）および炭酸カルシウムを灰分量８％で添加し、
坪量６５夕／枕を目標として、テストマシンで中性抄造
した。

線圧１５ｋ９′肌でマシンカレンダー処理し（試料Ｎｏ
．９）、さらにゲージ読み２５ｋ９′めで１回（試料Ｎ
ｏ．１０）および２回（試料Ｎｏ．１１）スーパーカレ
ンダー処理した。結果を、第３表に示した。第３表 第３表より、炭酸カルシウム内添、中性紙の場合は、紙
を一層高密度にする必要があり、０．８１夕／地でも所
望のカール高さ以上であった。

試料Ｎｏ．１１が、給紙、排紙性およびトナーの転写、
定着性が良好であった。実施例 ４実施例１の紙料にサ
イズ剤０．５％、硫酸バン土１％（何れも対パルプ）お
よびタルクを灰分量６％で添加し、テストマシンで抄造
後、マシンカレンダーで線圧２０ｋ９／仇で処理して密
度０．７４夕／地の基紙を得た。

カオリン１０礎都、ＰＶＡ８部および高分子系導電剤８
碇都を含み、固形分濃度１５％の導電処理組成物を、テ
ストコーターにより基紙の両面に合計約７夕／あの割合
で塗布した。

導電処理紙（試料Ｎｏ．１２）と導電処理紙のスーパー
カレンダー処理を線圧５０ｋｇ／肌（試料Ｎｏ．１３）
および１５０ｋ９／仇（試料Ｎｏ．１４）で行った３種
類の紙に、テストコーターで誘電体層の仕上げ塗工を行
った。塗工液は、メチルメタクリル酸ェステルースチレ
ン共重合体に対し、炭酸カルシウムおよび無水ケイ酸の
微粉末をそれぞれ３５％および５％添加し、固形分濃度
２０％のもので、約６タ′〆を塗工した。結果を、第４
表に示した。第４表 導電層および誘導体層を有する静電記録紙においても、
Ｗ／ｐＧ＜２６．１×１０‐１０のときカール高さが２
＆奴以下という関係は成立した。

誘電体層の平滑化の目的だけでなく、高密度によるカー
ル抑制のためにも、紙の緊密化処理は必要である。上記
実施例より、カール高さ２物奴以下を達成するためには
、紙を緊密化してＷ／ｐＧ＜２６．１×１０‐１０の条
件を満足させ、紙の密度は一般に約０．７５夕／地位好
ましくは０．８タ′地より高くし、場合によっては約１
．０タ′地以上にすればよいことが判明する。これは、
従来の記録紙が例えば灰分量１０％で密度０．６〜０．
８夕／塊であったのとは対照的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧着ロール間を紙が通過する状態を示す平面図
、第２図は第１図の１−１線に沿った断面図、第３図お
よび第４図は、それぞれ紙の表面および裏面に加えられ
る力の状態を示す、第５図は紙の斜面図、第６図は擦れ
自由減衰振動を測定する装置の正面図、第７図はカール
高さとＷ／ｐＧとの関係を示すグラフである。 １・・・・・・下部駆動金属ロール、２・・・・・・上
部従動金属ロール、３・・・・・・紙、Ｓ・・・・・・
ストリップ状紙片、Ｊ．・・・・・・固定ジョウ、１・
・・・・・円盤状慣性体、し・・・・・ジョウ、Ｗ……
ピアノ線。 第ノ図 繁２図 集う図 繁４図 第５図 繁る図 傘ァ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 次式で示される性質を有することを特徴とする圧力
   定着方式用の記録用紙：Ｗ／（ρＧ）＜２６．１×１０
   ＾−＾１＾０〔式中、Ｗは紙のメートル坪量（ｇ／ｍ＾
   ２）ρは紙の密度（ｇ／ｃｍ＾３）Ｇは捩れ自由減衰振
   動法で測定した動的剛性率（ダイン／ｃｍ＾２）〕