JP4433008B2

JP4433008B2 - 記録用紙

Info

Publication number: JP4433008B2
Application number: JP2007181122A
Authority: JP
Inventors: 英三栗原; 司松田; マリオ布施; 昭治山口; 邦廣高橋
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2007-07-10
Filing date: 2007-07-10
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2027-07-10
Also published as: CN101343849B; US20090017334A1; JP2009019290A; CN101343849A; US7820307B2

Description

本発明は、記録用紙に関する。

紙幣や有価証券等のような特殊な文書（特殊文書）においては、偽造の防止が極めて重要である。このような特殊文書における偽造防止のために、特殊文書中に磁気的手段により検知可能な磁性材料等の金属繊維をすき込んだり埋め込んだりする技術が従来より知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

一方、近年、コンピュータやネットワークの普及により、膨大な情報の中から所望の情報を容易に取得し、取得した情報を印刷、複写することが可能となってきた。このため、秘匿性の高い情報が不正に複写もしくは印刷された印刷物が持ち出されることによって機密情報が漏洩するという問題がクローズアップされつつある。そこで、秘匿性の高い情報が不正に複写もしくは印刷された印刷物が持ち出されることによって機密情報が漏洩することを防止するために情報のセキュリティを強化した種々の装置や方法が提案されている。

例えば、固有の識別情報が記録可能な磁性体を含む印刷用紙と、この識別情報を読み取って、印刷用紙に印刷された情報の正当性を判断する情報読取装置とを組み合わせて利用することにより情報のセキュリティを強化する方法が提案されている（例えば、特許文献３，４参照）。

上述したような偽造防止に利用される特殊文書や印刷用紙においては、用紙中に大バルクハウゼン効果を起こす磁性材料等の金属繊維が配合されたり埋め込まれる。

特開平１０−１４３７０８号公報特開平７−３２７７８号公報特開２００４−２８４０５３号公報特開２００４−２８５５２４号公報

本発明は、磁性材料を配合した記録用紙が収縮する際に大バルクハウゼン効果によるパルス信号の出力が低下するのを抑制する記録用紙を提供することを目的とする。

記録用紙の収縮は、例えば電子写真方式で形成した画像の定着時やインクジェット方式で印字したインクの乾燥時などに起こるが、これらの場合に限られるものではない。

請求項１に記載の発明は、パルプを含むパルプ層の間に、大バルクハウゼン効果を起こす磁性材料と記録用紙中のパルプ固形分に対して３質量％以上３０質量％以下の填料とを含む磁性材料含有層を有し、記録用紙中の全填料のうち前記磁性材料含有層中の填料の割合が５０％以上９０％以下の範囲であり、前記磁性材料含有層中の填料の粒子の短径と長径の比（短径／長径）で表される形状係数が０．７３以上１．０以下である記録用紙である。

ここで形状係数とは、粒子の短径と長径の比（短径／長径）である。記録用紙中の填料の形状係数は記録用紙断面の走査電子顕微鏡画像から測定する。図４に示す幅５０μｍの領域ア〜エ（記録用紙の対角線上の角から中心方向へ５０μｍの領域）及び領域オ（記録用紙の一方の対角線上の中心から角方向へそれぞれ２５μｍ、計５０μｍの領域）の記録用紙断面の電子顕微鏡画像を、画像処理ソフトウェアである画像処理ソフト「Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ」（株式会社日本ローパー製）を用いて解析し、それぞれの領域において形状係数の平均値を計算する。計算した平均値が５つの領域のうち最大である領域及び最小である領域を除いた３つの領域で形状係数の平均をとったものを本願の填料の「形状係数」とする。

ここで、記録用紙中のパルプ固形分に対する填料の配合量は、ＪＩＳＰ８２５１により測定した値である。また、全填料のうち磁性材料含有層中の填料の割合は、ＳＥＭ−ＥＤＸ（株式会社日立製作所製、Ｓ−３４００Ｎ）による元素配合比率分析により測定したものである。観察条件は２次電子像、加速電圧２０ｋＶ、倍率５００倍、ワーキングディスタンス１０ｍｍであり、観察領域は図５に示す幅２５０μｍの５つの領域ａ〜ｄ（記録用紙の対角線上の角から中心方向へ２５０μｍの領域）及び領域ｅ（記録用紙の一方の対角線上の中心から角方向へそれぞれ１２５μｍ、計２５０μｍの領域）の記録用紙断面である。それぞれの領域において磁性材料含有層中の填料の割合が求まるので、その割合が５つの領域のうち最大となる領域及び最小となる領域を除いた３つの領域で平均をとったものを本願の「磁性材料含有層中の填料の割合」とする。

本発明の請求項１によると、本構成を有さない場合に比べて、磁性材料を配合した記録用紙が収縮する際に大バルクハウゼン効果によるパルス信号の出力が低下するのを抑制することが可能な記録用紙を提供することができる。

本発明の請求項２によると、填料の形状係数が本範囲外である場合に比べて、磁性材料を配合した記録用紙が収縮する際に大バルクハウゼン効果によるパルス信号の出力が低下するのをより抑制することが可能な記録用紙を提供することができる。

本発明の請求項３によると、本構成を有さない場合に比べて、磁性材料を配合した記録用紙が収縮する際に大バルクハウゼン効果によるパルス信号の出力が低下するのをより抑制することが可能な記録用紙を提供することができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る記録用紙の構成の一例を示す概略断面図である。記録用紙１は、パルプ層１０と、磁性材料含有層１２とを含む。図１に示すように、２層のパルプ層１０の間に、磁性材料１４及び填料１６を含む磁性材料含有層１２が形成されている。

また、図２は、本実施形態に係る記録用紙の構成の他の例を示す概略断面図である。記録用紙３は、パルプ層１０と、磁性材料含有層１２とを含む。図２に示すように、２層のパルプ層１０の間に、磁性材料１４、填料１６及びパルプ１８を含む磁性材料含有層１２が形成されている。

次に、本実施形態に係る記録用紙の構成材料や、製造方法、諸物性等についてより詳細に説明する。

＜磁性材料＞
本実施形態に係る記録用紙に含有される磁性材料１４は、大バルクハウゼン効果を起こすものである。ここで、大バルクハウゼン効果について簡単に説明する。図３は、大バルクハウゼン効果を説明するための図である。大バルクハウゼン効果は、図３（ａ）に示すようなＢ−Ｈ（磁束密度−磁界）特性、つまり、ヒステリシスループがほぼ長方形で、保磁力（Ｈｃ）が比較的小さな材料、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉにより構成されるアモルファス磁性材料を交番磁界中においた際に、急峻な磁化反転が起きる現象である。このため、励磁コイルに交流電流を流して交番磁界を発生させ、その交番磁界中に磁性材料を置くと、磁化反転時に、磁性材料の近傍に配置した検知コイルにパルス状の電流が流れることとなる。

例えば、励磁コイルにより図３（ｂ）の上段に示すような交番磁界を発生させた場合、検知コイルには、図３（ｂ）の下段に示すようなパルス電流が流れることとなる。

ただし、検知コイルに流れる電流には、交番磁界によって誘導される交流電流も流れており、パルス電流は、この交流電流に重畳されて検出されることとなる。また、複数の磁性材料を含むものを交番磁界中に置いた場合には、複数のパルス電流が重畳され、図３（ｃ）に示すような電流が検出される。

本実施形態に係る記録用紙の内部に含有される磁性材料１４としては、一般には永久磁石、例えば希土類系のネオジュウム（Ｎｄ）−鉄（Ｆｅ）−ボロン（Ｂ）を主成分としたもの、サマリウム（Ｓｍ）−コバルト（Ｃｏ）を主成分としたもの、アルニコ系のアルミ（Ａｌ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）を主成分としたもの、フェライト系のバリュウム（Ｂａ）又はストロンチウム（Ｓｒ）と酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）を主成分としたものや、その他に軟質磁性材料、酸化物軟質磁性材料、基本組成がＦｅ−Ｃｏ−ＳｉやＣｏ−ＦｅＮｉ系であるアモルファス磁性材料等がある。

次に紙基材について説明する。紙基材の主成分として用いられるパルプ繊維としては、特に限定されるものではないが、例えば、広葉樹および／または針葉樹のクラフトパルプ繊維、サルファイトパルプ繊維、セミケミカルパルプ繊維、ケミグラウンドパルプ繊維、砕木パルプ繊維、リファイナーグラウンドパルプ繊維、サーモメカニカルパルプ繊維等が使用される。また、これらの繊維中のセルロースあるいはヘミセルロースを化学的に修飾した繊維も必要に応じて使用することができる。

さらに、綿パルプ繊維、麻パルプ繊維、ケナフパルプ繊維、バガスパルプ繊維、ビスコースレーヨン繊維、再生セルロース繊維、銅アンモニアレーヨン繊維、セルロースアセテート繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール共重合体、フルオロカーボン系繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、金属繊維、シリコンカーバイド繊維等の各繊維を、単独あるいは複数組み合わせて使用することができる。

また、必要に応じて、上記パルプ繊維にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル等の合成樹脂を含浸あるいは熱融着させて得られた繊維を使用することでテーバー摩耗量、及び内部結合強度を向上させることができる。

また、更に上記パルプ繊維に、上質系および中質系の古紙パルプを配合することもできる。古紙パルプの配合量としては、用途や目的等に応じて決定されるが、例えば、資源保護の観点から古紙パルプを配合する場合には、紙基材に含まれる全パルプ繊維に対して１０質量％以上、好ましくは３０質量％以上配合される。

なお、図２に示すような磁性材料含有層１２に含まれるパルプ１８としては、例えば上記紙基材の主成分として用いられるパルプ繊維を使用することができる。

本実施形態に係る記録用紙に用いられる紙基材には、不透明度、白さ、及び表面性を調製するために、必要に応じて填料を添加してもよい。

本実施形態に係る記録用紙のパルプ層１０及び磁性材料含有層１２に配合される填料の種類としては、紙の充填剤として用いられる有機系及び無機系の粒子であればよく特に限定されるものではなく、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、チョーク等の炭酸カルシウム系填料や、カオリン、焼成クレー、パイロフィライト、セリサイト、及びタルク等のケイ酸類や二酸化チタン、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、珪酸アルミニウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、合成シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、ホワイトカーボン、サポナイト、ドロマイト、カルシウムモンモリロナイト、ソジウムモンモリロナイト、ベントナイト等の無機填料、ポリメチルメタクリレート粒子、アクリル系プラスチックピグメント、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂粒子、キトサン粒子、セルロース粒子、ポリアミノ酸粒子、およびスチレン等の有機填料を使用できる。

さらに、本実施形態に係る記録用紙を構成する紙基材には、サイズ剤等の各種薬品を内添または外添させることができる。紙基材に添加可能なサイズ剤の種類としては、ロジン系サイズ剤、合成サイズ剤、石油樹脂系サイズ剤、中性サイズ剤等のサイズ剤を挙げることができる。さらに、硫酸バンド、カチオン化澱粉などのサイズ剤と、定着剤とを組み合わせて使用してもよい。

上記サイズ剤のうち、電子写真方式の画像形成装置において、画像が形成された後の用紙の保存性の観点から、中性サイズ剤、例えば、アルケニル無水コハク酸系サイズ剤、アルキルケテンダイマー、アルケニルケテンダイマー、中性ロジン、石油サイズ、オレフィン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂等を用いることが好ましい。また、表面サイズ剤として、酸化変性澱粉、酵素変性澱粉、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース変性体、スチレンアクリル系ラテックス、スチレンマレイン酸系ラテックス、アクリル系ラテックスなどを単独または組み合わせて使用することができる。

さらに、本実施形態に係る記録用紙を構成する紙基材には、紙力増強剤を内添あるいは外添することができる。

紙力増強剤としては、でんぷん、変性でんぷん、植物ガム、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、スチレン−無水マレイン酸共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリアクリル酸エステル尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、ジアルデヒドでんぷん、ポリエチレンイミン、エポキシ化ポリアミド、ポリアミド−エピクロルヒドリン系樹脂、メチロール化ポリアミド、キトサン誘導体等が挙げられ、これらの材料を単独あるいは混合して使用することができる。

また、この他にも、染料、ｐＨ調整剤等、通常の紙媒体に配合される各種助剤を適宜使用しても構わない。

本実施形態に係る記録用紙は、例えば、上記紙基材を構成する主材料と、その他の材料とを混合して、これらを抄紙することによって作製した複数の紙基材同士を、磁性材料１４及び填料１６を含む磁性材料含有層１２、あるいは磁性材料１４、填料１６及びパルプ１８を含む磁性材料含有層１２を挟んで、貼り合わせ、更に必要に応じて後述するサイズプレス液の塗布及び顔料塗工層を形成することで作製することができる。また、上記紙基材を構成する主材料と、上記紙基材を構成するその他の材料と、上記磁性体線材と、を混合してこれらを抄紙または多層抄紙した後に、更に必要に応じて後述するサイズプレス液の塗布及び顔料塗工層を形成することで作製してもよい。

抄紙法としては特に限定されるものではない。多層抄紙法、または長網抄紙機や、円網抄紙機、ツインワイヤー方式など何れも使用できる。酸性または中性抄紙法いずれでも構わない。

多層抄紙の方法としては、円網多筒抄紙、長網多筒、長網・円網コンビ、マルチヘッドボックス、短網・長網方式いずれの方法を用いても構わないし、例えば石黒三郎著の「最新抄紙技術−理論と実際」（製紙化学研究所，１９８４）に詳しく記載されている方法いずれを用いても構わないし、丸網を複数連ねた丸網多筒式等を用いてもよい。

紙基材の表面（複数の紙基材によって記録用紙を構成する場合には、最表面層の紙基材の表面）には、ロジン系サイズ剤、合成サイズ剤、石油樹脂系サイズ剤、中性サイズ剤等のサイズ剤を、表面強度向上等の観点から水性液体の吸収を阻害しない程度に適宜添加するようにしてもよい。さらに硫酸バンド、カチオン化澱粉などの、サイズ剤と繊維間の定着剤を組み合わせて使用してもよい。

また、上記紙基材の表面（複数の紙基材によって記録用紙を構成する場合には、最表面層の紙基材の表面）には、下記に示すサイズプレス液を塗布してもよい。

サイズプレス液に用いるバインダは、コーンスターチ、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉などの未加工澱粉を始めとして、加工澱粉として酵素変性澱粉、燐酸エステル化澱粉、カチオン化澱粉、アセチル化澱粉などを使用することができる。また、その他にもポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ソーダ、アルギン酸ソーダ、ヒドロキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、グアーガム、カゼイン、カードランなどの水溶性高分子及びそれらの誘導体などを単独あるいは混合して使用することができるが、これに限定されるものではない。ただし、製造コストの観点からは、より安価である澱粉を使用する場合が多い。

また、本実施形態に係る記録用紙には、抵抗調整剤として塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化錫、酸化アルミニウム、及び酸化マグネシウム等の無機物や、アルキルリン酸エステル塩、アルキル硫酸エステル塩、スルホン酸ナトリウム塩、及び第４級アンモニウム塩等の有機系の材料を単独もしくは混合して使用することができる。また、これら抵抗調整剤を用紙に含有させる方法としては、これらの無機物や有機材料を上記サイズプレス液中に含有させて、上記紙基材表面に塗布するようにすればよい。

上記サイズプレス液を上記紙基材表面（複数の紙基材によって記録用紙が構成される場合には、最表面の紙基材の表面）に塗布する方法としては、サイズプレスのほか、シムサイズ、ゲートロール、ロールコータ、バーコータ、エアナイフコータ、ロッドブレードコータ、ブレードコータ等の通常使用されている塗工手段を用いることができる。

さらに、本実施形態に係る記録用紙には、少なくとも片面に主として接着剤と顔料とを含む塗布液を塗工することにより顔料塗工層を形成してコート紙として用いることも可能である。

また、この顔料塗工層上に樹脂層を設けてもよい。樹脂層として用いられる樹脂としては、公知の熱可塑性樹脂であれば特に限定はなく、例えばエステル結合を有する樹脂；ポリウレタン樹脂；尿素樹脂等のポリアミド樹脂；ポリスルホン樹脂；ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂、塩化ビニル−プロビオン酸ビニル共重合体樹脂；ポリビニルブチラール等のポリオール樹脂；エチルセルロース樹脂、酢酸セルロース樹脂等のセルロース樹脂；ポリカプロラクトン樹脂；スチレン−無水マレイン酸樹脂；ポリアクリロニトリル樹脂；ポリエーテル樹脂；エポキシ樹脂；フェノール樹脂；ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂；エチレンやプロピレン等のオレフィンと他のビニルモノマーとの共重合体樹脂；アクリル樹脂などを例示することができる。

顔料塗工層の形成に用いられる塗布液（以下、「顔料塗工層用塗布液」という）に含まれる接着剤としては、水溶性及び水分散性の何れか一方または双方の高分子化合物が用いられ、例えば、カチオン性澱粉、両性澱粉、酸化澱粉、酵素変性澱粉、熱化学変性澱粉、エステル化澱粉、エーテル化澱粉等の澱粉類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、ゼラチン、カゼイン、大豆蛋白、天然ゴム等の天然あるいは半合成高分子化合物、ポリビニルアルコール、イソプレン、ネオプレン、ポリブタジエン等のポリジエン類、ポリブテン、ポリイソブチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリアルケン類、ビニルハライド、酢酸ビニル、スチレン、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリルアミド、メチルビニルエーテル等のビニル系重合体や共重合体類、スチレン−ブタジエン系、メチルメタクリレート−ブタジエン系等の合成ゴムラテックス、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、オレフィン−無水マレイン酸樹脂、メラミン樹脂等の合成高分子化合物等を用いることができる。そしてこれらの中から、用紙の品質目標に応じて１種あるいは２種以上が適宜選択して使用される。

また、顔料塗工層用塗布液に含まれる顔料としては、例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、カオリン、焼成カオリン、構造性カオリン、デラミカオリン、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、シリカ、アルミノ珪酸マグネシウム、微粒子状珪酸カルシウム、微粒子状炭酸マグネシウム、微粒子状軽質炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、ベントナイト、ゼオライト、セリサイト、スメクタイト等の鉱物質顔料や、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂並びにそれらの微小中空粒子や貫通孔型の有機顔料等が挙げられ、これらの中から１種あるいは２種以上が用いられる。

上記顔料塗工層用塗布液中の顔料に対する接着剤の配合割合は、顔料１００質量部に対して５質量部以上５０質量部以下の範囲内にあることが好ましい。接着剤の顔料１００質量部に対する配合割合が５質量部未満では、顔料塗工層用塗布液を、上記紙基材上に塗工して、上記紙基材上に顔料塗工層を形成した後に、更に上記樹脂層を塗工する時に、紙基材の表面が樹脂液によって侵されるため、良好な白紙光沢度を得ることが出来ないという問題が生じる場合がある。また接着剤の顔料１００質量部に対する配合割合が５０質量部を超えると、顔料塗工層用塗布液を上記紙基材上に塗工する時に泡が発生し、顔料塗工面にザラツキを生ずるため、良好な白紙光沢度が得られない場合がある。

上記顔料塗工層用塗布液中には、更に、各種助剤、例えば界面活性剤、ｐＨ調節剤、粘度調節剤、柔軟剤、光沢付与剤、分散剤、流動変性剤、導電防止剤、安定化剤、帯電防止剤、架橋剤、酸化防止剤、サイズ剤、蛍光増白剤、着色剤、紫外線吸収剤、消泡剤、耐水化剤、可塑剤、滑剤、防腐剤、及び香料等を必要に応じて添加することも可能である。

上記顔料塗工層用塗布液の上記用紙への塗工量については、本実施形態に係る記録用紙の使用目的に応じて適宜に選択されるものであるが、例えば乾燥質量で２ｇ／ｍ^２以上８ｇ／ｍ^２以下の塗工量で塗布される。

上記顔料塗工層用塗布液を、上記サイズプレス液が塗布された上記紙基材表面に更に塗布する方法としては一般に公知の塗被装置、例えばブレードコータ、エヤーナイフコータ、ロールコータ、リバースロールコータ、バーコータ、カーテンコータ、ダイコータ、グラビアコータ、チャンプレックスコータ、ブラシコータ、ツーロールあるいはメータリングブレード式のサイズプレスコータ、ビルブレードコータ、ショートドウェルコータ、ゲートロールコータ等を適宜用いることができる。

顔料塗工層は、紙基材上に設けられることで、用紙の片面或いは両面の表面層として形成され、表面層は１層あるいは必要に応じて２層以上の中間層を設け、多層構造とすることも可能である。なお用紙の両面へ塗工、又は多層構造にする場合、各々の塗工層を形成するための塗布液の量が同一、且つ塗布液に含まれる上記材料の種類及び含有量が同一である必要はなく、上記規定範囲を満たす範囲内で所要の品質レベルに応じて適宜調整して配合されればよい。

また用紙の一方の面に顔料塗工層を設けた場合、他方の面に合成樹脂層や接着剤と顔料等を含む塗被層、または帯電防止層等を設けて、カール発生防止、印刷適性付与、及び給排紙適性等を付与することも可能である。

さらに用紙の上記他方の面に種々の加工、例えば粘着、磁性、難燃、耐熱、耐水、耐油、防滑等の後加工を施すことにより、各種の用途適性を付加することも勿論可能である。

本実施形態に係る記録用紙は、紙基材表面に上記サイズ剤や、サイズプレス液や、上記顔料塗工層用塗布液等が必要に応じて塗布された後に、スーパーカレンダ、グロスカレンダ、ソフトカレンダ等の平滑化処理装置を用いて平滑化処理するのが好ましい。また、オンマシンやオフマシンで適宜平滑化が施されてもよく、加圧装置の形態、加圧ニップの数、加温等も通常の平滑化処理装置に準じて適宜調節されるようにすればよい。

本実施形態に係る記録用紙において、磁性材料含有層中の填料の形状係数は、０．３以上１．０以下であることがより好ましく、０．４以上１．０以下であることがさらに好ましい。

磁性材料含有層中の填料の形状係数を上記範囲にすることにより、磁性材料を配合した記録用紙が収縮する際に大バルクハウゼン効果によるパルス信号の出力が低下するのをさらに抑制することができる。

本実施形態に係る記録用紙中の填料１６はその粒子径が０．１μｍ以上５０μｍ以下の粒子であることが好ましく、０．５μｍ以上４０μｍ以下がより好ましく、１μｍ以上３０μｍ以下がさらに好ましい。

記録用紙における填料１６の粒子径は記録用紙断面の走査電子顕微鏡画像から測定する。図４に示す幅５０μｍの領域ア〜エ（記録用紙の対角線上の角から中心方向へ５０μｍの領域）及び領域オ（記録用紙の一方の対角線上の中心から角方向へそれぞれ２５μｍ、計５０μｍの領域）の記録用紙断面の電子顕微鏡画像を、画像処理ソフトウェアである画像処理ソフト「Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ」（株式会社日本ローパー製）を用いて解析し、それぞれの領域において粒子径の平均値を計算する。計算した平均値が５つの領域のうち最大である領域及び最小である領域を除いた３つの領域で平均をとったものを、本願の「粒子径」とする。

上記範囲にすることにより、填料１６の粒子径が０．１μｍ未満の場合に比較して、大バルクハウゼン効果によるパルス信号の出力の低下をより抑制することができ、また５０μｍを超える場合に比較して、より記録用紙の強度を保つことができる。

また、本実施形態に係る記録用紙における磁性材料１４の形状としては、縦長の形状（線状）であることが好ましく、ワイヤ状や帯状であることがより好ましく、ワイヤ状であることがさらに好ましい。

縦長の形状であることで大バルクハウゼン効果によるパルス信号をより確実に検出することができる。

磁性材料１４がワイヤ状である場合には、その直径は１０μｍ以上９０μｍ以下の範囲が好ましく、１０μｍ以上８０μｍ以下がより好ましい。

上記範囲にすることにより、磁性材料１４の直径が９０μｍを越える場合に比較して、磁性材料１４が記録用紙表面に突出してしまう可能性が低くなる。また磁性材料１４の直径が１０μｍ未満の場合に比較して、大バルクハウゼン効果によるパルス信号をより確実に検出することができる。

また、磁性材料１４の長さは、１０ｍｍ以上が好ましい。また磁性材料１４の最大長は、３５０ｍｍ以下であることが好ましく、３００ｍｍ以下がより好ましい。

上記範囲にすることにより、長さが１０ｍｍ未満の場合に比較して大バルクハウゼン効果によるパルス信号をより確実に検出することができる。また、３５０ｍｍを超える場合に比較して、記録用紙の可撓性をより保つことができる。

なお、磁性材料１４の直径や長さは、記録用紙中に含まれる全ての磁性材料１４の平均値とする。記録用紙における磁性材料１４の直径については、記録用紙断面あるいは記録用紙内部から物理的に磁性材料を取り出し、光学顕微鏡または電子顕微鏡等で測定することができる。また磁性材料１４の長さは記録用紙の表面あるいは記録用紙内部から物理的に磁性材料を取り出し、光学顕微鏡または電子顕微鏡等で測定することができる。

また、本実施形態に係る記録用紙の表面抵抗率は１×１０^９Ω／□以上５×１０^１１Ω／□以下の範囲に、体積抵抗率は１×１０^１０Ω・ｃｍ以上１×１０^１４Ω・ｃｍ以下の範囲に調製されることが好ましい。

電子写真法により画像を形成する場合に、磁性材料の表面が樹脂や金属酸化物等を含む絶縁層等により被覆されていなくても、記録用紙中の磁性材料が存在する部位の周辺での局所的な転写不良が発生しにくくなる。抵抗調整を行うためには、例えば前述の抵抗調整剤が用いられる。

本実施形態に係る記録用紙の坪量（ＪＩＳＰ−８１２４）は特に規定しないが、好ましくは６０ｇ／ｍ^２以上である。

坪量が６０ｇ／ｍ^２を下回る場合に比較して、電子写真方式の画像形成装置に用いられたときに、記録用紙上に転写されたトナー像を記録用紙上に定着させる定着工程における、定着装置への巻き付きや、定着装置からの剥離不良にともなう画像欠陥を発生させにくくなる。

さらに、本実施形態に係る記録用紙を２３℃５０％ＲＨ環境下に１２時間以上調湿したときの用紙水分は、４．０質量％以上７．０質量％以下の範囲内であることが好ましく、４．５質量％以上７．０質量％以下の範囲内であることがより好ましい。４．０質量％未満または７．０質量％を超える場合に比較して、電子写真方式で画像を出力したときに画質がより良好となる。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

＜記録用紙の作製＞
（比較例３）
ＬＢＫＰ（広葉樹晒クラフトパルプ）１００質量部のパルプスラリ中に、パルプ固形分１００質量部に対して、カチオン化デンプン（商品名：ＭＳ４６００、日本食品化学工業（株）製）０．１３質量部、およびアルケニル無水コハク酸（ファイブラン８１、王子ナショナル（株）製）０．０４質量部、棒状炭酸カルシウム（ＨＰＣ−Ｒ８、北海道共同石灰（株）製）１０質量部を添加した。これらの混合物を白水で希釈し、紙料スラリＡとした。

このようにして得られた紙料スラリＡ（固形分濃度１．０質量％）を用いて配向性抄紙機（熊谷理機工業株式会社製）により、下記条件で抄紙して、シートＡおよびＢを作製した。
〔抄紙条件〕
ドラム回転速度：１０００回転／ｍｉｎ
紙料噴射圧力：１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２
ストローク回数：５回

次に、ＬＢＫＰ（広葉樹晒クラフトパルプ）１００質量部のパルプスラリ中に、パルプ固形分１００質量部に対して、カチオン化デンプン（商品名：ＭＳ４６００、日本食品化学工業（株）製）０．１３質量部、およびアルケニル無水コハク酸（ファイブラン８１、王子ナショナル（株）製）０．０４質量部を添加し、さらに磁性材料（組成：Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ、直径：５０μｍ、長さ：５０ｍｍ）及び填料として棒状炭酸カルシウム（ＨＰＣ−Ｒ８、北海道共同石灰（株）製）をそれぞれパルプ固形分１００質量部に対し５質量部、２５質量部配合した。これらの混合物を白水で希釈し、紙料スラリＢとした。

このようにして得られた紙料スラリＢ（固形分濃度１．０質量％）を用いて配向性抄紙機（熊谷理機工業株式会社製）により、下記条件で抄紙し、シートＣを作製した。
〔抄紙条件〕
ドラム回転速度：１０００回転／ｍｉｎ
紙料噴射圧力：１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２
ストローク回数：５回

作製した３つのシートは、シートＣが中間層になるようにシートＡ、Ｂで挟み込み、その後、シート角型シートマシンプレス（熊谷理機工業株式会社製）で１０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で１分間プレスし、その後ＫＲＫ回転型乾燥機（熊谷理機工業株式会社製）で加熱温度１００℃、回転速度１００ｃｍ／ｍｉｎで乾燥し、坪量１０１ｇ／ｍ^２の記録用紙を得た。

磁性材料含有層中の填料の割合は、ＳＥＭ−ＥＤＸによる元素配合比率分析においてＣａの配合比率をみることで測定した。詳細な用紙特性を表１に示す。
（比較例４）
比較例３で用いた棒状炭酸カルシウムを軽質炭酸カルシウム（軽微性炭酸カルシウム、林化成株式会社製）に変更した以外は比較例３と同様にして、坪量１００ｇ／ｍ^２の記録用紙を得た。

（比較例５）
比較例３で用いた棒状炭酸カルシウムを軽質炭酸カルシウム（ネオライトＳＰ−３００、竹原化学工業株式会社製）に変更した以外は比較例３と同様にして、坪量１０２ｇ／ｍ^２の記録用紙を得た。

（比較例６）
比較例３で用いた棒状炭酸カルシウムを軽質炭酸カルシウム（ネオライトＳＳ、竹原化学工業株式会社製）に変更し、紙料スラリＡに用いた軽質炭酸カルシウムの配合量を７質量部、紙料スラリＢに用いた軽質炭酸カルシウムの配合量を１０質量部とした以外は比較例３と同様にして、坪量１０２ｇ／ｍ^２の記録用紙を得た。

（実施例１）
比較例６で作製した紙料スラリＡに用いた軽質炭酸カルシウムの配合量を１２質量部、紙料スラリＢに用いた軽質炭酸カルシウムの配合量を３０質量部とした以外は比較例６と同様にして、坪量１０３ｇ／ｍ^２の記録用紙を得た。

（実施例２）
比較例５で作製した紙料スラリＡに用いた軽質炭酸カルシウムの配合量を１２質量部、紙料スラリＢに用いた軽質炭酸カルシウムの配合量を４５質量部とした以外は比較例５と同様にして、坪量１０４ｇ／ｍ^２の記録用紙を得た。

（実施例３）
比較例３で作製した紙料スラリＡの棒状炭酸カルシウムをシリカゲル（ミズカシルＰ−７８Ｄ、水澤化学工業株式会社製）に変更し、配合量を４質量部にした紙料スラリＡ’を調製した。このようにして得られた紙料スラリＡ’（固形分濃度１．２質量％）を用いて配向性抄紙機（熊谷理機工業株式会社製）により、下記条件で抄紙して、シートＡ’およびＢ’を作製した。
〔抄紙条件〕
ドラム回転速度：１０００回転／ｍｉｎ
紙料噴射圧力：１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２
ストローク回数：７回

次に、シートＡ’の表面に磁性材料（組成：Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ、直径：２０μｍ、長さ：３４０ｍｍ）を置き、シリカゲル（ミズカシルＰ−７８Ｄ、水澤化学工業株式会社製）を紙料スラリＡ’中のパルプ固形分１００質量部に対し３０質量部となるようにシートＡ’の表面に均一になるように分配し、さらにシートＢ’をシートＡ’の表面に重ねた。その後、シート角型シートマシンプレス（熊谷理機工業株式会社製）で１０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で１分間プレスし、その後ＫＲＫ回転型乾燥機（熊谷理機工業株式会社製）で加熱温度１００℃、回転速度１００ｃｍ／ｍｉｎで乾燥し、坪量１００ｇ／ｍ^２の用紙を得た。磁性材料含有層中の填料の割合は、ＳＥＭ−ＥＤＸによる元素配合比率分析においてＳｉの配合比率をみることで測定した。詳細な用紙特性を表１に示す。

（実施例４）
実施例３で使用した磁性材料を組成：Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ（直径：８５μｍ、長さ：１５ｍｍ）に変更した以外は実施例３と同様にして坪量１０２ｇ／ｍ^２の記録用紙を得た。

（比較例１）
比較例３において調製した紙料スラリＡの填料の配合量を２０質量部、紙料スラリＢの填料の配合量を０質量部とした以外は比較例３と同様にして、坪量１０３ｇ／ｍ^２の記録用紙を得た。詳細な用紙特性を表１に示す。

（比較例２）
実施例３において、紙料スラリＡ’の填料の配合量を２０質量部に変更し、シートＡ’の表面に填料を分配せずに磁性材料を置き、その上にシートＢ’を重ねた。その後、シート角型シートマシンプレス（熊谷理機工業株式会社製）で１０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で１分間プレスし、その後ＫＲＫ回転型乾燥機（熊谷理機工業株式会社製）で加熱温度１００℃、回転速度１００ｃｍ／ｍｉｎで乾燥し、坪量１０２ｇ／ｍ^２の記録用紙を得た。詳細な用紙特性を表１に示す。

＜評価＞
記録用紙の存在の検出精度を評価するために、図６に示す検出ゲート（ユニパルス株式会社製、磁性ワイヤ方式物品監視システム、商品名：ＳＡＳ）を用いて、用紙中に含まれる磁性材料に起因するパルス信号を測定した。

評価に用いた検出ゲートは、交番磁界を形成する励磁コイルと用紙１００中の磁性体ワイヤの磁化反転を検出する検出コイルとを備えた２つの検出器を対にして配置したものである。図６は、実施例の評価に用いた検出ゲートの構成を示す概略模式図であり、図６（Ａ）は検出ゲートの正面図であり、図６（Ｂ）は、検出ゲートを構成する一方の検出器を側面から観察した場合（図６（Ａ）中の矢印Ｘ方向から観察した場合）の側面図であり、図６（Ｃ）は、検出ゲートを構成する一方の検出器を上方から観察した場合（図６（Ａ）中の矢印Ｙ方向から観察した場合）の上面図である。また、図中、１００が（Ａ４サイズの）用紙、３００が検出ゲート、３０２が第１の検出器、３０４が第２の検出器、４００が床面を表し、また、Ｈは床面４００から用紙１００までの高さ、Ｅが第１の検出器３０２の（長辺側の）側端部から用紙１００の短辺の中心点までの距離を表す。

図６に示すように検出ゲート３００は、床面４００上に対向配置された第１の検出器３０２と第２の検出器３０４とから構成され、第１の検出器３０２および第２の検出器３０４は同等の構成を有し、その高さは約１．５ｍである。また、２つの検出器３０２、３０４間の距離は約０．９ｍである。ここで、パルス信号の測定は、２３℃３０％ＲＨ環境下にて、図６に示すように用紙１００を床面４００と平行にした状態で、用紙１００の一方の短辺を第１の検出器３０２の第２の検出器３０４が配置された側の面に接触させて静止した状態で実施した。なお、床面４００から用紙１００までの高さＨは１２５０ｍｍとし、第１の検出器３０２の側端部から用紙１００の短辺の中心点までの距離Ｅは２００ｍｍとした。また、測定に際しては、第１の検出器３０２の用紙を接触させる面内において、床面からの高さＨ、第１の検出器３０２の側端部からの距離Ｅの位置の交番磁界の最大強度が、９．２Ｏｅとなるように設定した。

なお、検出ゲート３００により検出されたパルス信号はディジタルオシロスコープ（ＤＬ１５４０、横河電機株式会社製）に取り込み、パルスのピーク値の電圧をパルス値とした。

パルス値としては、各々の実施例、比較例で作製した記録用紙について定着前の記録用紙のパルス値（初期パルス値）と、画像形成装置により画像を形成した後のパルス値（定着後パルス値）とを測定した。ここで、初期パルス値は、画像形成テスト前の記録用紙を２３℃５０％ＲＨ環境下で１２時間以上調湿した後に測定した。

また、定着後パルス値は、画像形成テスト前の２３℃５０％ＲＨ環境下で１２時間以上調湿された記録用紙を用いて画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製、ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒｆ４５０）により、普通紙Ａモード、フルカラーモードで白紙画像を両面プリントし、両面プリントが終了した後の記録用紙を検出ゲート３００まで移動させて図６に示す状態に配置して測定した。ここで、定着後パルス値は記録用紙の両面プリントが終了して画像形成装置から排紙された直後（２回目の定着直後）の時点を始点として３０秒後に測定したパルス値を意味する。

そして、初期パルス値および定着後パルス値から、下式に基づいてパルス値変化量Ｔ（％）を求めた。結果を表１に示す。
パルス値変化量Ｔ＝（定着後パルス値／初期パルス値）×１００
なお、得られたパルス値変化量Ｔは以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
Ｇ０：Ｔ＝８０以上１００以下
Ｇ１：Ｔ＝５０以上８０未満
Ｇ２：Ｔ＝３０以上５０未満
Ｇ３：Ｔ＝３０未満

このように、実施例１〜４の記録用紙は、比較例１〜６の記録用紙に比較して、大バルクハウゼン効果によるパルス信号の出力が低下するのを抑制することができた。

本発明の実施形態に係る記録用紙の一例を示す概略断面図である。本発明の実施形態に係る記録用紙の他の例を示す概略断面図である。磁性材料の大バルクハウゼン効果を説明するための図である。本発明の実施形態に係る記録用紙において、記録用紙中の填料の形状係数および粒子径を測定する領域を説明するための図である。本発明の実施形態に係る記録用紙において、記録用紙の磁性材料含有層中の填料の割合を測定する領域を説明するための図である。本発明の実施例における記録用紙の存在検出精度の評価に用いた検出ゲートの構成を示す概略模式図である。

符号の説明

１，３記録用紙、１０パルプ層、１２磁性材料含有層、１４磁性材料、１６填料、１８パルプ、１００用紙、３００検出ゲート、３０２第１の検出器、３０４第２の検出器、４００床面。

Claims

パルプを含むパルプ層の間に、大バルクハウゼン効果を起こす磁性材料と記録用紙中のパルプ固形分に対して３質量％以上３０質量％以下の填料とを含む磁性材料含有層を有し、
記録用紙中の全填料のうち前記磁性材料含有層中の填料の割合が５０％以上９０％以下の範囲であり、
前記磁性材料含有層中の填料の粒子の短径と長径の比（短径／長径）で表される形状係数が０．７３以上１．０以下であることを特徴とする記録用紙。