CN101265679B - 电子照相用转印纸 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电子照相用转印纸,所述电子照相用转印纸包含纸浆纤维和用于产生大巴克豪森效应的磁性材料。平均脱湿速度S1a(5张纸的脱湿速度S1的平均值(质量%/秒))为0.15以下。所述脱湿速度S1由(W1a-W1b)/30表示。此处,W1a代表调湿后的纸的含水率(质量%),W1b代表在将调湿后的所述纸在80℃的环境中放置30秒以进行脱湿处理后的所述纸的含水率(质量%)。
Description
技术领域
本发明涉及电子照相用转印纸,所述电子照相用转印纸用于通过常用的记录材料(如调色剂和墨水)进行的印刷操作,并包含用于发出可被检测装置检出的信号的磁性材料。
背景技术
诸如纸币和有价证券等特殊文件中的防伪是极为重要的。为防止这样的特殊文件被伪造,迄今已知有在特殊文件中放入或包埋可通过磁信号检测器检出的由磁性材料等制成的金属纤维的技术(日本特开平10-143708号公报和特开平7-32778号公报)。
另一方面,计算机、复合机和计算机网络的普及使得能够易于从大量信息中获取所需的信息,并将获取的信息印刷或复印。因此,将由非法复印或印刷机密信息而得到的印刷品带走导致了严重的机密信息泄漏问题的发生。因而,为了防止这种非法复印或印刷有机密信息的印刷品被带走而导致的机密信息泄漏,已经提出了强化信息安全性的各种装置和方法。
例如,已经提出了下述方法来强化信息的安全性:即组合使用包含能够记录固有识别信息的磁性材料的印刷纸,和通过读取固有识别信息来判断在印刷纸上印刷的固有信息的正当性的信息读取装置(日本特开2004-284053号公报和特开2004-285524号公报)。
发明内容
在上述用于防伪的特殊文件和印刷纸中,将诸如金属纤维等磁性材料放入或包埋在纸中。此处,在所述磁性材料具有大巴克豪森效应的情况中,可由检测装置利用该效应检测来源于磁性材料的脉冲信号,从而确认纸的存在。然而,当通过电子照相法在包含具有大巴克豪森效应的磁性材料的纸上形成图像时,图像刚刚形成后脉冲信号会暂时弱化,结果,纸的存在的检出精度降低。
本发明的目的是解决上述问题。即,本发明的目的是提供一种电子照相用转印纸,即使在刚刚通过电子照相法形成图像后也能够抑制纸的检出精度的下降。
上述目的可通过提供本发明的记录介质得以实现。即,本发明提供以下方案。
本发明的电子照相用转印纸的第一方案,该电子照相用转印纸至少包含纸浆纤维和用于产生大巴克豪森效应的磁性材料,其中,该电子照相用转印纸的如下定义的平均脱湿速度S1a为0.15以下:
[所述平均脱湿速度S1a(质量%/秒)是指5张纸的脱湿速度S1的平均值,此处所述脱湿速度S1是指由下式(1)代表的值]:
式(1) 脱湿速度S1=(W1a-W1b)/30:
[在式(1)中,W1a代表在23℃/50%RH(相对湿度)的环境中将纸调湿12小时以上后所述纸的含水率(质量%),W1b代表将在23℃/50%RH的环境中调湿12小时以上之后的所述纸在80℃的环境中放置30秒以进行脱湿处理后的所述纸的含水率(质量%),式中分母所示的常数代表所述脱湿处理需要的时间(30秒)]。
本发明的电子照相用转印纸的第二方案,该电子照相用转印纸至少包含纸浆纤维和用于产生大巴克豪森效应的磁性材料,其中,该电子照相用转印纸的如下定义的平均吸湿速度S2a为0.045以上:
[所述平均吸湿速度S2a(质量%/秒)是指5张纸的吸湿速度S2的平均值,此处所述吸湿速度S2是指由下式(2)代表的值]:
式(2) 吸湿速度S2=(W2b-W2a)/30:
[在式(2)中,W2a代表在10℃/15%RH的环境中将纸调湿12小时以上后所述纸的含水率(质量%),W2b代表将在10℃/15%RH的环境中调湿12小时以上之后的所述纸在28℃/85%RH的环境中放置30秒以进行吸湿处理后的所述纸的含水率(质量%),式中分母所示的常数代表所述吸湿处理需要的时间(30秒)]。
本发明的电子照相用转印纸的第三方案是如第一或第二方案中任一方案所述的电子照相用转印纸,其中,所述电子照相用转印纸的由下式(3)定义的吸脱湿速度比R为0.3以上:
式(3) 吸脱湿速度比R=|平均吸湿速度S2a/平均脱湿速度S1a|:
[在式(3)中,所述平均脱湿速度S1a(质量%/秒)是指5张纸的脱湿速度S1的平均值,此处所述脱湿速度S1是指由上式(1)代表的值,所述平均吸湿速度S2a(质量%/秒)是指5张纸的吸湿速度S2的平均值,此处所述吸湿速度S2是指由上式(2)代表的值]。
本发明的电子照相用转印纸的第四方案是如第一至第三方案所述的电子照相用转印纸,其中,所述磁性材料是长度为10mm~430mm且直径为10μm~90μm的丝线状磁性材料。
本发明的电子照相用转印纸的第五方案是如第一或第三方案所述的电子照相用转印纸,其中,施加了用于抑制纸的厚度方向上的水分移动的处理。
本发明的电子照相用转印纸的第六方案是如第一或第三方案所述的电子照相用转印纸,所述电子照相用转印纸包括至少包含所述纸浆纤维和所述磁性材料的层,和含有阻挡材料的阻挡层,其中,在所述至少包含纸浆纤维和磁性材料的层的两面配置所述阻挡层。
本发明的电子照相用转印纸的第七方案是如第一至第三方案中的任一方案所述的电子照相用转印纸,其中,在23℃/50%RH的环境中调湿12小时以上之后的所述纸的含水率为4.0质量%~7.0质量%。
本发明的电子照相用转印纸的第八方案是如第一或第三方案所述的电子照相用转印纸,其中,施加了用于改善保湿性的处理。
本发明的电子照相用转印纸的第九方案是如第一或第三方案所述的电子照相用转印纸,所述电子照相用转印纸包含保湿剂,其中,相对于100质量份的所述纸浆纤维,所述保湿剂的含量为大于0质量份且小于或等于50质量份。
本发明的电子照相用转印纸的第十方案是如第一至第三方案中的任一方案所述的电子照相用转印纸,所述电子照相用转印纸包括含有所述纸浆纤维和所述磁性材料的纸基材,其中,所述纸基材包括三层的纸基材层。
本发明的电子照相用转印纸的第十一方案是如第十方案所述的电子照相用转印纸,其中,布置在纸的厚度方向的中央的纸基材层包含所述磁性材料。
本发明的电子照相用转印纸的第十二方案是如第十方案所述的电子照相用转印纸,其中,所述布置在纸的厚度方向的中央的纸基材层的Stockigt施胶度为40秒以上,在所述布置在纸的厚度方向的中央的纸基材层的两面配置的纸基材层的Stockigt施胶度为35秒以下。
根据本发明的电子照相用转印纸的第一方案,可以提供一种即使在刚刚通过电子照相法形成图像后也能够抑制纸的检出精度下降的电子照相用转印纸。
根据本发明的电子照相用转印纸的第二方案,可以提供一种即使在刚刚通过电子照相法形成图像后也能够抑制纸的检出精度下降的电子照相用转印纸。
根据本发明的电子照相用转印纸的第三方案,可以提供一种即使在刚刚通过电子照相法形成图像后也能够更有效地抑制纸的检出精度的下降的电子照相用转印纸。
根据本发明的电子照相用转印纸的第四方案,可以提供一种能够充分产生大巴克豪森效应,并且有效地抑制磁性材料突出或暴露在纸的表面上的电子照相用转印纸。
根据本发明的电子照相用转印纸的第五方案,可以提供一种即使在刚刚通过电子照相法形成图像后也能够抑制纸的检出精度下降的电子照相用转印纸。
根据本发明的电子照相用转印纸的第六方案,可以提供一种即使在刚刚通过电子照相法形成图像后也能够抑制纸的检出精度下降的电子照相用转印纸。
根据本发明的电子照相用转印纸的第七方案,可以提供一种在通过电子照相法成像时能够获得优异图像的电子照相用转印纸。
根据本发明的电子照相用转印纸的第八方案,可以提供一种即使在刚刚通过电子照相法形成图像后也能够抑制纸的检出精度下降的电子照相用转印纸。
根据本发明的电子照相用转印纸的第九方案,可以提供一种即使在刚刚通过电子照相法形成图像后也能够抑制纸的检出精度下降的电子照相用转印纸。
根据本发明的电子照相用转印纸的第十方案,可以提供一种包含具有三层构成的纸基材的电子照相用转印纸。
根据本发明的电子照相用转印纸的第十一方案,可以提供一种电子照相用转印纸,所述电子照相用转印纸在该纸中的相比纸表面更靠内的位置包含磁性材料。
根据本发明的电子照相用转印纸的第十二方案,可以提供一种能够减小平均脱湿速度S1a并抑制调色剂转印不良的发生的电子照相用转印纸。
附图说明
将基于下列附图对本发明的示例性实施方式进行详细描述,其中:
图1是显示成像前后从纸中检测到的脉冲信号的强度变化的一个实例的图;
图2A~2C是描述大巴克豪森效应的说明图,其中:
图2A是显示B-H特性的图;
图2B是显示在通过励磁线圈产生交变磁场的情况中检测线圈中产生的电流的图;其中上图的纵轴表示矫顽力,下图的纵轴表示电流,上图及下图中的横轴表示时间;
图2C是显示由检测线圈检测到的电流的图;其纵轴表示电流,其横轴表示时间;
图3A~3C是显示用于实施例的评价的检测门的构成的示意图;
图3A是所述检测门的正视图;
图3B是构成所述检测门的检测装置的侧视图(从图3A中的箭头X方向观察);
图3C是构成所述检测门的检测装置的俯视图(从图3A中的箭头Y方向观察)。
具体实施方式
<刚刚形成图像后的脉冲信号输出的暂时下降>
为了即使在刚刚通过电子照相法成像后也能够确认纸的存在,本发明的发明人认真地研究了下述现象:当通过电子照相法在包含具有大巴克豪森效应的磁性材料的纸上形成图像时,在刚刚形成图像后一时难以检出脉冲信号。
本发明人首先调查了成像前后从纸中检测到的脉冲信号的强度变化。结果发现脉冲信号的强度发生如图1中所示的变化。
图1是显示成像前后从纸中检测到的脉冲信号的强度变化的一个实例的图。图1中,横轴表示时间;纵轴表示检出的脉冲信号的强度;符号A表示的区间是指定影前的状态;符号B表示的区间是指定影过程中的状态(纸在通过定影机的同时被加热的状态,耗时约数十毫秒至数百毫秒);符号C表示的区间是指定影后(形成图像后)的状态。此外,符号ND表示的区间是指难以由检测装置检出脉冲信号的状态(或脉冲信号强度处于或低于预定水平以致被检测装置识别为“纸不存在”的状态)。
此外,实线表示检测装置的检测区域内的一个特定点的脉冲信号强度随时间的变化(符号B显示的区间内的实线表示预测值),由符号L所示的长短交替的点划线表示检测装置的检测区域内的一个特定点的可检出的脉冲信号的最小强度(或者以下所述的强度:处于该强度时,由检出的脉冲信号强度判断纸存在或不存在,在判断已检出纸之后,发出诸如警报音等检出信号)。尽管区间ND的存在与否及其长度取决于检测装置的构成,但通常它们随检测装置的检测区域内的位置而变。
从图1中显而易见的是,在检测装置的检测区域内的一个特定点,脉冲信号强度在定影过程中急剧降低至检出极限强度(或检出判定强度)以下。然后,在定影后逐渐增大(恢复),并在短时间后(经过区间ND后)再次升至检出极限强度(或检出判定强度)水平以上。因此,在定影后片刻间,当希望通过检测装置确认形成有图像的纸的存在时,在检测区域中产生不可检出纸的区域。
例如,通过设定检出极限强度(或检出判定强度)以便能够在即使刚刚形成图像后脉冲信号强度显示极小值的时间点检出纸,可以抑制刚刚通过电子照相法在包含磁性材料的纸上成像后的纸的检出精度的下降(检出概率的降低和/或检测区域内的不可检测区域的增大)。然而,实际上由于噪声检测信号也在增大,这会导致检测装置的操作误差增多。此外,需要改进检测装置的规格以便能够检出弱脉冲信号,这也是不实用的。还可考虑将大量磁性材料加入纸中的方法;不过,纸的表面会出现由磁性材料导致的凹凸,因此在成像时易于发生由这些凹凸造成的转印缺陷。
因而,从这样的观点考虑时,用于改善检测的最有效的方法是:(1)对定影时的脉冲信号强度下降进行抑制的方法和(2)对定影后的脉冲信号强度增加(恢复)进行促进的方法。
定影时,包含磁性材料的纸被处于加热状态的诸如定影辊等定影部件加热。由于纸中含有的大量水分通过加热而快速蒸发从而导致纸脱湿,因此纸中发生收缩应力。定影后,纸逐渐吸收大气中的水分直至纸的含水量达到平衡状态,定影时产生的纸的收缩应力逐渐缓和。
伴随定影前后纸的脱湿-吸湿变化的收缩应力的急剧发生以及随后的缓慢缓和过程倾向于与图1中显示的脉冲信号强度变化的过程一致。因此,本发明人提出纸中产生的收缩应力影响磁性材料从而产生图1中显示的脉冲信号强度的变化。即,可以推定,随着纸中快速产生大量的收缩应力,同样施加至磁性材料的应力导致脉冲信号强度的剧减。然后,如果已产生的收缩应力逐渐缓和,施加至磁性材料的应力也可以逐渐缓和。可以推定脉冲信号强度可由此逐渐恢复。
因而,本发明人提出(1)对于抑制在定影时的脉冲信号强度的下降,抑制由定影时的加热导致的纸的脱湿是重要的,由此实现下述的本发明的第一方案。另外,本发明人提出(2)对于促进在定影后的脉冲信号强度的增加(恢复),使定影后的纸快速吸收大气中的水分是重要的,由此实现后面描述的本发明的第二方案。
<电子照相用转印纸>
-第一方案-
本发明的第一方案的电子照相用转印纸(“电子照相用转印纸”以下可称为“转印纸”或“纸”)至少包含纸浆纤维和用于产生大巴克豪森效应的磁性材料(下面,所述磁性材料可简称为“磁性材料”),其中,平均脱湿速度S1a约为0.15以下。
所述平均脱湿速度S1a(质量%/秒)是指5张纸的脱湿速度S1的平均值,此处所述脱湿速度S1是指由下式(1)代表的值:
式(1) 脱湿速度S1=(W1a-W1b)/30:
[在式(1)中,W1a代表在23℃/50%RH的环境中将纸调湿12小时以上之后所述纸的含水率(质量%),W1b代表将在23℃/50%RH的环境中调湿12小时以上之后的所述纸在80℃的环境中放置30秒以进行脱湿处理后的所述纸的含水率(质量%),式中分母所示的常数代表所述脱湿处理需要的时间(30秒)]。
式(1)中所示的W1a是指“100×(将纸在23℃/50%RH的环境中调湿12小时以上之后所述纸的质量-所述纸的绝对干质量)/所述纸的绝对干质量”,W1b是指“100×(脱湿处理后的纸的质量-所述纸的绝对干质量)/所述纸的绝对干质量”。
此处,炉(商品名:DVS 401,由Yamato科学株式会社制造)用于纸的脱湿处理,脱湿处理时将23℃/50%RH的空气加热至80℃。
此外,所述纸的干质量如下获得:在105℃的炉(商品名:DVS 401,由Yamato科学株式会社制造)中将纸加热5小时以上,然后将纸置于干燥器中放热30分钟,放热处理后测定纸的质量。
各条件下处理过的纸的质量使用天平(商品名:AB204S,由METTLER-TOLEDO K.K.制造)测定,用于一系列测定和评价的纸的尺寸为A4大小。
所述平均脱湿速度S1a为约0.15质量%/秒以下,优选为约0.14质量%/秒以下。
当所述平均脱湿速度S1a大于约0.15质量%/秒时,纸中产生的收缩应力会由于定影时纸中水分的急剧蒸发而增大,从而导致脉冲信号强度的显著下降。在该情况中,不能抑制刚刚成像后纸的检出精度的下降。
另一方面,所述平均脱湿速度S1a的下限尽管不受特别限制,但为避免纸本身的制造困难等,实用上优选为约0.08质量%/秒以上,更优选约0.10质量%/秒以上。
此处,所述平均脱湿速度S1a表示纸被加热时的脱湿特性,具体地说,是以由式(1)所示计算得到的脱湿速度S1的平均值的形式得到。
在式(1)中,W1a表示处于定影前的状态(图1所示的实例中,由区间A显示的状态)的纸的含水率,测定W1a时的调湿条件(23℃/50%RH)假定为配置成像装置的一般环境。
此外,W1b表示刚刚结束定影后的状态(图1所示的实例中,区间B与区间C之间的边界位置的状态)下的纸的含水率的模拟再现值。
用于获得W1b的脱湿条件(80℃、30秒的脱湿处理)是比普通定影条件的温度更低且时间更长的条件。这是因为,考虑到例如将纸由定影装置转移至测定装置所花费的时间时,极难对刚刚实施普通定影处理后的纸中的含水率进行再现性良好的测定。因而,本发明人合理假定能够提供定影时的脱湿状态的模拟再现值的适宜的脱湿条件为80℃、30秒。
即,将脱湿温度设定为80℃的理由是,由于定影时纸内部与纸表面之间产生的温差而导致纸的整体温度低于定影温度,推测纸的整体温度为约80℃。
此外,将脱湿时间设定为30秒的原因如下。首先,定影时的加热操作是通过将也用作热源的定影部件与纸接触而进行的直接加热(固体接触加热)。因而,将预定量的热能施加至纸的操作仅需要很短的时间。另一方面,获得W1b时的脱湿条件包括在炉中的间接加热。因而,为了施加尽可能接近在定影时施加至纸的总热能的热能,需要比定影时间更长的时间。考虑到确保测定值的再现性时,优选较长的加热时间。然而,如果加热时间过长,有可能导致进行脱湿处理时的纸的脱湿特性与进行定影时的纸的脱湿特性之间存在偏差。鉴于此,本发明人除了上面提及的原因之外为确保测定值的再现性将调湿时间设定为30秒。
用于控制平均脱湿速度S1a为约0.15以下的方法的实例通常包括但不具体限于:改善纸的保湿性的方法,和抑制纸厚度方向的水分移动和扩散的方法。
前一种方法的实例包括将保湿剂加入纸中。后一种方法的实例包括设置阻挡层的方法,该阻挡层具有抑制纸厚度方向上的水分扩散的功能,其用于即使在定影时的加热处理下也将纸的保湿性维持在尽可能高的水平;以及增大纸(至少为含有磁性材料的层)的Stockigt施胶度的方法。这些方法将在后面进行详细描述。
-第二方案-
本发明的第二方案的电子照相用转印纸至少包含纸浆纤维和用于产生大巴克豪森效应的磁性材料,该电子照相用转印纸具有的平均吸湿速度S2a约为0.045以上。
所述平均吸湿速度S2a(质量%/秒)是指5张纸的吸湿速度S2的平均值,此处所述吸湿速度S2是指由下式(2)代表的值:
式(2) 吸湿速度S2=(W2b-W2a)/30:
[在式(2)中,W2a代表在10℃/15%RH的环境中将纸调湿12小时以上之后所述纸的含水率(质量%),W2b代表将在10℃/15%RH的环境中调湿12小时以上之后的所述纸在28℃/85%RH的环境中放置30秒以进行吸湿处理后的所述纸的含水率(质量%),式中分母所示的常数代表所述吸湿处理需要的时间(30秒)]。
式(2)中所示的W2a是指“100×(在10℃/15%RH的环境中将纸调湿12小时以上后所述纸的质量-所述纸的绝对干质量)/所述纸的绝对干质量”,W2b表示“100×(吸湿处理后的纸的质量-所述纸的绝对干质量)/所述纸的绝对干质量”。
用于测定绝对干质量的纸的处理方法、该纸的质量的测定方法和用于一系列测定及评价的纸的大小与式(1)中所示的相同。
所述平均吸湿速度S2a为约0.045质量%/秒以上,优选为约0.05质量%/秒以上。
如果所述平均吸湿速度S2a小于约0.045质量%/秒,则大气中的水分不能被定影后的纸吸收,难以缓和定影时纸中产生的收缩应力,导致脉冲信号强度的增大(恢复)的显著延迟。结果,不能抑制刚刚成像后的纸的检出精度的下降。
另一方面,平均吸湿速度S2a的上限值尽管不受特别限制,但为避免纸本身的制造困难等,实用上优选为约0.10质量%/秒以下,更优选约0.09质量%/秒以下。
此处,平均吸湿速度S2a表示处于低含水率的状态(如刚刚定影后)的纸的吸湿特性,具体地说,是以由式(2)所示计算得到的吸湿速度S2的平均值的形式得到。
为了精确评价纸所固有的吸湿特性,据认为更有效的是通过加速试验来评价吸湿特性,而不是通过基于定影后的温湿度条件进行的吸湿试验来评价吸湿特性。
其原因在于刚刚定影后(由图1中的区间B与区间C之间的边界位置的状态表示)的纸的含水率取决于所用的纸的种类和定影条件而在一定程度上不规律。即,难以固定吸湿处理前的纸的含水率。
如果纸在定影后移动(被人取走等)以致所述纸周围的大气湿度发生变化(例如,检测装置配置在门附近的入口处等),则纸的含水率在一定程度上不规律。即,难以固定在吸湿处理后的纸的含水率。
鉴于此,本发明人已对在测定将用于计算吸湿速度S2的W2b和W2a时的温度和湿度条件进行了选择以使吸湿处理前的纸的含水率尽可能地小,吸湿处理后的纸的含水率尽可能地大。
如果式(2)中所示的吸湿处理时间过短,测定值(W2b)的再现性降低。另一方面,如果吸湿处理时间过长,则吸湿处理不仅是在纸的含水率增大的状态下进行,而且在高饱和状态下进行的可能性变大,由此导致算出的吸湿速度S2相对真实值的偏差变大。因而,为平衡这些效应,吸湿处理时间设定为30秒。
用于控制平均吸湿速度S2a为约0.045以上的方法的实例包括但不特别限于:不将作为抑制纸中包含的纸浆纤维吸湿的成分的填料加入纸中的方法,和在所述纸包含填料的情况下抑制填料含量的方法。
其他实例还包括减小纸的密度以促进大气中的水分子由纸的外部向纸的内部移动的方法,和向纸中添加保湿剂的方法。这些方法将在下面详细描述。
-平均脱湿速度S1a和平均吸湿速度S2a-
正如以上说明的,本发明的纸可满足以下条件:<1>平均脱湿速度S1a为约0.15以下,或<2>平均吸湿速度S2a为约0.045以上。为了更为有效地抑制刚刚成像后的纸的检出精度的下降,优选同时满足上述条件<1>和<2>。
此外还优选满足上述条件<1>和<2>中的至少一个,且还满足其他条件:由下式(3)定义的吸脱湿速度比R为约0.3以上:
式(3) 吸脱湿速度比R=|平均吸湿速度S2a/平均脱湿速度S1a|:
[在式(3)中,所述平均脱湿速度S1a(质量%/秒)是指5张纸的脱湿速度S1的平均值,此处所述脱湿速度S1是指由上式(1)代表的值,所述平均吸湿速度S2a(质量%/秒)是指5张纸的吸湿速度S2的平均值,此处所述吸湿速度S2是指由上式(2)代表的值]。
所述吸脱湿速度比R优选为约0.3以上,更优选约0.32以上,进而更优选约0.35以上。在吸脱湿速度比R小于约0.3的情况中,难以有效抑制刚刚成像后的纸的检出精度的下降。
吸脱湿速度比R的上限值尽管不受特别限制,但实用上优选为约1.0以下,更优选约0.7以下。
下面,将对本发明的纸的构成材料、制造方法和各种物理性质等进行更详细的说明。
-磁性材料-
具有大巴克豪森效应的材料可用作本发明的纸中包含的磁性材料。此处,将对大巴克豪森效应进行简单说明。图2是大巴克豪森效应的说明图。大巴克豪森效应是指当具有如图2A中所示的B-H特性,即,具有基本呈矩形的磁滞回线和相对较低的矫顽力(Hc)的材料(例如,由Co-Fe-Ni-B-Si构成的无定形磁性材料)被放置在交变磁场中时所出现的急剧的磁化反转现象。因此,如果通过向励磁线圈供给交变电流以产生交变磁场,且将磁性材料放置在该交变磁场中,磁化反转时脉冲状电流将流过布置在磁性材料附近的检测线圈。
例如,如果利用励磁线圈产生图2B的上半部分中所示的交变磁场,则图2B的下半部分中所示的脉冲电流将流经检测线圈。图2B中的符号P表示的峰代表伴随磁化反转的脉冲电流。
然而,流经检测线圈的电流也包括由交变磁场感应产生的交变电流。因此,当脉冲电流叠加在该交变电流上时其可被检出。此外,如果将包含多种磁性材料的材料放置在交变磁场中,多个脉冲电流叠加,因而检测到如图2C中所示的电流。
包含在本发明的纸中的磁性材料的实例通常包括含有永磁体(如钕(Nd)-铁(Fe)-硼(B))的稀土类材料、主要包含钐(Sm)-钴(Co)的磁性材料、主要包含铝(Al)-镍(Ni)-钴(Co)的铝镍钴(alnico)类磁性材料、主要包含钡(Ba)或锶(Sr)以及氧化铁(Fe2O3)的铁氧体类磁性材料、软磁性材料和氧化物软磁性材料,优选使用基本组成为Fe-Co-Si或Co-Fe-Ni的无定形磁性材料。
所述磁性材料的形状不受特别限制,只要是适合于产生大巴克豪森效应的狭长形即可;然而,为产生大巴克豪森效应,具有相对于横截面面积的规定长度是必要的。鉴于此,基本呈纤维状(如丝线状或带状)是优选的,更优选呈丝线状。
如果磁性材料是丝线状磁性体线,如上所述,为产生大巴克豪森效应,其直径优选为约10μm以上。最大直径优选为约90μm以下,更优选约80μm以下。如果直径大于约90μm,则即使磁性材料包含在纸的内部也可能在纸的表面上突出。
为产生大巴克豪森效应,磁性体线的长度优选约10mm以上。所述磁性体线的最大长度可以为任何长度,只要在纸内部包含时的磁性体线不会从纸中显露以致暴露在纸上即可。尽管不受特别限制,但所述长度优选为约430mm以下。
优选的是纸中包含的全部磁性体线的直径和长度满足上述范围。然而,如果磁性体线的直径和长度的值具有一定分布,则平均值优选满足上述范围。
-用于检测纸的方法和装置-
由于本发明的纸包含上述磁性材料,因此,在将纸放置在磁场中时,纸的存在可以通过检测装置检出由磁性材料产生的电信号(如图2中所示的脉冲信号)而得到确认。
检测装置的构成和使用方式不受特别限制,只要上述电信号可以以某一形式被检出即可。然而,在本发明中,优选使用下述检测装置,其具有一对非接触型检测单元,所述的一对检测单元固定于预定位置从而具有可供人从两者之间通过的宽度(以下可称为“检测门”)。
在检测门中,在所述的一对检测单元之间形成检测区域。这使得如果本发明的纸通过检测门则纸的存在可以被感知。通过检测门来检测纸的存在的这种检测方式可用于例如防止在纸上形成为图像的机密信息的非法复印或非法窃用。然而,本发明的纸的用途并不限于上述应用。
-纸基材-
下面将说明纸基材。本发明的纸包括含有纸浆纤维和磁性材料的纸基材。纸基材可具有两层或两层以上的层,必要时可在所述纸基材的至少一面上设置诸如颜料涂层等表面层。
用作纸基材的主要成分的纸浆纤维的优选例包括但不具体限于下列纸浆纤维:阔叶树和/或针叶树的牛皮纸浆纤维、亚硫酸盐纸浆纤维、半化学纸浆纤维、化学磨纸浆纤维、磨木浆纤维、精磨纸浆纤维和热机械纸浆纤维。根据需要可以使用通过对这些纤维中包含的纤维素或半纤维素进行化学改性而制造的纤维。
另外,可以使用下述各种纤维中的一种,或使用下述各种纤维中的两种或两种以上组成的组合:棉浆纤维、麻浆纤维、洋麻浆纤维、蔗渣浆纤维、粘胶人造纤维、再生纤维素纤维、铜铵人造丝纤维、乙酸纤维素纤维、聚氯乙烯类纤维、聚丙烯腈类纤维、聚乙烯醇类纤维、聚偏二氯乙烯类纤维、聚烯烃类纤维、聚氨酯类纤维、碳氟化合物类纤维、玻璃纤维、碳纤维、氧化铝纤维、金属纤维和碳化硅纤维等。
根据需要,可以使用通过将上述纸浆纤维用诸如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酯等合成树脂浸渍而得到的纤维,或使用通过将诸如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和聚酯等合成树脂热熔着至上述纸浆纤维中而得到的纤维。这样做可以改善Taber磨耗量和内部结合强度。
另外,还可以将上质或中质废纸浆混入上述纸浆纤维。废纸浆的混合量可根据用途或目的等确定。例如,当从资源保护的角度考虑而混合废纸浆时,相对于纸基材中所含有的全部纸浆纤维,优选混合约10质量%以上的量的废纸浆,更优选混合约30质量%以上的量的废纸浆。
用于纸基材的填料的种类不受特别限制,其实例包括诸如重质碳酸钙、轻质碳酸钙和白垩等碳酸钙类填料;诸如包括高岭土、煅烧粘土、叶蜡石、绢云母和滑石在内的硅酸盐类以及二氧化钛、硫酸钙、硫酸钡、氧化锌、硫化锌、碳酸锌、硅酸铝、硅酸钙、硅酸镁、合成二氧化硅、氢氧化铝、氧化铝、白炭、皂石、白云石、钙蒙脱石、钠蒙脱石和膨润土等无机填料;和诸如丙烯酸类塑性颜料、聚乙烯、壳聚糖颗粒、纤维素颗粒、聚氨基酸颗粒和苯乙烯等有机填料。为改善电子照相法中的图像品质的维持性和白度,优选在生产无酸纸的过程中混合碳酸钙。
另外,可以将例如施胶剂等各种化学物质以内部添加或外部添加的方式添加至构成本发明的纸的纸基材中。
可添加至纸基材中的施胶剂的实例包括诸如松香类施胶剂、合成施胶剂、石油树脂类施胶剂和中性施胶剂等施胶剂。也可以使用如硫酸铝和阳离子化淀粉等施胶剂与定着剂的组合。
为改善利用电子照相法成像装置成像后的纸的保存性,优选使用上述施胶剂中的中性施胶剂,如烯基琥珀酸酐类施胶剂、烷基烯酮二聚体、烯基烯酮二聚体、中性松香、石油施胶剂、烯烃类树脂和苯乙烯-丙烯酸类树脂。表面施胶剂的实例包括诸如氧化改性淀粉、酶改性淀粉、聚乙烯醇和羧甲基纤维素等纤维素改性产物;苯乙烯-丙烯酸类胶乳;苯乙烯马来酸类胶乳;和丙烯酸类胶乳,这些施胶剂可以单独使用或组合使用。
此外,可以将纸力增强剂以内部添加或外部添加的方式添加至构成本发明的纸的纸基材中。
纸力增强剂的实例包括淀粉、改性淀粉、植物胶、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、苯乙烯-马来酸酐共聚物、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚丙烯酸酯、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、二醛淀粉、聚乙烯亚胺、环氧化聚酰胺、聚酰胺-表氯醇类树脂、羟甲基化聚酰胺和壳聚糖衍生物,这些纸力增强剂可以单独使用也可以作为混合物使用。
为减小平均脱湿速度S1a以使平均脱湿速度S1a维持在约0.15以下,可以将保湿剂添加至纸基材中。
在该情况中,相对于100质量份的包含在纸中的纸浆纤维,所述保湿剂的含量优选为大于0质量份,更优选约10质量份以上,进而更优选约15质量份以上。当不使用保湿剂时,平均脱湿速度S1a可能无法维持在约0.15以下,因而难以抑制纸的检出精度的下降。保湿剂的含量的上限尽管不受特别限制,但实用上相对于100质量份的包含在纸中的纸浆纤维,保湿剂的含量优选为约50质量份以下,更优选约45质量份以下,进而更优选约40质量份以下。
可使用的保湿剂的实例包括甘油、链烷二醇类、链烷三醇类、植物提取物、蜂蜜、1,1,1-三(羟基甲基)丙烷、诸如单糖和寡糖等糖类以及糖醇。
单糖的实例包括D-果糖和L-果糖、塔格糖、山梨糖、核糖、木糖、阿拉伯糖、来苏糖、葡萄糖、甘露糖、阿洛糖、阿卓糖、gylose、艾杜糖、半乳糖、塔罗糖和古洛糖。
寡糖的实例包括麦芽糖、乳糖、蔗糖、棉子糖、龙胆三糖、水苏糖和木聚糖。
糖醇的实例包括丁糖醇、D-赤藓糖醇和L-赤藓糖醇、阿拉伯糖醇、木糖醇、阿东醇、核糖醇、D-山梨糖醇、蒜糖醇、D-甘露醇、D-艾杜醇、D-塔罗糖醇、半乳糖醇和庚糖醇。
关于保湿剂,也可以使用除了上述列举的物质之外的具有保湿能力的物质。具体地说,优选使用保湿率约为1.5以上的物质。
此处,保湿率由下式(4)表示:
式(4) 保湿率=(由具有保湿能力的物质以1g/m2涂布的纸的调湿水分)/(未处理的纸的调湿水分)。
用包含具有保湿能力的物质的水溶液(具有保湿能力的物质的浓度:10质量%)涂布滤纸以使其具有的固体成分为约1g/m2,测定由此获得的纸的调湿水分,并测定没有涂布具有保湿能力的物质的水溶液的未处理的纸(滤纸)的调湿水分,然后由式(4)计算保湿率。
在基于日本工业标准JIS-P-8111:1998的环境(温度:23℃,相对湿度:50%)中,在将涂布有包含具有保湿能力的物质的水溶液的纸和未处理的纸调湿24小时以上后,测定调湿水分。
基于JIS-P-8127:1998的方法测定由式(4)所表示的纸的调湿水分。
为增大平均吸湿速度S2a以使平均吸湿速度S2a维持在约0.045以上,可以将吸湿剂添加至纸基材中。在该情况中,相对于100质量份的包含在纸中的纸浆纤维,所述吸湿剂的含量优选为大于0质量份,更优选约10质量份以上,进而更优选约15质量份以上。如果不使用吸湿剂,则平均吸湿速度S2a可能无法维持在约0.045以上,因而难以抑制纸的检出精度的下降。吸湿剂的含量的上限尽管不受特别限制,但实用上相对于100质量份的包含在纸中的纸浆纤维,吸湿剂的含量优选为约50质量份以下,更优选约45质量份以下,进而更优选约40质量份以下。
使用的吸湿剂不受特别限制,只要其是具有高吸湿能力的物质即可,其实例包括硅胶和Na2SO4。
除了上面列举的各种成分之外,普通纸介质中含有的诸如染料和pH调节剂等各种助剂必要时也可以用于纸基材。
在制造本发明的纸时,通过构成纸基材的材料的抄纸方法或通过该材料的顺序,或通过必要时在纸基材上设置表面层,可以制造具有所需层构成的纸。
例如,将诸如上述纸浆纤维等构成纸基材的材料混合以制成纸料浆,由此制造纸基材层。然后,在该纸基材层的一面分散配置磁性材料,再将另一纸基材层贴合在配置有磁性材料的所述表面上,由此制得纸基材。此外,根据需要,可以在所述纸基材的表面上设置表面层。
通过对在构成纸基材的材料(如纸浆纤维)中包含磁性材料而成的纸料浆进行抄纸,可以制造单层纸基材,必要时可以在纸基材的表面上设置表面层。作为选择,可以将通过使用不包含磁性材料的纸料浆进行抄纸而制造的纸基材层贴合在包含磁性材料的纸基材层的两面上,以制造具有三层结构的纸基材。此外,根据需要,可以在所述纸基材的表面上设置表面层。因此,可以利用多层抄纸来制造纸基材,也可以通过进一步形成表面层来制造所述纸。
尽管本发明的纸可以为仅具有一层纸基材的单层构成,但优选具有两层或两层以上的层。在该情况中,所述纸基材本身可具有两层或两层以上,可以在所述纸基材的一面或两面上设置表面层,或者所述纸基材也可以为两者组合得到的构成。
如果纸基材具有两层或两层以上的层,将磁性材料配置在层与层之间的界面处可以防止磁性材料暴露在纸的表面上,并使得磁性材料可包含在纸表面的内侧的位置。
在纸基材具有三层或三层以上的层的情况中,可以在纸基材的除最外层之外的层中或层间配置磁性材料,由此可以使磁性材料包含在纸表面的内侧位置。在该情况中,最优选的层构成是这样的构成:所述纸基材具有至少含有纸浆纤维的至少两层或两层以上的纸基材层,任何两层相邻的纸基材层彼此层积在一起,磁性材料配置在两层纸基材层的界面处。
为防止磁性材料突出从而暴露在纸的表面上,并将磁性材料配置在纸表面的内侧位置,还优选设置表面层。特别当纸基材具有单层构成时设置表面层是有效的。
如上所述,必要时,可以通过选择并组合纸的制造工序来获得纸厚度方向上的层构成的所需构成。
为减小平均脱湿速度S1a以使平均脱湿速度S1a维持在约0.15以下,本发明的纸优选具有阻挡层。
此处,阻挡层是指具有抑制纸中存在的水分子相对于纸的厚度方向朝纸表面移动或扩散的功能的层。具体地说,阻挡层是指包含选自树脂和粘合剂的至少一种阻挡材料的层(然而,阻挡材料在阻挡层中的含量为约30质量%~100质量%)。
所述阻挡层可以具有上述的抑制纸中的水分子移动扩散的功能以及其他功能。最优选的是所述阻挡层仅由阻挡材料构成从而更有效地执行抑制纸中的水分子移动扩散的功能。所述阻挡层的厚度尽管不受特别限制,但为了有效抑制纸中的水分子的移动和扩散,优选约1μm以上,更优选约2μm以上,同时,阻挡层的厚度的上限值尽管不受特别限制,但实用上优选为约25μm以下。
可以在包含纸浆纤维与磁性材料的层(当磁性材料配置在两层间的界面处时该层表示此界面两边的两层)的两面配置阻挡层。例如,当阻挡层配置在包含纸浆纤维与磁性材料的纸基材的两面时,所述阻挡层可设置为与纸基材表面直接接触,或者在设置成与纸基材的表面接触的诸如颜料涂层等其他层上设置阻挡层。在该情况中,优选的是,所述阻挡层是主要包含树脂的树脂层。
当纸基材具有三层纸基材层,且仅在相对于纸厚度方向的中央位置配置的纸基材层中包含磁性材料时,可以在配置于中央位置的纸基材层与配置于该纸基材层的一面或两面的纸基材层之间设置阻挡层。在该情况中,为使两个纸基材层结合,所述阻挡层优选为主要包含粘合剂的粘合层。
可以使用公知的热塑性树脂或粘合剂作为构成阻挡层的阻挡材料。作为所述热塑性树脂,可以使用用于后述的树脂层的那些热塑性树脂。作为所述粘合剂,可以使用用于后述颜料涂层的那些粘合剂。
制造纸基材(或纸基材层)的抄纸法不受特别限制。可以采用多层抄纸法以及已知的长网抄纸机、圆网抄纸机和双网方式中的任一种。可以任意采用酸性或无酸抄纸法。
多层抄纸法的可用实例包括圆网多缸抄纸法、长网多缸抄纸法、长网/圆网组合抄纸法、多头箱式抄纸法和短网(direct wire)或长网方式。例如,可以采用《最新抄纸技术——理论与实际》(“The Lastest PaperMaking Techniques-Theory and Practice”;石黑三郎著,制纸化学研究所,1984)中详细披露的方法中的任一种,还可以采用多个球网排成一列的球网多缸式。
必要时可以将施胶剂添加至纸基材的表面(在纸的纸基材具有多个纸基材层时,该表面为最外层纸基材层的表面),以改善表面强度,只要水性液体的吸收不会受到抑制即可。施胶剂的实例包括松香类施胶剂、合成施胶剂、石油树脂类施胶剂和中性施胶剂。此外,还可以将诸如硫酸铝和阳离子化淀粉等与在施胶剂与纸浆纤维间的定着剂组合使用。
此外,优选的是将下述施胶压榨液涂布在纸基材的表面(在纸的纸基材具有多个纸基材层时,该表面为最外层纸基材层的表面)上。
用于施胶压榨液的粘合剂的实例包括诸如玉米淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉等未加工淀粉;以及诸如酶改性淀粉、磷酸化淀粉、阳离子化淀粉和乙酰化淀粉等改性淀粉。其他实例还包括但不限于诸如聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、海藻酸钠、羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇、瓜尔胶、酪蛋白和凝胶多糖等水溶性高分子及其衍生物,这些粘合剂可以单独使用或作为混合物使用。然而,考虑到制造成本,常常使用淀粉,因为其价格低廉。
本发明的纸还包含磁性材料。因此,在磁性材料的表面没有被由树脂、金属氧化物等构成的绝缘层被覆时,磁性材料周边的电阻容易降低。鉴于此,在通过电子照相法成像时,在对感光部件或中间转印部件的表面上形成的调色剂图像进行转印时存在磁性材料的部分的周边会发生局部转印不良,结果导致图像白斑的发生。
因此,优选的是调节纸的表面电阻率或体积电阻率以使其在规定的范围内,从而防止白斑的发生。为调整电阻,电阻调节剂可用于本发明的纸。电阻调节剂的实例包括诸如氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸钠、氧化锌、二氧化钛、氧化锡、氧化铝和氧化镁等无机物,以及诸如烷基磷酸酯盐、烷基硫酸酯盐、磺酸钠盐和季铵盐等有机物,这些物质可以单独使用或组合使用。使这些电阻调节剂包含在纸中的方法的实例包括在上述施胶压榨液中混合所述无机物或有机物,并将该混合液涂布在上述纸基材的表面上的方法。
将施胶压榨液涂布在纸基材表面(在纸的纸基材具有多个纸基材层时,该表面为最外层纸基材层的表面)的方法的实例不仅包括施胶压榨机,还包括常用的涂布机,如seam size、闸辊、辊涂机、棒涂机、气刀涂布机、棒式刮刀涂布机和刮刀涂布机。
此外,在本发明的纸的至少一面上可以涂布主要由粘合剂和颜料构成的涂布液以形成颜料涂层,具有颜料涂层的纸可以用作涂布纸。
为了获得高光泽度的图像,可以在该颜料涂层上设置树脂层。
用于树脂层的树脂不受特别限制,可以为任何已知的热塑性树脂。树脂的例子包括具有酯键的树脂;聚氨酯树脂;聚酰胺树脂,如尿素树脂;聚砜树脂;聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物树脂、氯乙烯-丙酸乙烯酯共聚物树脂;多元醇树脂,如聚乙烯醇缩丁醛树脂;纤维素树脂,如乙基纤维素树脂和乙酸纤维素树脂;聚己内酯树脂、苯乙烯-马来酸酐树脂、聚丙烯腈树脂、聚醚树脂、环氧树脂、酚醛树脂;聚烯烃树脂,如聚丙烯树脂和聚乙烯树脂;烯烃(如乙烯和丙烯)与另一种乙烯基单体的共聚物树脂;以及丙烯酸树脂。
水溶性高分子化合物和/或水分散性高分子化合物可以用作颜料涂层用涂布液中所含有的粘合剂。所述粘合剂的实例包括诸如阳离子化淀粉、两性淀粉、氧化淀粉、酶改性淀粉、热化学改性淀粉、酯化淀粉和醚化淀粉等淀粉;诸如羧甲基纤维素和羟乙基纤维素等纤维素衍生物;诸如明胶、酪蛋白、大豆蛋白和天然橡胶等天然或半合成高分子化合物;诸如聚乙烯醇、聚异戊二烯、氯丁橡胶和聚丁二烯等聚二烯;诸如聚丁烯、聚异丁烯、聚丙烯和聚乙烯等聚烯烃;诸如乙烯基卤化物、乙酸乙烯酯、苯乙烯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺和甲基乙烯基醚等的乙烯基类聚合物和共聚物;诸如苯乙烯-丁二烯和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯类合成橡胶胶乳;以及诸如聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、烯烃-马来酸酐树脂和三聚氰胺树脂等合成高分子化合物。根据纸的品质目标,可以从上述粘合剂中适当地选择使用一种或两种或两种以上。
颜料涂层用涂布液中所含有的颜料的实例包括矿物质颜料,如重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土、煅烧高岭土、构造性高岭土、分层高岭土、滑石、硫酸钙、硫酸钡、二氧化钛、氧化锌、氧化铝、碳酸镁、氧化镁、二氧化硅、硅酸铝镁、微粒状硅酸钙、微粒状碳酸镁、微粒状轻质碳酸钙、白炭、膨润土、沸石、绢云母和蒙脱石;有机颜料,如聚苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸共聚物树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸树脂、偏二氯乙烯树脂、苯代三聚氰胺树脂,以及它们的微小的中空颗粒和通孔型颗粒的有机颜料。这些颜料可以单独使用,或使用两种或两种以上的颜料。
相对于100重量份的颜料,粘合剂相对于上述颜料涂层用涂布液中的颜料的配比优选为约5质量份~约50质量份。当粘合剂相对于100质量份的颜料的配比小于约5质量份时,则发生下列问题。首先,将颜料涂层用涂布液涂布在纸基材上从而在所述纸基材上形成颜料涂层,但是当进一步涂布树脂层时,纸基材的表面被树脂液浸泡,因而不能获得良好的白纸光泽度。如果粘合剂相对于100质量份的颜料的配比超过约50质量份,当在纸基材上涂布颜料涂层用涂布液时产生气泡,从而导致颜料涂层的表面粗糙,因而不能获得良好的白纸光泽度。
必要时可以将各种助剂添加至颜料涂层用涂布液中。所述助剂的实例包括表面活性剂、pH调节剂、粘度调节剂、软化剂、光泽赋予剂、分散剂、流动性调节剂、导电抑制剂、稳定剂、抗静电剂、交联剂、抗氧化剂、施胶剂、荧光增白剂、着色剂、紫外线吸收剂、消泡剂、防水剂、增塑剂、润滑剂、防腐剂和芳香剂。
涂布于纸上的上述颜料涂层用涂布液的量可以根据本发明的纸的使用目的适当选择。通常需要为能够完全覆盖纸表面上的凹凸的量。因此,涂布于上述纸上的颜料涂层用涂布液的量以干质量计优选为约2g/m2~约8g/m2。
作为将上述颜料涂层用涂布液进一步涂布于已经涂布有施胶压榨液的纸基材的表面上的方法,必要时可以选择并使用一般公知的涂布机。一般公知的涂布机的实例包括刮刀涂布机、气刀涂布机、辊涂机、逆转辊式涂布机、棒涂机、幕涂机、缝模涂布机、凹版式涂布机、Champlex涂布机、刷涂机、双辊或计量刮刀型施胶压榨涂布机、Bill刮刀涂布机、短停留涂布机和闸辊式涂布机。
所述颜料涂层可以设置在纸基材上,作为所述纸的一面或两面的表面层。因此,表面层可以具有一层或必要时两层或两层以上的中间层从而提供多层构造。在纸的两面设置表面层,或表面层具有多层构造的情况中,用于形成各涂层的涂布液的涂布量不必相同。另外,用于形成各涂层的涂布液中含有的材料的种类和含量也不必相同。涂布液可以根据所需的品质水平进行调整以满足上述的规定范围。
在纸的一面上设置颜料涂层的情况中,可以在纸的另一面上设置合成树脂层、由粘合剂和颜料等构成的涂层或者带电防止层等,可以使纸具有例如防止卷曲发生,改善可印刷性和纸的进出纸适用性等功能。
此外,通过对纸的上述另一面进一步进行各种处理,如胶粘处理、磁性处理、阻燃处理、耐热处理、防水处理、防油处理和防滑处理等后处理,还可以赋予纸适合于各种用途的特性。
本发明的纸优选以这样的方式制造:必要时,以上述施胶剂、施胶压榨液和颜料涂层用涂布液等涂布纸基材的表面之后,使用平滑化处理装置,如超级压光机、光泽压光机和软质压光机进行平滑化处理。平滑化可以根据需要以在机或离机的方式进行。压机的形态、加压区的数目和加温等也可以依据根据标准平滑化处理装置进行适当调节。
-纸的各种物理性质-
本发明的纸的基重(JIS P-8124)尽管不受特别限制,但优选为约60g/m2以上。如果基重小于约60g/m2,则纸的刚性降低;因此,在用于将转印至纸上的调色剂图像定影在纸上的定影装置中,会出现这样的问题:由于发生纸的卷曲或剥离不良而在使用电子照相法的成像装置中成像时易于出现图像缺陷。同样,如果基重小于约60g/m2,纸中包含的磁性材料易于配置在距纸表面小于约5μm的范围内;结果当利用电子照相法或喷墨法的成像装置形成图像时,出现转印空白。
为增大平均吸湿速度S2a以使平均吸湿速度S2a维持在约0.045以上,纸的密度优选为1.0g/cm3以下,更优选约0.9g/cm3以下。如果密度大于约1.0g/cm3,则不能将平均吸湿速度S2a维持在约0.045以上。另一方面,纸的密度的下限尽管不受特别限制,但为抑制纸厚度的任何增加,纸的密度的下限优选为约0.6g/cm3以上。
另一方面,为减小平均脱湿速度S1a以使平均脱湿速度S1a维持在约0.15以下,纸的Stockigt施胶度优选较大,具体地说,优选为约40秒以上。
然而,如果在纸仅具有单层构成的纸基材的情况中Stockigt施胶度为约40秒以上,则成像时难以将调色剂转印至纸的表面。
因此,当调节Stockigt施胶度时,优选的是纸基材具有包含三层纸基材层的层构成,且仅有配置在纸厚度方向的中央位置的纸基材层包含磁性材料。在该情况中,配置在纸厚度方向的中央位置的纸基材层的Stockigt施胶度设定为约40秒以上,在配置在纸厚度方向的中央位置的纸基材层的两面配置的纸基材层的Stockigt施胶度设定为约35秒以下。利用该构成,平均脱湿速度S1a可以进一步减小,并抑制调色剂转印不良的发生。
根据以上的说明,配置在纸厚度方向的中央位置的纸基材层的Stockigt施胶度优选为约40秒以上,更优选为约45秒以上,进一步优选为约50秒以上。该Stockigt施胶度的上限值尽管不受特别限制,但在实用上优选为约60秒以下。
另一方面,在配置在纸厚度方向的中央位置的纸基材层的两面上配置的纸基材层的Stockigt施胶度优选为约35秒以下,更优选为约32秒以下,进一步优选为约30秒以下。该Stockigt施胶度的下限值尽管不受特别限制,但在实用上优选为约5秒以上。
纸基材(或纸基材层)的Stockigt施胶度可通过例如在抄纸时所用的纸料浆的调节阶段混和内部添加式施胶剂来进行调节。
在本发明中,Stockigt施胶度是指在JIS P8111:1998中规定的标准环境(温度23℃,相对湿度50%)下测定的基于JIS P8122:1976的Stockigt施胶度。
此外,本发明的纸在23℃/50%RH的环境中调湿12小时以上之后,该纸的含水率优选为约4.0质量%~约7.0质量%,更优选约4.5质量%~约7.0质量%,如果含水率小于约4.0质量%或大于约7.0质量%,则利用电子照相法成像时图像品质可能会劣化。
本发明的纸还可用于通过利用除电子照相法之外的如喷墨法等其他已知记录法的成像。
如上所述,本发明提供一种电子照相用转印纸,所述转印纸即使在刚刚通过电子照相法形成图像后也能够抑制纸的检出精度的下降。
实施例
尽管将参考以下实施例对本发明进行更具体的说明,但是本发明并不限于此。在各实施例和比较例中使用相同的磁性体线。
(实施例1)
纸料浆包含95质量份LBKP(阔叶树漂白牛皮纸浆)和5质量份NBKP(针叶树漂白牛皮纸浆),相对于100质量份的纸浆固体成分,向该浆料中加入0.15质量份阳离子化淀粉(商品名:MS4600,由日本食品化学工业(株)制造)和0.1质量份烯基琥珀酸酐(商品名:Fiveran 81,由NipponNSC Ltd.制造)。
随后,将45质量份作为保湿剂的甘油(精制甘油,由花王株式会社制造)和5根直径为20μm、长度为40mm的磁性体线(组成:Fe系)进一步与纸料浆混合。
由此获得的纸料浆(固体成分浓度为1.0质量%)利用取向性抄纸机(由熊谷理机工业株式会社制造)在下列条件下抄纸以制造纸片材。
<抄纸条件>
鼓的旋转速度:1,000转/分钟
纸料浆的喷射压力:1.0kgf/cm2
往返行程数:9次
制得的片材在方型抄片器用压榨机(由熊谷理机工业株式会社制造)上以10kgf/cm2的压力压榨1分钟,然后在加热温度为100℃和旋转速度为100cm/分钟的KRK旋转式干燥机(由熊谷理机工业株式会社制造)中进行干燥。结果,获得基重为65g/m2的纸。纸的详细特性显示在表1中。
(实施例2)
以与实施例1中相同的方式造纸,不同之处在于使用的纸料浆中的甘油的量变为5重量份。得到的纸的基重为68g/m2。纸的详细特性显示在表1中。
(实施例3)
以与实施例1中相同的方式分别制造不包含磁性材料的两页片材,不同之处在于,同样以与实施例1中相同的方式制备的纸料浆不包含保湿剂和磁性材料,并将实施例1中的抄纸条件的往返行程数变为4次。片材的基重为31g/m2(以下,该片材称为“片材A3”)和32g/m2(以下,该片材称为“片材C3”)。
随后,以与实施例1中相同的方式制造了基重为31g/m2的片材(以下,该片材称为“片材B4”),不同之处在于,同样以与实施例1中相同的方式制备的纸料浆不包含保湿剂,并将实施例1中的抄纸条件的往返行程数变为4次。
将制得的三页片材分别在方型抄片器用压榨机(由熊谷理机工业株式会社制造)上以10kgf/cm2的压力压榨1分钟,然后在加热温度为100℃和旋转速度为100cm/分钟的KRK旋转式干燥机(由熊谷理机工业株式会社制造)中进行干燥。
然后,利用刮刀涂布机将聚酯树脂(商品名:MD-1985,由Toyobo Co.,Ltd.制造)以每面3g/m2涂布在片材B3的正面和背面两个表面上。涂布后,即刻将片材B3夹在片材A3与片材C3之间,以在加热温度为100℃和旋转速度为50cm/分钟的KRK旋转式干燥机(由熊谷理机工业株式会社制造)中干燥2次。因此,获得具有包含三层纸基材层的层构成的基重为100g/m2的纸,其中所述纸基材层通过用作阻挡层的粘合层结合。纸的详细特性显示在表1中。
(实施例4)
纸料浆包含95质量份LBKP(阔叶树漂白牛皮纸浆)和5质量份NBKP(针叶树漂白牛皮纸浆);相对于100质量份纸浆固体成分,向该浆料中加入0.05质量份阳离子化淀粉(商品名:MS4600,由日本食品化学工业(株)制造)和0.05质量份烯基琥珀酸酐(商品名:Fiveran 81,由NipponNSC Ltd.制造)。
随后,将5根直径为20μm、长度为40mm的磁性体线(组成:Fe系)进一步与纸料浆混合。
由此获得的纸料浆(固体成分浓度1.0质量%)利用取向性抄纸机(由熊谷理机工业社制造)在下列条件下抄纸以制造纸片材。
<抄纸条件>
鼓的旋转速度:1,000转/分钟
纸料浆的喷射压力:1.0kgf/cm2
往返行程数:9次
制得的片材在方型抄片器用压榨机(由熊谷理机工业株式会社制造)上在10kgf/cm2的压力下压榨1分钟,然后在加热温度为100℃和旋转速度为100cm/分钟的KRK旋转式干燥机(由熊谷理机工业株式会社制造)中进行干燥。结果,获得基重为66g/m2的纸。纸的详细特性显示在表1中。
(实施例5)
以与实施例1中相同的方式分别制造不包含磁性材料的两页片材,不同之处在于,同样以与实施例1中相同的方式制备的纸料浆不包含保湿剂和磁性材料,并将实施例1中的抄纸条件的往返行程数变为4次。片材的基重为35g/m2(以下,该片材称为“片材A4”)和34g/m2(以下,该片材称为“片材C4”)。
随后,在包含95质量份LBKP(阔叶树漂白牛皮纸浆)和5质量份NBKP(针叶树漂白牛皮纸浆)的纸料浆中,相对于100质量份纸浆固体成分,添加0.15质量份阳离子化淀粉(商品名:MS4600,由日本食品化学工业(株)制造)和0.6质量份烯基琥珀酸酐(商品名:Fiveran 81,由Nippon NSC Ltd.制造)。将5根直径为20μm、长度为40mm的磁性体线(组成:Fe系)混入其中。
由此获得的纸料浆(固体成分浓度1.0质量%)利用取向性抄纸机(由熊谷理机工业社制造)在下列条件下抄纸,从而制造基重为36g/m2的片材(以下,该片材称为“片材B4”)。
<抄纸条件>
鼓的旋转速度:1,000转/分钟
纸料浆的喷射压力:1.0kgf/cm2
纸料的喷射角度:60°
往返行程数:4次
将制得的三页片材以使片材B配置在片材A与片材C之间而成为中央层(中心层)的方式层积,将它们在方型抄片器用压榨机(由熊谷理机工业株式会社制造)上以10kgf/cm2的压力压榨1分钟,然后在加热温度为100℃和旋转速度为100cm/分钟的KRK旋转式干燥机(由熊谷理机工业株式会社制造)中进行干燥。由此,可以获得具有由三层纸基材层层积而成的层构成的基重为105g/m2的纸。纸的详细特性显示在表1中。
(比较例1)
在包含95质量份LBKP(阔叶树漂白牛皮纸浆)和5质量份NBKP(针叶树漂白牛皮纸浆)的纸料浆中,相对于100质量份纸浆固体成分,添加0.15质量份阳离子化淀粉(商品名:MS4600,由日本食品化学工业(株)制造)和0.2质量份烯基琥珀酸酐(商品名:Fiveran 81,由Nippon NSCLtd.制造)。
由此获得的纸料浆(固体成分浓度为1.0质量%)利用取向性抄纸机(由熊谷理机工业社制造)在下列条件下抄纸以制造两页片材。
<抄纸条件>
鼓的旋转速度:1,000转/分钟
纸料浆的喷射压力:1.0kgf/cm2
往返行程数:4次
制得的片材在方型抄片器用压榨机(由熊谷理机工业株式会社制造)上以10kgf/cm2的压力压榨1分钟,然后在加热温度为100℃和旋转速度为100cm/分钟的KRK旋转式干燥机(由熊谷理机工业株式会社制造)中进行干燥,从而获得片材A’1(基重为32g/m2)和片材C’1(基重为33g/m2)。
使用与实施例4中相同的纸料浆在下列条件下制造片材(片材B’1)。
<抄纸条件>
鼓的旋转速度:1,000转/分钟
纸料浆的喷射压力:1.0kgf/cm2
往返行程数:4次
制得的片材在方型抄片器用压榨机(由熊谷理机工业株式会社制造)上以10kgf/cm2的压力压榨1分钟,然后在加热温度为100℃和旋转速度为100cm/分钟的KRK旋转式干燥机(由熊谷理机工业株式会社制造)中进行干燥,从而获得片材B’1(基重为34g/m2)。
将制得的三页片材以使片材B’1配置在片材A’1与片材C’1之间而成为中央层(中心层)的方式层积,将它们在方型抄片器用压榨机(由熊谷理机工业株式会社制造)上以10kgf/cm2的压力压榨1分钟,然后在加热温度为100℃和旋转速度为100cm/分钟的KRK旋转式干燥机(由熊谷理机工业株式会社制造)中进行干燥。由此,可以获得具有由三层纸基材层层积而成的层构成的基重为99g/m2的纸。纸的详细特性显示在表1中。
-评价-
为评价检测纸存在的检出精度,使用图3中所示的检测门(磁线式物品监测系统,商品名:SAS,由Unipulse Corporation制造)测定来自纸中所包含的磁性材料的脉冲信号。
用于评价的检测门具有一对(两个)检测装置,所述检测装置包括用于形成交变磁场的励磁线圈和用于检测纸100中的磁性体线的磁化反转的检测线圈。图3是显示用于实施例的评价的检测门的构成的示意图。图3A是所述检测门的正视图。图3B是构成所述检测门的一个检测器的侧视图(从图3A中的箭头X方向观察)。图3C是构成所述检测门的一个检测器的俯视图(从图3A中的箭头Y方向观察)。在各图中,附图标记100表示纸(A4大小),300表示检测门,302表示第一检测装置,304表示第二检测装置,400表示底平面。符号H表示自底平面400起至纸100的高度,符号E表示第一检测器302的侧端部距纸100的短边的中心点的距离。
如图3中所示,检测门300具有在底平面400上彼此相对配置的第一检测装置302和第二检测装置304。检测装置302和304具有相同的构成,其高度为约1.5m。两个检测装置302与304之间的距离为约0.9m。
此处,在23℃和23%RH的环境下测定脉冲信号,将纸100固定放置并使其如图3中所示平行于底平面,从而使纸100的短边与检测装置302的面向检测装置304这一侧的侧面接触。自底平面400起至纸100的高度H测定为1,250mm,检测门302的侧端部距纸100的短边的中心点的距离E测定为200mm。测定时,在检测装置302的与纸100接触的面内,距底平面高度为H且离检测装置302的侧端部的距离为E的位置的交变磁场的最大强度设定为9.2Oe。
将利用检测门300检出的脉冲信号输入数字示波器(商品名:DL1540,由横河电机株式会社制造),脉冲值设定为脉冲的峰值的电压。
对各实施例和比较例中制得的纸,测定定影前的纸的脉冲值(初期脉冲值)和通过成像装置成像后的脉冲值(定影后的脉冲值)。
此处,将成像测试前的纸在23℃/50%RH的环境下进行12小时以上的调湿之后,测定初期脉冲值。
定影后的脉冲值如下测定。使用成像测试前已经在23℃/50%RH的环境下调湿12小时以上的纸,通过成像装置(DocuCentreColor f450,由富士施乐株式会社制造)以标准“A”模式和全色模式在普通纸的两面上印刷白纸图像。然后,在进行两面印刷后,将所述纸移至检测门300以便按图3中所示状态配置。
此处,定影后的脉冲值是指在自刚刚结束纸的两面印刷操作后从成像装置中排出(第二次定影刚刚结束后)的时间点起30秒后测定的脉冲值。
第二次定影后30秒测定脉冲值的原因是基于下述典型情况:在配置有成像装置的房间的门口处配置了检测门的办公室内,利用成像装置输出图像的人即刻携带该纸移动至该房间外。
因此,脉冲值的变化量T(%)可由初期脉冲值和定影后的脉冲值基于下式(5)计算。结果显示在表1中。
式(5) 脉冲值的变化量T=(定影后的脉冲值/初期脉冲值)×100
可以认为,随着脉冲值的变化量T的减小,纸的检出精度倾向于降低。
显示在表1中的评价等级的判定标准如下。
G0:T为80~100
G1:T为50以上至小于80
G2:T为30以上至小于50
G3:T为小于30
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 比较例1 | ||
纸的脱吸湿特性 | 平均脱湿速度S1a(质量%/秒) | 0.09 | 0.14 | 0.12 | 0.24 | 0.12 | 0.17 |
平均吸湿速度S2a(质量%/秒) | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 0.07 | 0.05 | 0.03 | |
|S2a/S1a| | 0.33 | 0.21 | 0.17 | 0.29 | 0.42 | 0.18 | |
纸基材的层构成 | 纸基材层的层数 | 1 | 1 | 3 | 1 | 3 | 3 |
阻挡层的存在 | 无 | 无 | 有 | 无 | 无 | 无 | |
纸基材(或各纸基材层)的Stockigt施胶度(秒) | 25 | 26 | - | 13 | 28/55/25 | 38/14/37 | |
添加剂 | 保湿剂(质量份/100质量份纸浆纤维) | 45 | 5 | - | - | - | - |
纸的其他物性值 | 基重(g/m2) | 65 | 68 | 100 | 66 | 105 | 99 |
密度(g/cm3) | 0.83 | 0.88 | 0.94 | 0.81 | 0.93 | 0.92 | |
纸的厚度(μm) | 78 | 77 | 106 | 82 | 113 | 108 | |
调湿后的含水率(质量%) | 6.6 | 5.8 | 4.6 | 5.5 | 6.4 | 6.4 | |
评价结果 | 脉冲值变化量T的等级评价 | G0 | G2 | G1 | G1 | G0 | G3 |
提供对本发明的示例性实施方式的前述描述是为了说明和描述的目的。并非试图穷尽本发明所披露的精确形式或将本发明限制于所披露的精确形式。显然,许多改进和变化对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述示例性实施方式是为了能够最好地解释本发明的原理及其实际用途,由此使得本领域的其他技术人员能够理解预计适用于特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。本发明的范围由下述权利要求及其等同物所限。
Claims (10)
1.一种电子照相用转印纸,所述电子照相用转印纸至少包含:
纸浆纤维和用于产生大巴克豪森效应的磁性材料,和
含有所述纸浆纤维和所述磁性材料的纸基材,其中,所述纸基材包括三层的纸基材层,
并且所述电子照相用转印纸的平均脱湿速度S1a为0.15以下,
其中对所述电子照相用转印纸施加了用于改善保湿性的处理,所述处理包括将保湿剂加入纸中,
所述平均脱湿速度S1a是指5张纸的脱湿速度S1的平均值,单位是质量%/秒,所述脱湿速度S1是指由下式(1)代表的值:
式(1) 脱湿速度S1=(W1a-W1b)/30
在式(1)中,W1a代表在23℃/50%RH的环境中将纸调湿12小时以上后所述纸中的含水率,单位是质量%,W1b代表将在23℃/50%RH的环境中调湿12小时以上的所述纸在80℃的环境中放置30秒以进行脱湿处理后的所述纸中的含水率,单位是质量%,式中分母所示的常数代表所述脱湿处理需要的时间,该时间是30秒。
2.一种电子照相用转印纸,所述电子照相用转印纸至少包含:
纸浆纤维和用于产生大巴克豪森效应的磁性材料,和
含有所述纸浆纤维和所述磁性材料的纸基材,其中,所述纸基材包括三层的纸基材层,
并且所述电子照相用转印纸的平均吸湿速度S2a为0.045以上,
其中将吸湿剂添加至纸基材中,
所述平均吸湿速度S2a是指5张纸的吸湿速度S2的平均值,单位是质量%/秒,所述吸湿速度S2表示由下式(2)代表的值:
式(2) 吸湿速度S2=(W2b-W2a)/30
在式(2)中,W2a代表在10℃/15%RH的环境中将纸调湿12小时以上后所述纸中的含水率,单位是质量%,W2b代表将在10℃/15%RH的环境中调湿12小时以上的所述纸在28℃/85%RH的环境中放置30秒以进行吸湿处理后的所述纸中的含水率,单位是质量%,式中分母所示的常数代表所述吸湿处理需要的时间,该时间是30秒。
3.一种电子照相用转印纸,所述电子照相用转印纸至少包含:
纸浆纤维和用于产生大巴克豪森效应的磁性材料,和
含有所述纸浆纤维和所述磁性材料的纸基材,其中,所述纸基材包括三层的纸基材层,
并且所述电子照相用转印纸的平均脱湿速度S1a为0.15以下或所述电子照相用转印纸的平均吸湿速度S2a为0.045以上,
其中将吸湿剂添加至纸基材中,或者对所述电子照相用转印纸施加了用于改善保湿性的处理,所述处理包括将保湿剂加入纸中,
所述平均脱湿速度S1a是指5张纸的脱湿速度S1的平均值,单位是质量%/秒,所述脱湿速度S1是指由下式(1)代表的值:
式(1) 脱湿速度S1=(W1a-W1b)/30
在式(1)中,W1a代表在23℃/50%RH的环境中将纸调湿12小时以上后所述纸中的含水率,单位是质量%,W1b代表将在23℃/50%RH的环境中调湿12小时以上的所述纸在80℃的环境中放置30秒以进行脱湿处理后的所述纸中的含水率,单位是质量%,式中分母所示的常数代表所述脱湿处理需要的时间,该时间是30秒,
所述平均吸湿速度S2a是指5张纸的吸湿速度S2的平均值,单位是质量%/秒,所述吸湿速度S2表示由下式(2)代表的值:
式(2) 吸湿速度S2=(W2b-W2a)/30
在式(2)中,W2a代表在10℃/15%RH的环境中将纸调湿12小时以上后所述纸中的含水率,单位是质量%,W2b代表将在10℃/15%RH的环境中调湿12小时以上的所述纸在28℃/85%RH的环境中放置30秒以进行吸湿处理后的所述纸中的含水率,单位是质量%,式中分母所示的常数代表所述吸湿处理需要的时间,该时间是30秒
其中,所述电子照相用转印纸的由式(3)定义的吸脱湿速度比R为0.3以上:
式(3) 吸脱湿速度比R=|平均吸湿速度S2a/平均脱湿速度S1a|。
4.如权利要求1~3中任一项所述的电子照相用转印纸,其中,所述磁性材料是长度为10mm~430mm且直径为10μm~90μm的丝线状磁性材料。
5.如权利要求1或3所述的电子照相用转印纸,对所述电子照相用转印纸施加了用于抑制纸的厚度方向上的水分移动的处理,其中,所述处理包括提供具有抑制纸厚度方向上的水分扩散的功能的阻挡层,或所述处理包括增大纸的至少含有磁性材料的层的Stockigt施胶度。
6.如权利要求1或3所述的电子照相用转印纸,所述电子照相用转印纸包括至少包含所述纸浆纤维和所述磁性材料的层,和含有阻挡材料的阻挡层,其中,在所述至少包含纸浆纤维和磁性材料的层的两面配置所述阻挡层。
7.如权利要求1~3中任一项所述的电子照相用转印纸,其中,在23℃/50%RH的环境中调湿12小时以上之后的所述纸中的含水率为4.0质量%~7.0质量%。
8.如权利要求1或3所述的电子照相用转印纸,所述电子照相用转印纸包含保湿剂,其中,相对于100质量份的所述纸浆纤维,所述保湿剂的含量为大于0质量份至50质量份。
9.如权利要求1~3中任一项所述的电子照相用转印纸,其中,布置在纸的厚度方向的中央的纸基材层中包含所述磁性材料。
10.如权利要求9所述的电子照相用转印纸,其中,布置在纸的厚度方向的中央的纸基材层的Stockigt施胶度为40秒以上,在所述布置在纸的厚度方向的中央的纸基材层的两面配置的纸基材层的Stockigt施胶度为35秒以下。
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