紙の基礎と印刷適性－構造・物性・加工・印刷品質評価－ - 江前敏晴の ...

江 前 敏 晴 , 紙 の 基 礎 と 印 刷 適 性 (Part 1)配 向 しているわけではないことがわかる。 幅 の 広 い 抄 紙 機 の 両 サイドではワイヤ 上 で 紙 料の 流 れが 起 きることなどにより MD からある 角 度 を 持 って 配 向 することも 珍 しくない。2-3 表 面 平 滑 性紙 の 平 滑 度 は 版 との 接 触 が 起 きるニップ 型 商 業 印 刷 やレーザー 方 式 のプリンタでは 印 刷品 質 を 支 配 する 最 も 重 要 な 特 性 である。平 滑 性 の 測 定 と 表 現 の 方 法 には 大 きく 分 けて 2 種 類 ある。 非 常 に 平 滑 な 金 属 面 と 紙 表 面 が接 触 したときにできる 隙 間 を 空 気 が 漏 れ 出 る 速 度 や 一 定 量 の 空 気 が 漏 れ 出 るのに 要 する 時間 で 表 現 する 空 気 漏 洩 式 がその 1 つで、 装 置 の 仕 様 によりベック 式 、シェフィールド 式 、ベントセン 式 、 王 研 式 、パーカープリントサーフなどがある。 迅 速 な 測 定 と 実 際 の 印 圧 を想 定 して 圧 力 を 変 えることができる 利 点 がある。 空 気 漏 洩 法 ではないが、 加 圧 時 に 平 滑 なガラス 面 との 接 触 面 積 を 測 定 して 粗 さを 算 出 するマイクロトポグラフと 呼 ばれる 装 置 もある。もう 1 つは、 触 針 、 光 (レーザー)、 電 子 線 、プローブ( 走 査 型 プローブ 顕 微 鏡 )などを 用 いて 表 面 形 状 を 2 次 元 または 3 次 元 のプロファイルとして 測 定 する 方 法 である。 曲 線そのものを 客 観 的 に 比 較 するのは 難 しいのでそのプロファイル 曲 線 データから 色 々な 粗 さ指 数 を 計 算 する。 代 表 的 なものは 自 乗 平 均 平 方 根 粗 さ RMS 及 び 中 心 線 平 均 粗 さ Ra である。これは 次 のようにして 求 められる。 線 または 面 の 傾 きを 補 正 するために 基 準 直 線 (2 次 元 )または 基 準 平 面 (3 次 元 )を 定 める。これはその 基 準 線 ( 面 )の 上 下 で 囲 まれる 面 積 ( 体 積 )のそれぞれの 総 和 が 等 しくなるように 設 定 する。その 線 ( 面 )からの 各 点 までの 距 離 y を求 め、それぞれ 式 (1) 及 び 式 (2)で 計 算 する。RMS =1l2∫ yl 0dy式 (1)R a1=∫ll 0ydy式 (2)ここで、l: 曲 線 の 走 査 距 離 である。3 次 元 の 場 合 はこれと 直 角 方 向 の 座 標 軸 にも 走 査 方 向があるので 式 中 の 積 分 は 二 重 になる。空 気 漏 洩 法 による 平 滑 度 と 表 面 形 状 プロファイルの 間 にはどのような 関 係 があるのであろうか。 表 面 粗 さがミクロな 粗 さ 領 域 からマクロな 粗 さ 領 域 まで 分 布 しているという 概 念から 考 えると、 空 気 漏 洩 式 平 滑 度 計 はどの 大 きさの 粗 さレベルを 表 現 しているのかをフーリエ 解 析 によって 調 べることが 可 能 である。 触 針 式 表 面 形 状 測 定 機 によって 測 定 される 表面 形 状 プロファイルをフーリエ 変 換 によっていろいろな 波 長 の 波 に 分 解 した。そしてそれぞれの 波 の 振 幅 と 王 研 式 平 滑 度 との 相 関 を 調 べた。また 通 常 800 μm 以 上 の 長 さの 波 長 を 持つ 波 の 成 分 を 除 いてから 中 心 線 平 均 粗 さを 計 算 するが、このカットオフ 値 を 変 化 させたときの 中 心 線 平 均 粗 さと 王 研 式 平 滑 度 王 研 式 平 滑 度 との 相 関 を 調 べた。このようなスペクトル 的 な 解 析 をカレンダーがけレベルや 叩 解 度 レベルの 異 なる 手 抄 き 紙 について 行 った。その 結 果 、 特 定 のカットオフ 波 長 で 最 も 相 関 が 高 くなるようなはっきりしたピークが 見 られた。さらによく 日 本 で 使 用 される 王 研 式 平 滑 度 の 表 す 粗 さ 領 域 は、 手 抄 き 紙 の 場 合 、およそ 273 μm 程 度 の 波 長 領 域 であることがわかった。また、 空 気 漏 洩 式 では、 世 界 的 な 標 準 規 格 になりつつあるパーカプリントサーフ(PPS) 粗さがどのような 紙 の 表 面 粗 さを 表 しているかも 同 様 に 検 討 した。まず PPS 粗 さとベック 平14