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情報用紙製造技術の系統化
Survey on Technologies Developed in Communication Paper Production in Japan

飯田 清昭 Kiyoaki Iida
■ 要旨
20 世紀中頃から出現したコンピュータにより新しい情報の処理・伝達の方法が生まれると、それに合わせて情報用紙として分類される紙が開発されてきた。1970 年以前ではコンピュータ用の統計機カードであり、テレックスのさん孔テープであった。日本の製紙産業はこれらの高価な特殊紙と言うべき紙を国産化することで技術力を高めてきた。1970 年代に入ると、情報処理分野で力をつけてきた日本の電機メーカーや事務機メーカーが世界と対等のレベルで技術開発を進める。それに引っ張られるように製紙会社も関連する情報用紙の技術開発に参画した。製紙会社の間では、情報用紙が新しい紙の分野として期待されていたこともそれを推し進めた。
具体的には、ファクシミリであり、コピー機であった。日本では漢字を扱えることが求められ、それまで普及していたテレックスに代わるものとしてファクシミリの開発に大きなエネルギーが投入された。1970 年代には、
そのシステムとして放電記録、静電記録、感熱記録等が競合したが、開発間もない感熱システムがその主流となった。感熱紙は、NCR が開発した複写システムであるノーカーボン紙の技術から派生したもので、ポイント
は、装置が簡単で、使用する感熱紙のコストが単層塗工のため他の方式より安いことであった。この感熱システ
ムは、ファクシミリが高速化するのに合わせて品質が高度化し、結果として、テレックスに拘った欧米に対して装置、用紙共に抜きんでた日本の製品が世界に広がっていった。
コピー機の分野でも、日本メーカーがゼロックスに対抗して技術開発を進め、低価格の高速機を開発し、市場が急速に拡大していった。この印字方式は、ノンインパクトプリンタやレーザービームプリンタにも利用された。この過程で、高速で印字する際の紙の走行性が問題となり、その主要な原因が紙面でのパルプの配向にあることが日本で見出され、抄紙機の上で管理する技術が開発された。これらの技術発展により 1980 年代に紙の使用量が急増し、オフイス古紙の回収が社会問題となった。
1980 年代の成功で輸出展開していた感熱紙は、急激な円高で現地生産に代わっていった。そして、さらなるファクシミリの高速化、レーザープリンタの低価格化から、ファクシミリの主役の座を奪われる。そこへ電子メールが追い打ちをかけた。これに対し、感熱方式はプリンタが簡単なことを武器にリテール分野（レジロール、
値付けラベル等）へ転身する。ここでは、皮肉にも多層塗工により要求品質を満たすこととなった。
1990 年代に入るとインクジェットプリンタが急速に普及する。インクジェットプリンタは水性インクを使用するため今までと異なった紙の品質を求める。これにたいし、製紙会社は感熱紙に続くものとして開発に注力した。この方式は個人向けの印刷（文書の印刷からデジタル写真のプリントアウトまで）から大型の商業印刷にまで利用され、それに合わせた用紙の開発がすすめられている。
2000 年代に入って、情報がネットワークで保持されることで、情報流通の方式が大きく変化している。それは紙の使用方法にも変化を引き起こし、使用量の減少となっている。
情報用紙の技術開発から日本の特徴と言えるものが見える。時系列として、まず、輸入品の国産化で力をつけ、国内の競争で技術レベルを高めて世界をリードするまでなり、それを武器に輸出、海外生産と展開する。同じことが電機メーカーや事務機メーカーを含めあらゆる業界で時期を合わせたように起きている。そして、日本全体が一つの動きに纏まったことで分厚いインフラが形成され、1980 年代以降の日本の発展の原動力となっていったと推論する。その要因として、狭い国土のため情報がより早く効率的に共有されたことを上げたい。
現在では、グローバル化、インターネット等による情報の共有化により、以前の日本の情報伝達の優位さが失われている。新しい時代に合わせて、競合相手より、情報をより早く効率的に運用するシステムを作り上げるのが急務であろう。

■ Abstract
The computer, which was invented in the midst of the 20th century, has changed the way of processing andtransferring information among people. As new systems have been developed one after another, new types of
paper have also been developed alongside these systems, and they have been labeled “communication paper”
as a group. In the 1950s and 1960s, the main such product was punched cards and punched tape, whichwere used to input data. Because they were imported and expensive, Japanese paper companies strived to
manufacture them by themselves and were highly successful. This eﬀort greatly improved the capabilities of thepaper companies.
In the 1970s, facsimile (“fax”) machines and plain paper copiers (PPCs) were targets for product development.
As Japanese companies had already acquired a certain level of technological ability, they soon becamecompetitive with world-leading companies. The paper companies were involved in the R&D eﬀorts by supplying
paper for their printouts.
The facsimile machine looked very promising, and therefore, many electrical product companies got into themarket and competed ﬁercely with each other with help from the paper companies. Although the telex system wascommonly used in other countries, the Japanese preferred facsimiles because their complicated kanji characters
were diﬃcult to transfer by telex. Several systems such as electric discharge recording, electrostatic recording,and thermal recording were in rivalry. Thermal recording became dominant in the market because thermal printerswere easy to handle and the paper was less expensive than others due to its single-layer coating. The ﬁerce
competition continued, which led to the development of advanced and reﬁned products (machines and paper),which were successfully exported worldwide.
Japanese manufacturers worked hard to develop models of PPC machines that were inexpensive and that
operated as quickly as those made by their rivals in the world, after the patents held by Xerox expired. The
products were welcomed in the market, which expanded very quickly. This type of printing system was also
applied to non-impact printers (NIPs) and later to laser beam printers (LBPs). As printing speeds increased, theprinters, especially NIPs, required ever higher performance from the paper used with them. The ﬁber orientationin the sheet was found to be critical in satisfying this requirement, and thus, techniques to control it in the paper
machine quickly became common in Japan. Then, the paper machine itself was redesigned, and an on-machinesensor was developed.
In the 1980s, the export business of thermal paper was hurt by the strong yen. Thermal paper makers set up
manufacturing units abroad, including in Europe and the U.S. Then, facsimile machines were overtaken by othersystems that used plain paper such as LBPs. Further, the increasing use of e-mail diminished even the market
itself. Manufacturers of thermal systems, making use of their simplicity, explored new applications in the retailindustry such as register rolls and food labels. Ironically, these applications required a multi-layer coating on the
sheet.
In the 1990s, the inkjet printer surged into the market, although its development took a fairly long time.
Because the ink used in these printers is aqueous, a diﬀerent kind of quality is necessary for the paper. Paper
companies took it to be a successor to thermal paper and have developed various kinds of ink jet paper suitablefor documents, digital photos, and large commercial printing runs.
In the 2000s, an evolutionary change is occurring in communication, and more and more information is being
stored in the network. This is changing the way paper has been used, and its consumption will undoubtedly
decline.
The history of product development in communication paper shows certain characteristics in Japan. First,
by substituting imported products with locally made ones, the technological level was improved. Then, ﬁerce
competition in Japan led to the products being reﬁned to the highest quality, and they were then successfully
exported worldwide. Similar moves occurred in every industry over the same course of time. Because of thatspontaneity, a large and eﬃcient nationwide infrastructure was quickly built in Japan, which was a driving force
for growth in the 1980s and on. One factor that helped to spur the spontaneous growth was that information was
exchanged rapidly and eﬃciently in Japan, where many people live in a small land area.
As the world becomes more globalized, and information is increasingly stored in the network, the advantage ofthis quick information exchange in Japan is disappearing. Japan therefore needs to develop a new model that ﬁts
the new generation.

■ Proﬁle飯田

清昭 Kiyoaki Iida

国立科学博物館産業技術史資料情報センター主任調査員
昭和35年
東京大学工学部応用科学科卒業
同年
十條製紙株式会社入社
昭和40年
トロント大学大学院化学工学科卒業（修士）
平成 2年
十條製紙㈱中央研究所長
平成 5年
紙パルプ技術協会 専務理事
平成15年
同
退職
平成 2 年より平成12年まで九州大学非常勤講師
現在、製紙産業技術遺産保存 ･ 発信活動にボランティアとして協力している。
学協会賞
昭和60年
紙パルプ技術協会賞
昭和61年
紙パルプ技術協会賞■ Contents
1. はじめに …………………………………………………… 3
2. 情報用紙概説 …………………………………………… 4
3. 情報用紙の変遷 ………………………………………… 6
4. 紙製造技術概説 ………………………………………… 13
5. 1970 年代までの情報用紙各論 …………………… 35
6. PPC 用紙の技術開発 …………………………………… 44
7. 感熱紙の技術開発 ……………………………………… 50
8. インクジェット用紙の技術開発 ……………………… 63
9. 情報用紙の変遷から見える日本の技術開発 ……… 73
情報用紙製造技術の系統化図 …………………………… 78
情報用紙の登録候補一覧…………………………………… 79
謝辞 …………………………………………………………… 80
情報用紙技術開発年表 ……………………………………… 81

1 はじめに紙は 2000 年前に中国で発明されて以来、唯一の情報の媒体として使用されてきた。そして、20 世紀の

みならず一般の紙の製造にも大きな影響を与え、その品質改善に寄与した。

中ごろから出現したコンピュータにより新しい情報のこれらの技術開発の過程を系統化としてまとめる。

処理・伝達の方法が生まれると、それに合わせて新し

具体的には、第 2 章で情報用紙の特徴を概説し、第いタイプの紙が開発された。その情報処理の分野が大3 章でその歴史的な変遷を紹介する。

きく成長するにつれ、情報用紙と呼ばれる紙の分野が第 4 章では情報用紙を含め紙の製造技術を概説し、形成された。したがって、情報用紙は、新聞用紙のよ

その中で、この報告の一つのテーマである配向性管理

うに一つの種類の紙を指すのでなく、情報処理の発展

技術の開発過程を紹介する。

により生まれかつ消え、また新たに生まれてきた紙の第 5 章では現在では使用されていない 1970 年代ま総称である。その変遷は情報処理技術の変化に伴ってでの各種の情報用紙を概説する。第 6 章では、量とおり、長い間使用され続ける紙製品が多い中で特異的して最も多い PPC 用紙の製造技術を紹介し、併せてである。さらに、技術的にも特殊紙に近く、他の品種

オフイス古紙の利用について考察する。第 7 章では、とは異なった技術も求められてきた。

ノーカーボン紙の技術から感熱紙が生まれ、日本でのその情報用紙の主要品種であるノーカーボン紙、感技術開発の進展から、輸出さらに海外生産へ展開した

熱紙、インクジェット用紙では、日本での技術開発が過程を追ってみる。第 8 章では、感熱紙に続くものと世界に先行し、輸出から海外生産（後の 2 品種）へとしてインクジェット用紙が開発される過程を紹介す展開している。この過程は、国内需要を品質の優位性る。

で守ってきた新聞用紙や段ボール用紙とは異なっている。
また、ノンインパクトプリンタ用紙の品質改善から

第 9 章では情報用紙の技術開発から見える日本の技
術開発の特徴について考察する。巻末に年表及び技術開発の系統化図を載せる。

見出されたパルプの配向性管理の技術は、情報用紙の

情報用紙製造技術の系統化

3

2 情報用紙概説
さらに電子メールにより衰退していった。また、新し

2.1 情報用紙とはいプリンタとしてインクジェット方式が開発され、パソコンの出力プリンタとして幅広い用途（単なるペー

コンピュータと通信技術の発展により紙の新しい用ジプリントから高級写真印刷まで）が開発されると、途がいろいろ開発されてきた。それらの用途に使用

それに合わせて出力用のインクジェット用紙も高機される紙をまとめて情報用紙と称する。この分類は能化していく。このようにコンピュータと通信技術の比較的新しく、日本製紙連合会により 1988 年から新発展に伴って生まれ、変化してきた用紙を総称していたに設けられた。当初は日本独特で、communication

る。

paper との訳語を用いたが、情報用紙に対応する汎用的な英語がなく、翻訳に苦労する時代があった。で2.2 情報用紙の位置づけ

は、具体的にどのような紙であるのか。じつは、情報
用紙はコンピュータと通信技術の発展により次々と変わってきている。

2.2.1

紙の品種の中では生産量は多くない

紙は、用途別に、紙（主として印刷の媒体）と板紙

例えば、1960 年代では、コンピュータへの入力に（段ボール等の包装用途）及びその他（ティッシュー、は統計機カードが使用され、通信用のテレックスには特殊紙）に大別できるが、量的には紙・板紙で代表ささん孔テープが使用されていた。コンピュータからのれる。

出力にはドットプリンタが用いられ、ファンフォルドのプリントアウト用紙が用いられていた。入力伝票は2009 年総生産量は 2630 万トン、その内の紙が 1580
万トン、板紙が 1044 万トンである。

裏カーボンの複写用紙が使用されていた。文書等の複写には、ジアゾ感光紙が使用されていた（いわゆる青焼き）。
それらが、技術進歩により、入力は OCR や直接入力に変わっていき、統計機カードはその使命を終えた。テレックスはファクシミリへと変化し、感熱紙のファクシミリ用紙がそれを支えた。裏カーボンの複写
用紙は感圧発色型の複写用紙（ノーカーボン紙）へと

図 2.1

変わっていく。ファンフォルドのプリントアウトは直接ディスプレーで見るシステムに移行して使用量が減
少していく。

紙、板紙の生産量比率 1）

紙として用いられる用途では、新聞用紙及び印刷用紙の量が圧倒的に多い。この分野での技術開発は、大一方、コピー機の普及からコピー用紙（PPC 用紙）の需要が増加するが、コピー機の性能が良くなるにつ型装置産業の一つの典型で、2007 年度に「新聞用紙2）製造技術の系統化調査」
としてまとめられている。

れて紙への要求が厳しくなってくる。その要求をより薄い（軽量の）紙で満たすための努力から、紙面でのパルプの配向を管理する技術が日本で開発された。この技術は、単に情報用紙のみならず、印刷用紙の製造にも応用され、大きな技術革新となった。
また、ノーカーボン紙の技術から、感熱紙が生まれ
ファクシミリに使用されていたが、さらに感熱プリン
タを組み込んだ新しい用途、例えば商店のレジでのレシートや商品の値札ラベル等に対して、その機能を満足する感熱紙か開発されていった。一方、ファクシミ

図 2.2

紙生産量の内訳（凡例は上から時計まわり）1）

リは高速化を求めて感熱タイプからレーザービーム方式に代わり、用紙も感熱紙から普通紙へ置き換わり、

4

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

情報用紙は印刷・情報用紙の中に入る。その内訳は

次のようになる。

2.3 なぜ情報用紙を取り上げるか
日本の製紙産業は歴史的に国内需要を対象として発展し、中国が急速に生産を伸ばすまではアメリカに次いで世界第 2 位（現在は第 3 位）であった。製紙産業には原木資源が豊富なことが必要条件であるが、それに乏しい日本は広葉樹材の利用、海外からのチップ輸
入、古紙の積極的な利用等の原料開発で対抗すると共

図 2.3

印刷・情報用紙生産量の内訳（凡例は上から時計
1）
まわり）に、国内のユーザーの厳しい品質要求を満たすことで国内の需要を守ってきた。その中で、情報用紙は海外
輸出、海外生産の比率が大きく、技術的にも世界レベ

情報用紙は図にみられるように生産量として多いもルに追い付き、さらにリードしてきた製品群である。

のではなく、142 万トン / 年で、紙全体の 9％である。

また、その発展は情報処理装置の変遷と密接に結びついており、その意味でも紙製品の中で特殊で、技術開2.2.2

発の進め方も汎用の新聞用紙や印刷紙とは異なってい印刷媒体、包装材に続く新しい用途である

別に章を改めて考察するが、紙は、2000 年前に文字の媒体として発明され、グーテンベルグの印刷術の発明により需要が急増し近代的な製紙産業となり、さる。これらの特徴を系統化としてまとめたい。

2.4 技術的な特徴

らに、約 100 年前に包装材としての新しい機能を開発してきた。現在は、コンピュータと通信技術の発展が情報用紙を製造する技術は、新聞用紙や印刷紙を製

社会を大きく改革しているが、製紙産業としてその変造するために開発された大型装置産業の技術が利用さ化への対応が情報用紙であり、製紙産業にとって量的れ、それに種々の情報用紙のニーズを満たすように付には少なくても重要な用途である。

加的な技術開発が組み込まれることが特徴である。このため、大型装置産業としての側面とニーズに合わせ具体的な製品別の生産量を以下に示す。

た少量多品種生産の側面を持っている。これが今回の
表 2.1

情報用紙の品種別生産量

2009 年単位：トン

1）

調査の重要な視点となる。
多くの場合、使用される装置（例えばプリンタやコピー機）と密接に結び付いて発展し、それに合わせて紙の品質が設計される。その装置が高機能化すると、当然紙に対する要求も高機能化して厳しくなり、それが技術発展を生み出してきている。その過程を系統化
したい。
引用文献
1） 経済産業省経済産業政策局調査統計部

複写原紙とは、加工されてノーカーボン紙（感圧複
写紙とも呼ばれる）になる。フォーム用紙は、ビジネ
スフォームに加工される。PPC 用紙は通常のコピー

紙・印

刷・プラスチック・ゴム製品統計年報（2009）2） 飯田清昭：新聞用紙製造技術の系統化調査

国立科学博物館（2007）

用紙である。情報記録紙は、この報告の一つのテーマ
である感熱紙及びインクジェット用紙である。その他の情報用紙には磁気記録紙等量の少ないものが含まれている。

情報用紙製造技術の系統化

53 情報用紙の変遷
1970 年頃は、代表的情報用紙であった統計機カー

3.1 情報用紙の統計

ド で 年 間 2 万 ト ン、 も う 一 つ の 代 表 で あ っ た さ ん
孔テープで年間 5000 トンである。コピー用の感光

情報用紙は時代と共に主役が代わっている。その歴紙（いわゆる青焼き）が 9 万トン弱、連続伝票用紙史の流れを追ってみる。現在、情報用紙として分類、（フォーム用紙）が 7 万トン、ノーカーボン紙が 4 万統計のある品目の生産量の変遷を図 3.1 に示す。情報

トンで合計 23 万トン程度であったと推測される。当用紙として統計が取られだしたのは 1988 年からで、時の紙の生産量は 700 万トンで、その 3％に過ぎない

それ以前は特殊紙、または雑種紙に分類され、その中（現在の情報用紙生産量は 142 万トンで紙全体の 10％で品目として統計があるのは統計機カード、連続伝票

弱である）。この情報用紙が製品を変えながら大きく

用紙及び感光紙用紙である。それらを表 3.1 に示す。

伸びた背景は、情報産業が社会のシステムとして大きこれらの統計データを補足するものとして 1970 年頃く発展したことによる。この過程で、日本の製紙産業の各種情報用紙の推定生産量を表 3.2 に示す。図 3.1

は輸入品の模倣・国産化から始まり、その後、独自のはこれら二つの表から作成した（用紙分類の内容につ技術開発により世界をリードするまでになった。そのいては 2.2.1 参照）。

経緯をまず概説する。

図 3.1

表 3.1

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国立科学博物館技術の系統化調査報告

情報用紙の生産量の推移

各種用紙の生産量（トン）（日本製紙連合会統計）1）

Vol.17 2012.August表 3.22）
1970 年頃の各種用紙の生産量（推定）

情報用紙製造技術の系統化

7

生をサポートしたことになる。さん孔テープはともか

3.2 1970 年以前の情報用紙

く、統計機カードは電算機と結びついたアメリカの発明で、IBM は 1930 年代よりこのカードの供給で大き最初の情報用紙は、テレックス用のさん孔テープでな利益を得ていたとされている（5.1 参照）。もう一つあろう。テレックスは 1930 年代に欧米で開発され、は、日本の製紙産業がプライドを持ってそれらを国1950 年代に広く使用されるようになっていた。日本産化できる技術をこの時期までに蓄えてきたことであでも通信の重要性を理解し、ぜひ国産化すべきとしてる。

特殊紙メーカー（電気絶縁紙メーカー）が中心となり苦労の末作り上げた。篠田・永井 3） は次のように記

3.3 1970 年代の情報用紙している。
「わが国に電気通信事業がはじまって以来
それに使用される電気通信用紙はすべて外国よりの輸

この時期、日本の製紙産業は多角化に乗り出してい入に依存していたが、このような重要な用紙をいつまた。本州製紙は日本で初めてのクラフトライナーの生でも外国に依存することは国策的見地より問題があっ

産に乗り出す。十條製紙はキンバリー・クラークのたので、なんとか国産化しなければならないという気ライセンスでクリネックスを、山陽国策パルプはス

運が早くより生じていた。
（中略）電気通信用紙はそ

コットペーパーのライセンスでスコッティを、王子製の製造の初期より、随分長い間、マニラ麻を主原料と紙は遅れて自社技術でネピアを事業化する（いずれして製造されてきたが、最近においては、研究の結果もティッシュー事業）。本州製紙はカートン事業（包より主として BSP や BKP が使用されるようになって装用の箱）に、十條製紙はミルクカートンのライセンいる。
」その技術的な特徴は 5.2 で紹介する。

ス生産を始めた。このような中で、情報用紙は量的にもう一つの代表が統計機カード（パンチカード）では少ないがこれら伸びる紙の分野として期待されていある。1950 年代からコンピューターの導入が進むとた。少し後であるが、中村 5） が次のように記してい需要が急増しだす。これについて佐伯

8

4）

は「当時は

る。
「各種塗工記録紙があるが、面積換算にすると約

この統計機用カードは特殊紙として君臨し、その紙

34 億 m2（昭和 49 年度）（推定 11 万 7 千トン（飯田））

質は高く、厳しい条件を要求していた。例えば、そのと推定される。その内 90％がジアゾ感光紙と考えて耐久強靱性、平滑円滑性、温湿度安定性、均質均厚よい。残りの 9％が電子写真の酸化亜鉛紙であり、そ性等々。このため、原料・純度などの質的なものはもの他がわずか 1％にしかならない。その 1％に対して、とより、生産工程上の品質管理に極めて高度のレベ研究者、技術者、各社の研究開発が集中している。そルを必要とした」としている。さらに「1960 年代にれは残り 1％の記録紙に期待される付加価値が大きい

入って一般の民間巨大企業や金融、官公庁で実用化さためであろう。
」この 1％に満たない分野の将来に期れるようになった。この新時代に入って、もはや戦前待し、静電記録紙、放電記録紙、通電感熱紙（5.2、5.3

や戦後のような特殊紙としての限られた需要の電算機

にて説明）、感熱紙（7 章）等が市場の主導権を争った。

用紙から、大量需要に応えるべき低単価の情報用紙

この 1970−80 年頃は、日本の産業全体が先進国にが要望されるようになってきた。かかる時に、電算機

追いつけを合言葉に技術レベルを上げ、世界のトップ用紙を生産するメーカーとしては電算機の国産化と相レベルと太刀打ちできるところまで来ていたと思わ

挨って、電算機メーカーやその利用産業と協力して、れる。今回の情報用紙の調査でも、1969 年にアメリ

三者相互の十分な情報の交換が必要ある。
」としていカで感熱ヘッドと感熱プリンタが開発されると、1971

る。この製品の特徴は 5.1 で紹介するが、既成の統計

年にすでに日本の電機メーカーが生産している。ゼ

機カードの模倣から抜けだし、新しい製品開発の必要

ロックスの PPC の基本特許が 1970 年頃から切れ出す性を述べている。

と、日本の事務機メーカーが一斉に市場に参入する。

この時期、二つのことが言える。一つは、アメリカ

この後で紹介する静電記録システムでも、日本の通の製紙産業が、コンピュータや通信機のメーカーの要

信機メーカーが世界と同等のレベルで技術開発をすす望に答えて、これらの高度の品質の製品を開発する力

め、それに製紙会社がプリントアウト用紙の開発で参を持っていたことである。アメリカの製紙業は 1900

画していた。

年代に入り、先進国であるヨーロッパ特にドイツを追日本の産業全体が、世界のトップレベルの技術に追いかけて発展してきた。それが、アメリカの他の産業

いつき、国全体として技術レベルの高い大きなインフの発展と歩調を合わせて実力を蓄え、情報産業の誕

ラが形成されるまでになっていた。これらがその次の国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

時代の日本の各産業の独自の技術発展につながって書きの英文字・カナ文字や数字を直接読み取るものでいったと考える。その背景の中で、1970 年代の情報あった（当時）。これらの用紙は、1965 年頃から使用用紙の変遷をまとめる。

され始め、大量のデータ入力に欠かせないものとなっ
ていく。

3.3.1

通信及びファクシミリ

通信にはテレックスが使われていたが、これは文字

3.3.3

コンピュータの出力をコード化してさん孔テープに穴をあけ、光学的に読1960 年頃からのコンピュータの普及により、急速み取り電気信号として送信、デコードして文字に戻しに出力用の専用紙が求められてきた。当時のプリンタ

プリントアウトしていた（5.2 参照）。アルファベット

は、ワイヤードットインパクト方式で、ワイヤーの先と数字の欧米ではこれでもよいが、日本では漢字を扱端でインクリボンを叩くため騒音がひどかった。大量

いたいことから、画像情報として送信できるファクシに出力されるようになり、走行性や印刷性などの作業

ミリが独自の大きな開発対象であった。

性が重要視された。しかし、高速で騒音のないレー

最初に使用されたのが放電記録紙である。これは、ザービーム方式に代わっていく（1980 年代）。

1930 年代半ば米国で発明され、間もなく同用紙を使ったファクシミリが発表された。類似の紙として蒸着記

3.3.4

文書複写システム

録紙があり、1955 年頃に西独で開発された。これら

この時期、文書等の複写の分野でも大きな動きがでの記録方式では、記録針を多針化すると印字トラブルる。これまでの主役はジアゾ感光紙で、いわゆる青焼を起こすため高速化・高画質化が難しく、新たな記録きと呼ばれるものであり、1951 年にコピアが複写機方式の登場を待つしかなかった。

として発売した。しかし、保存性が悪く紙が湿るなど

これに対し、ファクシミリの高速化の動きをねらっの問題があった。この事務複写機の領域へ電子写真がて、静電記録方式が主流の一つになってきた。静電記

参入してくる。その一つのタイプが感光剤（多くの場

録紙は、基紙を導電処理した後に片方の面に誘電層を合 ZnO）を塗布した感光紙を用いるもので、Coated

設けた構成である。記録方式については 5.2 で紹介すPaper Copier（CPC）と呼ばれていた。RCA 社が開るが、高速、高画質、広幅化が容易という特徴から、発した Electrofax タイプ（狭義の電子写真）である。

新聞の紙面電送が試みられるなど一時期主導的な地位

日本の事務機メーカーはこの酸化亜鉛タイプの CPCを確立する。この開発はもはや欧米の模倣でなく、多を生産することで力をつけてきた（1960 年代）。

くの日本の通信機メーカーと製紙会社（参入したのがも う 一 つ が い わ ゆ る ゼ ロ ッ ク ス タ イ プ で Plain

9 社）が手を組んで、世界レベルでの技術開発を競っ

Paper Copier（PPC）と呼ばれるものである。原理た。しかし、その装置も記録用紙も共に高価なことかは 1938 年のカールソンの発明になるが、日本では、

ら衰退していった。

1962 年に発売され PPC の時代が始まった。1970 年代

代わって伸びてきたのが感熱システムである。感熱に入りゼロックスの基本特許切れるに伴い、日本の事

紙の技術開発は本系統化の一つのテーマであり、第 7

務複写機メーカー（キャノン、小西六工業、リコー等）

章で紹介する。この分野にも多くの電機メーカーと製が続けざまに低価格の複写機を投入し、PPC 市場の紙会社が参入した。そして、電話回線の開放と相まっ成長時代を迎えることになる。

て技術開発競争に拍車がかかり、結果として、世界を

PPC 用紙は、単純な普通紙にみえるが、コピー機

抜きんでたファクシミリと感熱紙が日本で生まれるこの厳しい品質要求を満足するために製造ノウハウが求とになった。

められ、当時はコピー途中で紙詰まりが多発した。これに対し、抄紙機の改良等も含めた技術開発で、次の3.3.2

時代に品質が改善されていく。

コンピュータへの入力

中村が「戦後のような特殊紙としての限られた需要の電算機用紙から、大量需要に応えるべき低単価の
2）

3.3.5

ノーカーボン紙

情報用紙が要望されるようになってきた。
」 と述べその中で多少異なった性格の紙が伝票等の複写用のるように、高価な統計機カードやさん孔テープに代

ノーカーボン紙である。それまでの裏にカーボンをわるものとして OMR、OCR 用紙が開発されてくる。

塗った裏カーボン紙に代わって急速に需要が伸びた。

OMR（Optical Mark Reader）用紙はマークシートでノーカーボン紙のシステムはアメリカの NCR が 1954ある。OCR（Optical Character Reader）用紙は、手年に開発した。非常に独創的な商品で（原理等は 7.1

情報用紙製造技術の系統化

9で紹介する）、当時としては画期的な塗工システムでこの原因が紙中のパルプの配向角のずれによることが製造された。世界的に特許網がはられたが、たまたま日本で見出され、その管理の重要性が理解され、さらその基本特許が日本に出願されず、将来性に注目したに、パルプの配向性の改善のために抄紙機の構造にも日本の製紙会社 3 社（十條、三菱、神崎）と富士フイ

変革がもたらされた。そして、パルプの配向性を管理

ルムが 1963 頃より順次生産を始めた。1970 年代に、することで、情報用紙のみならず印刷用紙の作業性もこの 4 社間で激しい品質改良競争がおこなわれ、結大幅に改善された。これについては、情報用紙の開発

果として、NCR の製品を超えるまでになった。そしの中から日本で生まれた技術として 4.4 で紹介する。

て、NCR の特許が 1968 年より切れ出すと、各社は品

この技術は PPC 用紙の品質改善にも大きく寄与した。

質の良さとコストを武器に製品の輸出や海外への技術提携を始めた。この経験と基盤が次の感熱紙やインクジェット用紙の国際展開を引き出すことになる。

3.4 1980 年代の情報用紙

3.4.3

PPC の品質改良

PPC が広く使用されだすと、日本の PPC メーカーの品質要求はますます厳しくなり、製紙会社はその対応を迫られる。この時期に日本の PPC 用紙の品質は大きく改善され（軽量化に成功）世界をリードする。

この時期、情報用紙の分野でも、模倣から抜けだし、これについては第 5 章で紹介する。

独自の技術開発が行われだす。
3.4.4
3.4.1

感熱紙の拡大とインクジェット用紙の誕生

オフイス古紙問題

1975−1990 年にかけ、PPC とノンインパクトプリ

ファクシミリが日本で急速に普及するにつれ、そのンタの普及によりに情報用紙の量が急増しだした。具主流となった感熱紙は生産量を急増させていく。併体的には、1990 年には約 100 万トン / 年の紙がオフせて、感熱紙メーカー間で特許出願に見られるようイスに流れ込み、古紙として排出され、これが目につに（7.3 で説明）技術開発競争が過熱する。さらにファ

いて、これからの社会はパーパーレスにすべきである

クシミリの高速化が要求されてくると（1976 年にはと言われだす。併せて、古紙の回収が社会問題となっG2、1980 年には G3）、それに合わせて感熱システム

た。これに対し、自治体が回収システムを進め 、オも高感度化され、さらに技術レベルを上げた。そしフイスがそれぞれ回収ルールをつくったことで社会的て、ファクシミリが世界で普及しだすとその用紙としな対応がなされた（2008 年の古紙回収率 76.7％）。して世界へ輸出されていった。これには、ノーカーボン

かし、古紙が社会問題になったことから、何が何でも紙で作り上げた輸出基盤が大きく役に立った。この過古紙を使えとの風潮がうまれた。政府のグリーン購入

程は 7.4 で紹介する。

であり、古紙パルプを使用した名刺となる。この問題

この時期、1950 年代に実用化されながら、技術的難点から足踏みしていたインクジェットシステムが新展開を始め出す。きっかけはキャノンが見出したサー
マル方式で、いち早く HP が実用化、すぐにキャノン

は、古紙使用の PPC 用紙の技術開発を取り上げる際（6.3.3 項）に考察したい。

3.5 1990 年代の情報用紙が続く。さらにエプソンがピエゾ式で高性能の機種を発表、小型プリンタはインクジェットシステムの時代

3.5.1

ファクシミリからレジロールへとなっていく。これに対し日本の製紙産業は感熱紙に感熱紙がファクシミリを中心に市場を拡大してきた

続くものとしてその用紙開発に積極的に関わっていくが、その一つの特徴である塗工紙であること（普通紙ことになる。

でないこと）が消費量に影響してくる。ライバルとして登場してきたのがレーザープリンタである。その原

3.4.2

10

パルプの配向性管理

理は PPC とおなじで、半導体レーザー素子の価格がコンピュータの出力では、1979 年に高速で、騒音低下したことで普通紙仕様のファックス・プリンタ・のないノンインパクトタイプのレーザープリンタが開スキャナを兼ねた複合機が企業などで使用されるよう発され、急速にドットプリンタに取ってかわる。ここになった。家庭用も感熱紙タイプから普通紙タイプので一つの問題が起きた。大量のプリントアウトがファもの（熱転写インクリボン方式やインクジェット方

ンフォルド（ジグザグに折りたたまれながら）で積み式）に代わっていった。さらに電子メールの急速な普上がっていくと、徐々に斜傾していき、突然崩れる。

及に伴ってファクシミリは衰退する。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.Augustファクシミリ市場を失った感熱システムは、ファックスで培った技術を、新しい市場（リテール分野）のようになったのか、技術史のテーマとして興味がもたれる。

レジロール紙（レジでの小巻のプリントロール）、値

身近なインクジェットプリンタが注目されている中付けラベル等に向け、ファクシミリ用途の衰退をカで、その高速性に注目してフォーム印刷の分野で地道バーする。また、1985 年のプラザ合意後の急激な円な用途開発が進んでいた。例えば、高速性と低コスト高に対応するため、輸出から現地生産に切り替えてを武器に、封筒の宛名や、電話や公共料金の請求書等

いった（この様子は 7.4 で紹介する）。これが後のイで可変情報を高速で印刷するのに用いられてきた。さンクジェット用紙の国際展開につながっていく。

らに最近では、オフセット印刷機に代替するような大型のインクジェット印刷機が開発されている。その利

3.5.2

PPC 用紙の中性紙化と古紙の利用

点は、オフセット印刷に必要な版の作成と版の取り換

PPC 用紙は、社会的な要請から、製造技術面でさえがなく、迅速に比較的部数の少ない印刷ができるこらに変化する。その一つが中性紙化である。1980 年とである。当然この分野の用紙にはそれに適した物性

代中ごろより、日本の製紙産業は紙の劣化を少なくが求められ、新しい課題となっている（8.2 参照）。

するため中性抄紙に取り組み、1990 年代に情報用紙（PPC 用紙、フォーム用紙）の中性紙化を達成する（中3.6.2

感熱紙からインクジェット用紙へ

性抄紙については 6.3 参照）。さらに、多くの問題点

こ の 時 期 に な る と、 情 報 用 紙 メ ー カ ー の 中 で もがありながら古紙を主体とした PPC 用紙を製品化す

R&D が感熱紙からインクジェット用紙に移っている。情報用紙の中性紙化と古紙使用は、日本が特別早く。その R&D の進め方にも違いがある。感熱紙でかったわけではないが、従来の品質基準を保ちながらは、自分で発色することから、発色剤、顕色剤、増感達成したことは、日本の製造技術のノウハウの高さに剤等、多くの化学薬品の開発と組み合わせが大きな対よる。それには関連産業の技術開発（古紙処理技術、

象で、特許による陣取りが激しかった。インクジェッ

中性サイズ剤等）も大きく寄与している。

トでは、紙はインクを受け取るだけで、研究の対象も大きく変わっていく。残念ながら用紙メーカーにとっ

3.5.3

インクジェットプリンタの急伸てはより付加価値の少ない方への動きと言える。

1990 年代は、小型のインクジェットプリンタが爆発的に売れ出した時代である（1998 年国内で 320 万

3.6.3

情報用紙の減少台）。インクジェットプリンタは手軽さから、単色や2000 年に入ると、情報用紙の使用量が減少しだす。

カラーの一般的な資料のプリントアウトに伸びていく

ノーカーボン紙は伝票複写の枚数が減り（例えば従が、もう一つの用途が写真のプリントアウトである。

来 4 枚複写であったのが 2 枚の複写になる）、全体のこの時期デジタルカメラが急速に普及しインクジェッ

使用量が減少しだした。フォーム用紙についても大量トによるプリントが普及していく。このデジタルカメのファンフォルドのプリントがなくなっていく。そのラを普及させたのが日本のメーカーであり、当然、日背景には、コンピュータが文字どおりパーソナルコン

本がこの分野の用紙開発の先頭を行くことになる。そピュータ（パソコン）として普及し、それがネットでの結果、多くの印刷品質レベルのプリントアウトに対つながる社会システムができたことがあげられる。

応できる用紙をラインアップとしてそろえることになった。

3.6 2000 年代の情報用紙

20 世紀に入り新しい情報の媒体が生まれ多様化す
ると、その中での紙の比率（シェアー）は低下し続けている。しかし、情報量が大きく増加し続けること
で、シェアーの低下にもかかわらず紙の絶対量は伸びてきた。その中で現在見えてきたのは、日本のような

3.6.1

インクジェット方式の多様化

成熟した社会では情報の媒体としての紙の使用量は今

小型のインクジェットプリンタが引き続き伸びて行

後大きな伸びが期待できないことである。情報量の全く。例えば 2010 年の販売台数は全世界で 6000 万台、

体量とそれを担うメディアについては 4.1.8 でさらに日本でも 500 万台弱である。日本国内では、日本の 2考察するが、現代の社会は間違いなしにペーパーレス社（キャノンとエプソン）が HP と競合しているが、へ動いている。

世界規模でみると HP に大きく水をあけられている。
当初の技術開発では遅れてはいなかったのになぜその情報用紙製造技術の系統化

11No.7 p.103（1959）

引用文献4） 佐伯忠夫：電算機用紙について一考察

1） 日本製紙連合会統計2） 中 村 孝 一： 情 報 産 業 と 紙（IV） 紙 パ 技 協 誌
3） 篠田 鐐、永井 勇一：特殊紙−電気絶縁紙・電気
通信用紙・乾式放電記録紙

国立科学博物館技術の系統化調査報告

誌 Vol.24, No.4 p.9（1970）
5） 中 村 孝 一： 情 報 産 業 と 紙（IV） 紙 パ 技 協 誌

Vol.29, No.4 p.17（1975）

12

紙パ技協

紙パ技協誌 Vol.13,

Vol.17 2012.August

Vol.29, No.4 p.9（1975）

4 紙製造技術概説
情報用紙の生産では製紙産業としての汎用技術がその基礎にあるので、その基礎技術を解説する。

4.1

紙の技術史概説：発明から産業の持続性、情報流通の爆発まで

最初に、紙の 2000 年の歴史を簡単に概説する。この項は文献 1）を参考としている。

りリグニンを溶解し植物繊維を得る方法が次々開発され（アルカリ法、亜硫酸パルプ化法、クラフト法）、豊富で安価な木材を利用できることになった。一方、
手抄きというバッチ・プロセスにたいし機械力による連続プロセスをフランスのルイ・ロベール（1798）が発明し、1804 年にイギリスのフォードリニアにより実用化された。
この二つの基本技術の開発により、1800 年代後半

4.1.1

発明の伝播

に製紙産業が急速に発展した。例えば、ドイツで当

現在の紙の製法の基本的なものは A.D.105 年中国の時から発行されている週刊の技術雑誌（Wöchenblatt

蔡倫（サイリン）の発明とされている。これは、草木

für Papierfabrikation）（ 現 在 も 月 刊 誌 と し て 存 続 ）類や衣類のボロを原料として手抄きで紙にする。おそ1908 年分は 4500 ページになり、当時のドイツ製紙産

らく、彼が各地の技術を集大成したと考えるのが妥当業の底力を見せつけている。

とされている。
この中国で発明された手抄きの技術が、東西に広4.1.3 アメリカにおける用途開発

がっていった。東へは日本へ 7 世紀に伝わり、日本独ヨーロッパの近代製紙技術は 1900 年代にアメリカ

自の発展をとげ、明治時代となる。西へ伝わったものに渡る。ここで、文明・情報の媒体としての紙に新しは、中央アジア、イスラム社会を経由して、イベリヤ

く包装材とティシューの用途が 1920 年代に開発され、半島（1150 年頃）からヨーロッパに広がり（1200−

これにより紙の需要は倍以上にふくれあがる。薄くて1300 年）、大西洋をわたりアメリカ大陸に上陸する

弱い紙を、強度と耐久性を求める包装材（段ボール、（1690 年）
。この技術が産業革命の洗礼を受け、原料、白板、ミルク・カートン）にしたてあげたのは製紙産

製法の革新から大量生産技術として確立され、明治維業の最大の発明の一つと言えよう。又、この時期に現

新と共に日本に入ってくる。

在の主要なパルプ化法であるクラフト法が薬品回収を

この結果、日本では伝統的な製法を基にする産業組み込んだプロセスとして完成し、現在のパルプ生産（和紙）と欧米式の大量生産方式の産業（洋紙）が併の原型ができあがった。これらの技術は第 2 次世界大存し、今日に至っている。和紙をベースとする産業

戦後に日本に導入され製紙産業は飛躍的に拡大した。

は、生産性の低さから特殊紙に限られ、市場が衰退しているが、産業用資材として特徴的な製品を世界的な規模で供給している例もある（例えばコンデンサー
ペーパーやバッテリーセパレータ）
。

4.1.4

近代大型装置産業としての発展

1900 年代に入り、情報の媒体（印刷用紙）、包装用
途、その他の用途（ティッシュー、工業用途）により中国の手抄きによる技術が、如何にして今日の大型市場が急速に広がったことから、紙の生産は、近代的装置産業に発展したのであろうか？その歴史を概観しな大型・装置産業として発展する。それは装置をできてみる。

るかぎり大型にして生産性と投資効率を良くすることを目指す。製紙産業においても、設備の大型化を目指

4.1.2

産業革命

す技術開発が急速に進展し、例えばパルプ化設備では

イギリスで始まった産業革命により、草木及びボロ

1 ラインで日産 5000 トン、抄紙機では幅 10m、抄速くずを原料とした手作業の中国方式に対し、木材を原

1800m/ 分にまでなっている。工場が大きくなったこ

料とし機械力で抄紙する新しい製紙法が開発され、ことから、原料、製品の物流システム、工場の効率的なれが近代製紙業の基本的なプロセスとなる。

管理システムが作り上げられてきた。

木材の植物繊維に最初に注目したのはフランスのレオミュール（1683−1757）であり、ついでドイツの

4.1.5

社会の情報化

シェファー（1718−1790）であった。そして、1840

コンピュータと通信の発展は新しい種類の紙（情報

年にケラーが砕木パルプを工業化した。又、薬品によ用紙）を生みだした。これは、本報告書のテーマであ情報用紙製造技術の系統化

13

り、第 3 章で概説している。オフイスでの情報化が進む

ト化（RPF）して、発電用の石炭の代替とする動きがことで使用される紙の量が急増し、結果として、オフ進んでいる。この部分で発生する二酸化炭素は森林とイスからの古紙のリサイクルが社会的な問題となり、して吸収され、炭素のサイクルが完結し、持続可能とそれを新しく原料として利用する技術が開発された。

なる。

この分野は急速に技術開発が進みつつあり、新しいメディアが開発されるとともにいろいろの形で紙

4.1.8

情報流通の爆発の用いられ方に影響する。現実にも、2000 年代に入1900 年代に入り情報伝達が多様化するにつれ紙のると情報流通の在り方に大きな変革が起きつつある

情報媒体としての様子が変わってくる。その変化を（4.1.8）。

追ってみる。
総務省は情報の流通に関し、1965 年より統計を取っ4.1.6ている。最近では情報流通センサスとして公開されて環境との折り合い

産業が大型化してくると、環境との折り合いが問題

いる 2）、3）、4）。

となってくる。製紙産業も、現在は非常に良いレベル

その方法は、メディアを電気通信系、輸送系、空間にあるが、かつては問題を引き起こしてきた。その過系と分類し、それぞれの情報をワードなる単位に変程も、製紙の技術史といえよう。これについては、紙換して総量を算出する。電気通信系には、電話、ラ1）

面の都合で割愛する 。

ジオ、テレビ、インターネット、ETC 等が含まれる。
輸送系には、新聞、書籍、印刷物、コピー文書、CD、

4.1.7

DVD 等が含まれる。空間系には、学校教育、映画・産業の持続性

大型産業の存続にかかわるもう一つの視点は、産業

スポーツ、講演、会話等が含まれる。それらを以下の表によりワードと称する単位に換算する。

の持続性である。
幸せなことに、製紙産業は下記の図 4.1 のようにその基礎に持続可能な循環（炭素循環）を組み込んだ数

表 4.1

各種情報の換算係数 4）少ない大型産業であり、したがって、この循環を効率よく回すことが存続のための技術開発となる。この循環の要は森林（バイオマス）であり、ここで、二酸化炭素が日光のエネルギーによりバイオマスに変換され蓄積される。製紙産業はそのバイオマスから紙を造り、その紙を古紙としてリサイクルする。再使用できなくなった紙から焼却によりエネルギーを回収する。
実は、この部分の社会システムが未完成で、ゴミ焼却（注）新換算比価は平成 4 年度から使用している。

炉からのエネルギー回収が進んでいない。スェーデン
等では焼却炉の熱は温水として地域で利用されているが、日本では温水でなく、電力を求めることからその集計は、情報発信量と情報消費量で示されている

利用が限られている。製紙産業では紙廃棄物をペレッ（他に原情報発信量、消費可能情報量等もあるが省略する）。入手した統計データの集積が完全ではないが、その傾向は以下の図で読みとれる。
図 4.2 は情報発信量である。縦軸は対数目盛である。1965 − 70 年の電気通信系の発信量の値が 1990
年の値より大きいことが気になるが（換算係数の変更などが考えられる）、1965 − 1970 年の統計を参考とみなして、大きく見ると、1995 年までは、3 分野ほぼ同じレベルと言える。その後電気通信系が急増している。現時点では、二目盛以上の差があり、実に 99％以上を電気通信系が占めている。

図 4.1

14

完結する炭素循環

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.Augustた。一方、情報用紙の市場はそれらの商品に比べるとはるかに小さく、そのため、如何にして汎用の技術を使って特殊な紙を生産するかが求められてきた。ここ
ではまず、その基本技術である抄紙と塗工について概
説する。
4.2.1

パルプ

紙はパルプからできている。では、パルプとは何で
あるか？
図 4.2

情報発信量 2）3）4） 単位：ワード

紙を引きちぎって見ると切り口が細く毛羽だっているのが見える。この毛羽 1 本 1 本がパルプで、これが無数に絡み合って紙を構成している。このパルプは木

図 4.3 は情報消費量である。

材から得えられるが、このパルプの視点で木材または樹木を見てみる。
植物は成長するために、根から吸った水分を葉に送り、光合成で養分を作りそれを必要なところに送る。したがって、植物体は水分と養分を送るパイプを必要とする。このパイプは成長にあわせて伸ばす必要
がり、一番効率的なのは、一定の長さのパイプを単位として、それをつないでいくことである（石油の輸送
パイプラインのように）。まず、ジュース等を飲むス
トローを考える。このストローを 1 万本長さ方向につ
図 4.3

情報消費量

2）3）4）

単位 : ワードないだとてつもなく長いパイプを考える。ついでこのパイプの外側に接着剤を塗り、それを 1 億本束ねたも

ここでも、1995 年以降電気通信系が爆発的に増え、その比率は 99％を優に越えている。

のを考える。このストローは、ほぼパルプを 100 倍に拡大したものに相当し、この巨大なストローの集合体

紙が発明される以前は、言葉による伝達（空間系）

が、径 1m、高さ 20m の樹木を同じ尺度で拡大したもが主であった。2000 年前の紙の発明により、人類はのに相当する。このように、木の幹は根と葉の間で水輸送系の伝達を手にした。そこへ電気通信系が加わ分を運ぶパイプの集合であるとともに、断面がハニカ

り、1990 年まではそれらが同じような割合で利用さム構造をなす剛直な構造体ともなっている（このためれてきた。それが最近の十数年で電気通信系が爆発的

樹木は高く立っていられる）。（図 4.4）に広がり、社会を大きく変えつつあると言えよう。この社会変革は、情報の媒体としての紙の使命にも大きく影響するであろう。

4.2 パルプとは 紙とは情報用紙は基本的には紙からできている。その種類によっては紙の表面に塗工することで目的の機能を付加している。従って、コスト競争力のある情報用紙を製造するには、まずコスト競争力のある原紙を得る必要がある。紙は抄紙機により製造される。抄紙機は典型的な大型装置で、設備費が高く、生産性が大きく

図 4.4

ダグラスファー樹幹の断面（拡大）

コストに影響する。その技術開発は大型化、高速化の歴史であった。それを基に、新聞・印刷用紙や段ボー
ルのライナーが生産され、コスト削減がはかられてき

情報用紙製造技術の系統化

15パルプを得るには、木材（植物）をこの単位のスト
ローにばらばらにする。その方法として、強引に力で一貫生産することでコスト削減を図っている。なお、
情報用紙の主体は広葉樹の化学パルプである。

ひねると、接着剤のところでばらばらに剥がれる。これが機械パルプと称される。このやり方が強引なため、一部ストロー（パルプ）も破壊される。

4.2.2

紙とは？

上述ように紙はパルプで構成されている。その様子

また、接着剤（リグニン）を薬品で溶出すると単位を電顕写真で示す（図 4.7、図 4.8）。断面写真から分ユニットのストロー（パルプ）がきれいな形で得られかるように、パルプが 5−7 本程度層状に重なっている。これを化学パルプと称する。それらの電顕写真をる。

示す（図 4.5、図 4.6）
。化学パルプの実際の大きさは、針葉樹からのものは長さ 3mm、幅 0.1mm 程度、広葉樹からのパルプは長さ 1mm、幅 0.03mm である。

図 4.7

図 4.5

新聞用紙の表面写真

機械パルプ（groundwood）
（拡大）

図 4.8

新聞用紙の断面（45 度切断）（拡大）パルプの表面には主要構成成分であるセルロースの水酸基が露出しており、その親水性でパルプは水に分
図 4.6

化学パルプ（拡大）散する。この分散スラリーを金網ですくいとると均一の 2 次元のシートが得られる。パルプは水で濡れてい16

このパルプコストが最終製品の紙のコストに大きくると柔軟で互いに絡み合う。このためシートはそっと影響する。化学パルプでは、近年生産設備の大型化に支えれば破れない程度の強さを持っている。このシーよるコストダウンがはかられている。例えば、ブラジ

トを 2 枚のフェルトにはさんで圧力を加え脱水する。

ルでは 5000 トン / 日の設備が稼働し、そのパルプを

これを戸板に貼り、水分を蒸発させる。シートの水分

世界に販売している。日本国内では、輸入チップを原が減るにつれてパルプ間に水素結合が形成され、強い料とするパルプ化設備が主流であるが、それほど大型紙となる。従って、紙の強度は 1 本 1 本のパルプの強でなく（1000 トン / 日クラス）、パルプ生産と抄紙を度とパルプ間の水素結合による結合強度の両者により国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

作られる。
日本では昔ながらの手抄き（バッチ・プロセス）で

4.3 抄紙の原理と抄紙機の発展

工芸的価値のあるものが作られているが、その工程を連続の大量生産方式で行っているのが近代製紙産業で
ある。

4.3.1

抄紙機

情報用紙を含め紙は抄紙機で製造される。この抄紙機で製造する際の特性が、情報用紙の品質、特に情報

4.2.3

古紙としての再利用

出力装置（例えばコピー機やインクジェットプリン

この紙を水に浸して撹拌すると、形成されていた水タ）での操作性（例えば紙詰まり）に大きく影響し、素結合が切れて元のバラバラなパルプに戻る。パルプ

技術開発の一つの対象領域となっているので、まず抄は一度加熱乾燥処理を受けているので物性が多少劣化

紙機の原理を概説する。

するが、本質的には充分使用に耐えるもので、これが、紙抄きの基本プロセスは中国で発明された。まず、古紙として再利用できる原理である。現在の日本の製パルプのスラリー（濃度 1％以下）から、すのこでパ

紙産業はこの古紙の利用抜きでは存在できず、古紙のルプを均一にすくい取る。これをはがして重ねてプレ80％近くが回収、再使用されている。

スして脱水する。脱水されたシートを一枚ずつ戸板に古紙は、段ボール原紙や白板紙の裏面の原料として古くから使用されてきた。その古紙（主としいて新聞貼りつけ乾燥する。この方法が、機械力による連続プ
ロセスとなり、1800 年代に急速に発展した。

古紙）から得たパルプを脱インクして（脱インクパル

ここで、1950 年頃の抄紙機の基本的な形態を概説

プ：DIP）、付加価値の高い新聞用紙の原料として使する。
（図 4.10）この構造が技術開発により変化していこなしてきたのが過去 20 年間の日本の製紙産業のいくが、その根本の原理は同じなので、それを理解し技術開発の大きな成果であり、日本の新聞用紙製造をやすい古典的なモデルで説明する。

存続させてきた。一方、情報用紙は基本的には古紙を使用せず新しいパルプで製造されてきた。しかし、オフイスから大量の古紙が発生してくるとそれを再利用することが求められ、古紙パルプとして再利用する技術が開発され、古紙パルプを含有する PPC が生まれた（グリーン購入）。この技術については 6.3 で紹介する。

図 4.10

ワイヤーパートとプレスパートの概念図

まず、走行する金網（製紙産業ではワイヤーと称する）の上に原料スラリーを流して載せ、走行中に水を切り、湿紙を形成する。この部分をワイヤーパートまたはワイヤー部と呼ぶ。湿紙ができたところで金網は
図 4.9

新聞古紙からの脱インクパルプ（DIP）

下方へ折り返して元に戻る。すなわち金網はぐるぐる走行し続ける。金網の折り返し点で湿紙は剥がされプ
レスパート（またはプレス部）へ移る。プレスパ−ト

古紙パルプは、元の古紙をバラバラにしたものであでは、湿紙はフェルトの上に乗せられ、2 本のプレス

るから、その品質は元の古紙に近い。したがってどのロールの間を通る際にロールの圧力（ニップ圧）で脱ような古紙（例えばオフイス古紙、新聞紙古紙、段水される。このプレスロールの回転が湿紙をワイヤー

ボール古紙）を集めるかが重要な選択となるパート（金網）から引っ張り、乾燥部へ送り出す。プ

なお、4.2 項は文献 1）を参考としている。

レスが終わると、フェルトは下に折り返し、元に戻ってワイヤーパートからの湿紙を再び乗せる。

情報用紙製造技術の系統化

17図 4.14

抄紙機の大きさこの古典的な抄紙機が、原理は同じであるが、50
図 4.11

ドライヤーパートの概念図

フェルトからはがされた湿紙は回転する加熱ドラム
であるドライヤー（例えば直径 1.5m）に貼り付けら

年で全く形を変えたものになる。
4.3.2

紙が抄紙機で製造されることからくる品質上の制約

れ乾燥される。この部分はドライヤーパートまたはド

紙が抄紙機で製造されることからくるいくつかの品

ライヤー部と呼ばれる。ドライヤー1 本では乾燥しき

質上の制約がある。以下その制約を解説すると共に、れないので、途中で湿紙をはがして次の加熱ドライ

如何に対処してきたかを紹介する。

ヤーに貼り付ける。これを紙が乾燥するまで数十本つないでゆく。このドラムの回転が紙を前方へ進めていく。乾燥途中で紙が蛇行するのを防ぐため、カンバス
で紙をドライヤーへ押し付けている。

（1）紙の縦横差（パルプの配向）
原料をワイヤー上に流し出す際に、ワイヤーの走行速度と同じ速さで噴出させる。古典的な抄紙機では、原料を箱（ボックス）で堰き止め高さ h の水圧（ヘッド）をつくり、堰の下部を少し開けることで原料を噴出させる。最近の抄紙機では形が全く変わっているが、古い名前をそのまま使い、この原料噴出部分をヘッドボックスと呼んでいる。その速度は理論的には（2gh）1/2（g：重力加速度）となる。実際の操業では、開口部の形状により補正が必要であり、噴出する原料が微妙な角度（ジェット角度）でワイヤーに衝突するように調整すること、噴出速度とワイヤー速度の間にわずかに差をつけること等のノウハウが必要である

図 4.12

リールパート（製品巻取り部）の概念図（これが後に説明するパルプの配向に影響する）。
ところで、パルプは今までみてきたようにストロー

最後に乾燥した紙をロール状に巻いていく。実物を状（長さ / 幅（L/D）が 30 程度）で、柔軟で曲がり見たことのない人に説明するのは困難であるが、図をやすく、スラリーで放置するとすぐフロックになる。

参考にしてほしい。このモデルが、技術開発により大そのため、撹拌しながらワイヤーの上に噴出する。ワ

きく変わっていき、それが情報用紙の品質を改良してイヤー上のパルプは、高速で流し出されるため、流れいく。

の方向に並ぼうとする（配向しようとする）。この配

その大きさのイメージを図 4.13 及び図 4.14 に示す。

向の度合いは、抄速が大きければ大きいほど大とな
り、高速化による生産性を求める製紙工程で避けて通れない課題である。パルプ配向の実感は、PPC 用紙を小さく縦と横に引き裂いてみるとわかる。一方の方は素直に引き裂けるが、他の方はまっすぐ引き裂け
ず、かつ、抵抗がある。前者が、パルプが配向している方向にそって引き裂くから容易であり、後者は配向しているパルプを横断してちぎろうとするからである。ただ、配向していると言ってもどの程度であるか

図 4.1318現在の抄紙機の外観

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.Augustを図 4.15 に示す。

顕 微 鏡 で 実 測 し た も の と、 測 定 器（FS-100：
KAJAANI 測定器）によるものである。
いずれにしろ、長さや太さのばらつきがあるパルプをワイヤーで脱水・ろ過する。脱水の際に、短く細い
パルプは抜け落ちる。その際、ワイヤーに接している面からより多くの短いパルプが抜けおち、厚さ 0.1mm以下の紙でもワイヤーに接している面（W 面または裏面と称する）は細かなパルプが抜け落ちその反対面
図 4.15

紙の表面（パルプの配向）（F 面または表面と称する）より粗くなる。
（図 4.17）

確かに縦方向（上下方向）に並んでいるパルプのほうが、横方向に並んでいるパルプより多く見える（残念ながらこの紙の配向度（定義は後ほど説明する）が測られていないが、1.5 程度と推定される）。このパルプの配向のため、紙に縦横差が生じ、引っ張り強度は
縦方向（抄紙の際紙の進行する方向）が大きく（例えば横強度の 2 倍程度）、引き裂き強度は横方向（抄紙機の幅方向）の方が大きくなる。また、パルプが配向している縦方向では、弾性係数が高く伸びが少なく、横方向はその逆である。ここまでは、古くから知られている性質である。これをさらに一歩踏み込んで、定図 4.17

長網抄紙機による上質紙の表面（F 面）（左）とワイヤー面（W 面）（右）

量的に配向比率を測定し、品質管理に反映しようとし見た目では大きな差に見えないが、構成の異なる 2

たのが日本製産業の開発技術でこの章の中心課題でも枚のシートをかさねた構造に近似できる。これが吸湿ある。

すると伸びるが、2 層モデルに近いため、より伸びやすい層を下側にして上方へ湾曲する（カールする）。

（2）紙の表裏差抄紙機のワイヤーパートの特性からどうしても起き

また、印刷されると印刷の見栄えはより緻密な F 面の方がよく、印面の差となる。

るもう一つの問題が紙の表裏差である。パルプはある

この表裏差は、1970 年代のツインワイヤーフォー

程度の大きさでそろっているが、詳細にみると、一本マやハイブリッドフォーマの開発（後に解説するが、の木の中でも分布を持っており、より長いのや、より紙を両面で脱水する）まで製紙産業を悩まし続けた問太いものが混ざる。さらに樹種が異なるとその形状

題であった。これらの技術開発で表裏差問題は大きく（例えば L/D）が異なる。普通の PPC 用紙は、図 4.16

改善されたが、紙への要求がより高くなるとより厳しのような繊維長分布 5）（製紙産業では「繊維」が「パいレベルでの表裏差が問題となっている。現在では、

ルプ」と同じ意味で用いられるが、この報告ではできる

さらに踏み込んで、表裏でのパルプ配向のコントロー

かぎりパルプを用いる。しかし、文献の引用等で「繊ルまで目指している。

維」を用いることもある）のパルプからできている。
（3）紙の乾燥収縮及び吸湿伸び
パルプ自体は乾燥すると収縮する。一本のパルプ
は、セルロースの長鎖が約 30 度の配向角で螺旋に巻き上がってできている。したがって、パルプの中ではセルロース分子鎖が長さ方向に配向しているため、長さ方向では収縮は少なく、幅方向に大きく収縮する。
すなわち、パルプ自身が収縮に関して異方性である。
このパルプを全くランダム（配向なし）にシートを形
図 4.16広葉樹パルプの繊維長（パルプの長さ）分布（重さ加重繊維長）成して乾燥すると、パルプの種類や抄紙前の処理条件
によるが、約 1−2％収縮する。紙では、このパルプ

情報用紙製造技術の系統化

19

が配向して並んでいるので、結果として、乾燥の際に、

4.3.3

抄紙機の三つの制約への対策

パルプの配向に対し直角の方向（横方向）により大き抄紙機に付もののこれらの三つの制約は、結果としく（ランダムなシートより大きな値で）収縮し、逆にて使用時での紙のねじれ、反り返り等（カールと総称

配向方向ではより少ない収縮となる。収縮した紙は、する）を引き起こす。それらに対し、以下の技術開発

吸湿したり、水分を与えられたりすると膨潤する。こが行われた。

の乾燥による収縮が管理されていないと、実際に使用される時にトラブルを起こす。オフセット印刷（印刷（1）抄紙機のワイヤーパートの改善の際に微量の湿し水を紙が吸う）では紙が蛇行する。

今まで、ワイヤーの上にパルプスラリーを乗せ片側

PPC やノンインパクトプリンタ（NIP）ではトナー定からのみ脱水していたから表裏差が生じた。そこで、

着の加熱で収縮のバラツキを生じ、紙詰まりを引き起

狭いギャップで平行に走行する二枚のワイヤーの中にこす。

パルプスラリーを噴きだし、ワイヤーを湾曲させ、そ抄紙機で紙が乾燥するのはドライヤーパートであの押し圧により圧力をかけ（従来は重力と減圧によるる。この構造は前に解説したが、湿紙が一本のドライ

脱水）、ワイヤーの両側に脱水することを考えた。ツヤーから次のドライヤー移っていく。湿紙がドライ

インワイヤーフォーマ（ワイヤーが 2 枚なのでツイン

ヤーに貼りついている間は、横方向の収縮は抑えられ

ワイヤーフォーマ（twin wire former））と呼ばれるる。次いで、紙がドライヤーを離れ次のドライヤーにタイプの抄紙機で、いくつかの試行錯誤の末、図 4.19

接するまでの間はサポートがなくフリーになっているのデザインのものが実用化された。ここでは、ワイ（フリーランと称する）。しかも、紙は、前に進むため

ヤーは水平でなく上へ登っていく。確かに、両面で脱に強く引っ張られる。このフリーランの部分で横方向水するのであるから水平である必要はない。これによに乾燥収縮する。これが繰り返されることで、横方向り長かったワイヤー部が短くなり、かつ抄速が大きくが通常約 3％収縮する。その際、収縮は抄紙機の幅方向上した。

向で均一でなく、その両側で大きくなる。結果として

この装置（日本での 1 号機：1971 年−世界的には抄紙機の両側の部分の紙はより大きく収縮しており、数台目）が一般化し新聞用紙向けの標準設備となる。

吸湿するとより大きく横方向に伸びる。
（両端部は中

これにより表裏差の問題は大きく改善された。この央部の 2 倍近く伸びる）。抄紙機が高速化するとこの開発はアメリカの抄紙機メーカー（Beloit Corp.）で、

幅方向での収縮のばらつき（結果として、吸湿や放湿

この当時のアメリカは世界最大の生産国で、技術力はでの伸縮のばらつき）がますます大きくなる。その 1

だれもが認める No.1 であった。残念ながら日本の抄例を示す。図 4.18 の横軸は抄紙機の幅を示し、片側

紙機メーカー（主としてライセンス生産）はこのようが操作側（操業者が操作する側）、他側が駆動側（駆な独創的なものを生み出せなかった。

動装置が置かれている側）で、これらの両端部分で紙が大きく収縮している。

図 4.19
図 4.1820

抄紙機幅方向の各場所おける収縮率 6）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

ツインワイヤーフォーマ（ベルベフォーマー
フォーマ）この装置は、脱水がかなり強引で、製造される紙の（2）紙の乾燥収縮のコントロール

表面や地合いは印刷用紙には不十分のため、新たな工紙は乾燥により収縮することは前に述べた。では、夫がなされる。従来の片面脱水の部分と両面脱水の部

乾燥工程での収縮を如何にコントロールするか。その分を組み合わせたハイブリッド型（hydride former）

解決策として、紙が自由に収縮するフリーラン部（ドが 考 案 さ れ、これが印刷用紙向けの 標 準 設 備 と な

ライヤーから次のドライヤーへ移る繋ぎの部分）をなる（1980 年代に普及しだす）。このタイプの主力メーくせばよい。それで考案されたのが図 4.21（トータル

カーはドイツで、1990 年代からフインランドのメー

ベルランドライヤー）である。参考までにその下に従カーが参入してくる。情報用紙は基本的にこのタイプ

来の構成を示す。実用化されたのは 1989 年である。

で生産され、後に解説するが紙の表裏の差が改善されるのみならず、紙の表面が良くなり、品質は数段に向上した。

図 4.20ハイブリッドフォーマ（デュオファーマ）

図 4.21

トータルベルランドライヤー8）

日本の製紙会社はこれらの装置を初期の段階（まだ実績のでる前）に導入し、ライセンシーである日本の機械メーカーと協力して改良・改善を進め、実用化の糸口を作って来た。
では、なぜ 1990 年頃からフインランドがでてきたのか。フインランドでは、森林産業が国の基本産業であり、紙パルプの研究技術開発に多くの資源を割いてきた。ヘルシンキ工科大学の紙パルプ部門は優秀な学生の集まる部門でもあった。1980 年代にフインラン

図 4.22

従来のドライヤー9）

ドは大不況に見舞われた。ここで国の方針として研究
資源を森林産業とエレクトロニクスに集中した。そして、紙パルプの研究も、産学をあげて、基礎的なこと
7）

このアイデアもアメリカの開発で、前述の Beloitの最後の開発と言える 8）。

から産業に結び付くものに転換した 。紙パルプ産業

図からわかるように、トータルベルラン（新しいシもスクラップ & ビルドを行い、工場生産の競争力強ステム）では、ドライヤーからロールを介してドライ化をはかった。また、製紙関連の設備機械メーカーもヤーへつながるので、フリーランがなくなっている。

統合して開発力を増した。このような背景から 1990

乾燥に必要な熱はドライヤーから供給されるので、必年に入りフインランドの開発技術が世界をリードする

要なドライヤーの本数は変わらない。そのドライヤー

までになった。一方、この頃からアメリカの技術開発を千鳥から一列に配したので当然必要な場所が長くな

力に陰りがみられ、現在では活力を失っている。なる（長さが倍近くになる）。前出の図 4.14 の新聞用紙ぜアメリカがその地位を失ったのかは 9.2 で考察した抄紙機の図がそれを示している。象徴的なことは、設い。また、ライセンシーとして海外設備を日本に紹介

備が不細工になっても品質優先で設計されたことであし、かつ、その設備の改良・改善に力を貸し、かつ、る。ツインワイヤー化が設備的にも品質的にも改善で十分に実力のある日本のメーカー（三菱重工、IHI、あったのと大きな違いである。

住友重機械）がなぜ展開できなかったのかは別の視点で興味がある。

その効果の一例を図に示す。図 4.23 の CD 伸びとは、その場所で採取した紙を横方向に引っ張った時、破断するまでの伸びである。これが少ないことは乾燥時に横方向の収縮が少ないことを意味する。2 段ドラ

情報用紙製造技術の系統化

21イヤーは千鳥に組んだ配置で、BEL-CHAMP はトー求めた。この方法は手数がかかり、かつ、誤差も大き

タルベルランの一つのタイプである。

かった。石黒の総説 10）によると、1963 年に I. Hendry
らが縦方向± 45 度にあるパルプ本数と横方向± 45 度にあるパルプ本数を数えて（全体で数百万本）、抄紙機の幅方向のパルプ配向比を測定し、カールを含めた紙品質を議論している。また、門屋 11） によれば、
1979 年の Paper Physics Conference でゼロックスのC. J. Green Jr. が「紙のカールが発生する原因は紙のフェルト側とワイヤー側の力学的なバランスが崩れる
ことによって発生する。これは紙の構成および熱履歴が表裏で違うためで、抄紙時の繊維配向性（製紙産業
では繊維と言う語をパルプの同義語として使っている。この報告ではできるかぎりパルプ配向とするが引

図 4.23幅方向各部の横方向の伸び 6）

用文献等では繊維配向の語が出てくる）、乾燥工程での紙の内部応力の不均一性が支配的である。フェルト

また、トータルベルランタイプでの幅方向各部の側とワイヤー側の繊維配向を一致させることが重要で

CD 湿潤伸びを示す。CD 湿潤伸びとは、その部位のある」と論じている。配向の測定にはゼロスパン強度

紙が、吸湿して幅方向にどれだけ伸びるかを表してい（引っ張り強度の変形で、パルプの強度を測る）を使る。フリーランをなくすことで収縮がコントロールさ用している。フェルト面とワイヤー面の配向を一致されていることがわかる。

せると言っているが、実際に測定する方法がなく、いたって観念的で具体性に欠けている。
また、石黒によると 10）、R. Lebel & M. Stradal は1982 年に図 4.25 のグラフを示し、スライスジェット /ワイヤー比 1.01 で引っ張り強度比が最小になりカー
ルが安定するとしている。

図 4.24幅方向各部の吸湿伸び（横方向）6）

これらに代表される紙の品質を改善する設備開発が情報用紙の生産にも採用され、品質が向上し、1970
年以降に情報用紙が急速に普及した一因になったと言える。
図 4.25

スライスジェット / ワイヤー比とパルプ配向

4.4 パルプの配向性のコントロール
このように 1980 年代初めまでは、パルプの配向と4.3 で紙の表裏差と収縮の不均一への技術開発を紹介したが、残るのはパルプの配向性である。

言う概念はあったが、適切な測定法がなく、それから一歩踏み込んで配向角を論じたものはない。カールコ
ントロールの具体的な方法は、石黒が述べるように、

4.4.1

1980 年以前の認識

ドライヤーの操業や原料の品質を安定させて、カール

パルプの配向から生ずる紙の縦横差は抄紙機が開発を安定させるのが第一で、その変動がなければ繊維配されて以来の特性として興味がもたれ、その配向比率

向や表裏差があっても市場（通常の印刷紙）で通用すを定量化しようとの試みがあった。一般的には、縦方るとしている。

向の引っ張り強さを横方向の引っ張り強さで割って22

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August4.4.2配向角の意義とその測定

プ配向に影響を及ぼすと考えられる J/W（噴射速度

この時期に、情報用紙の分野では、1975 年に IBM／ワイヤー速度）比やワイヤーシェイキング、ダンが従来のインパクト方式の 10 倍以上の速度で印字可

ディロールなどの条件を変更したテストを実施した。

能な世界初の電子写真式ノンインパクトレーザープリ

この時の抄紙機全幅での評価結果の例が表 4.2 に示さ

ンタ IBM 3800（13,000 行／分）を発表した。これをれている。

契機に国内でも各社が同方式の高速プリンターの開発

従来の抄紙条件ではプリンターでの斜傾トラブルをに着手し、1977 年に日本電気が漢字印刷のできる高起こす可能性が高い部分（配向角と斜傾量が大きい部

速ページプリンターN7380（14,000 行 / 分）を、1979

位）があったが、条件の適正化により全幅で製品化で年には電電公社（現 NTT）が世界最高速 15,000 行 /きることが示唆され、実際の印字テストでも改善が確

分の漢字プリンター（日立製作所 H8196-30）を完成認された 13）。

させた（数年遅れでトップレベルに追い付いていく様
子は、後に述べる日本の PPC メーカーの展開に似て

表 4.2

配向角の改善による斜傾量の減少いる）。これにより、連続伝票用紙の使用量は 1983 年から急速に伸長し、NIP（ノンインパクトプリンタ）
用紙の比率も高まってきた。同時にカット紙である
PPC 用紙を使用する Xerox9700（120 枚 A4／分）な
どの高速 PPC も普及し、この分野の紙の作業性が関

配向角は反時計回りを（−）とする

心を集め出した。
ここで最初に問題となったのは、ノンインパクトプ

この結果を基に 1982 年 8 月に特許を出願（1984 年

リンタ（NIP）でプリントアウトされ、ファンフォル

2 月公開）し、斜傾を改善した新製品として拡販に乗ドに積み上げられた紙が少しずつ斜めに傾き（「斜傾」

り出した。その頃から製紙業界でも「繊維配向角」がまたは「かたぎ」）、突然崩れ落ちるトラブルであった。

認知されるようになった。そして、このパルプ配向

坂本等は、1979 年にこの問題に迅速に対応し、紙面（配向角と配向度）が紙の作業性に大きく影響するとのパルプの配向角（紙の縦方向に対するパルプ配向のの概念が日本の製紙産業に一気に広がった。

主方向がなす角度）（定義及び測定法はこの項後半に

その後、配向性と紙の作業性のトラブルとの関連がて説明する）が大きいと斜傾が大きくなることも見出

いろいろ明らかになってきた。例えば、オフセット輪し、抄紙機の操業条件により配向角をコントロール

転印刷機において、紙が蛇行したり、斜めじわが発生

し、斜傾を防止できることを示した（1982 年）。これしたりして、断紙につながることがある。この現象はが、パルプの配向角を具体的な現象と結びつけた最初

紙の縦方向とパルプの配向方向がずれていると起きるの事例であった。その研究の経緯は文献 12）にまとことが判明している（進行方向に対し配向が 11 時のめられている。

方向の時は、紙は 1 時の方向（右側）へずれる）。ノ
ンインパクトプリンタでは、先に述べた斜傾の原因となる。PPC では、配向角がずれているとねじれカー
ルとなり紙詰まりを引き起こす。後の PPC 用紙の章
（6.3）でふれるが、配向が強すぎるとカールが大きくなり、カラーPPC では問題となる。
この時期、一つの測定機がタイミングよく開発された。それまでは、配向の測定は縦横の引っ張り強さの比で測定されていた。通常の引っ張り試験では、15mm × 100mm の試験片を 5 枚測定しその平均を取

斜傾量：l/T

図 4.26

印字後に斜傾した連続伝表用紙（イメージ）る。これを縦と横で繰り返すが、試験片は隣り合った別の場所から採取され、同一場所での縦横比は物理的に得られない。これで配向角を求めるには、角度をず

この当時、紙のパルプ（繊維）配向角と言う概念はほとんど認知されておらず、その制御方法も知られていなかった。坂本等は、自社の旭川工場においてパル

らしながら全方向で縦横比を測定する必要があり、サンプリングによる誤差が避けられない。
一方、歴史的に紙物性の理論的な研究では、弾性情報用紙製造技術の系統化

23

係数が取り上げられてきた。この弾性係数の測定には、固有振動から動的弾性係数を測る装置（Dynamic
Modulus Tester）や、超音波の伝搬速度から求める方法があった。一本のパルプでみると、縦方向は弾性係数が高く、横方向は低い。したがって、パルプが配向している方向は弾性係数が大きく、配向していない
方向は低くなる。紙面上のある点の周り全方向でこれ
らの物性を測定すると、それはパルプ配向を示していることになる。1983 年に野村商事が超音波を用い
図 4.28て、非常に簡単に紙の弾性係数を測定する SST 測定

伝搬速度の測定結果例機（ソニックシートテスター）を販売した（最初は、弾性係数あるいはそれから推測できる引っ張り剛性の配向角と配向比のイメージモデルを図 4.29 に示す。

測定（弾性係数が大であれば大きくなる）を目的としていた）。それが測定の簡便さから一気にパルプの配向性測定機として形を変えて普及した。このシリーズ
は、自動化を組み込みながら、発売台数を伸ばし、現時点で 400 台を超えている（ちなみに日本の製紙工場
数は約 100 工場）。内、輸出は 175 台（紙の自動試験
機の配向性測定モジュールとしての分も含む）。最近
では、紙のみならずフイルムの分子配向の測定にも使用されている 14）。
その測定原理は以下の通りである。
紙やフィルムのシート状サンプルに縦波の超音波パルスを送り、一定長さ

Lに対する伝搬時間を測定すれば、下式の関係が成り立つ。
（サンプルの弾性係数：E
E ∝ρC

2

又は

密度：ρ

図 4.29配向モデルと伝搬速度測定例

T

伝播速度：C）

また、測定器の外観を示す。いたって簡単なもので
あった。

2

E ∝ρ
（L/T）

紙上のある点を中心に角度を変えながら伝搬速度また伝搬時間を測定し、プロットで得られる図形を楕円に近似し、長軸と短軸の比率が縦横比となり、長軸と縦方向とのなす角が配向角となる。
具体的な例を示す。

図 4.30

最初の手動機 14）

これはその後自動測定可能なモデルに変わっていった。
図 4.27

紙の表面（縦方向）

4.4.3
この紙より以下の図 4.28 が得られる。

抄紙機の改良製紙会社での配向性への関心が高まると、抄紙機メーカーにおいてもパルプの配向性をコントロールす24

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

る研究が進められ、報告も現れ、設備の改善がはかられた

15）16）17）なった。
村川の論文 18）の一部を引用する。

。

「ヘッドボックスに求められる基本機能を要約する
1980 年代後半には抄紙機両端部の配向（端部はどと以下のようになる。

うしても斜めに流れ、配向角が大きくなる）を制御す

・分散性能るためのエッジフローコントロールやサイドブリード

・幅方向の均一性（坪量プロファイルと繊維配向性）

が抄紙機に装備される。90 年代に入ると白水希釈方・脈動減衰性能

式のヘッドボックスが各抄紙機メーカーにより開発さ・操作性れた。その原理を図 4.31 で説明する（わかり易くす・メインテナンス性るため古い抄紙機モデルを使用）。

坪量の幅方向制御が濃度コントロールで行なえるよ
うになったことで、配向角の制御をスライス開度を調整することで行えるようになった。配向性に影響を与える要因は、主に幅方向におけるジェットスピードの差異に起因している。モジュールジェットヘッドボッ
クスでは、スライス開度を常に均一に保つことができ、従来に比べ配向性を大幅に改善することができる。現状では何度かのトライ・アンド・エラーを繰り返し最適な配向角プロファイルを作り出している。図

図 4.31

開度調節ボルトのイメージ

4.32 は、トライ・アンド・エラーを繰り返して得たもの で あ る。IHI-vSPT（IHI と Voith の 合 弁 会 社 の 名ハイブリッド抄紙機では、原料をワイヤーの上に流前）では、これらの関係を統計的に処理し、流体計算

し出すが、最後にその出口の開き具合を、幅方向に一と合わせて制御プログラムを作り出すことに現在取り定の間隔で並べたボルトの押し圧で部分的に調整し組んでいる。」て、幅方向のプロファイル（例えば坪量）を調整する。
ここで面倒な問題が起こる。もし、一本のボルトを押し込むと、その下の開度が狭くなりその部分のみが坪量の低下になるならば調整は容易である。しかし、実際は、原料がスラリーのため、押し圧を受けると左右に微妙に影響し、プロファイルを良くするにはさらにいくつかのボルト（ジャッキ）の調整が必要で、熟練

図 4.32の技が求められた。当然のこととしてパルプの配向もトライアンドエラーを繰り返して得られた配向
角の幅方向プロファイル

その都度影響を受けた。抄紙機がさらに大型になり、出口開度の調整がより困難かつ負担になってきたことでは実際に、配向性の改善を目的の一つとして、抄から、次の工夫が生まれた。坪量の制御のために、流紙機を白水による濃度調整型のヘッドボックスに改造体（スラリー）の原料を上から押さえるから左右に影した一例を示す 19）。この改造では、幅方向の配向角響がでる。それなら、その部分のみ原料を稀釈してプロファイルが、これまでの抄紙機の最大の目的でやれば流れを乱さずにその部分の坪量を下げることあった坪量や厚さのプロファイルと同等に取り扱われができる。そこでリップ全幅を幅 3−6cm 程度に分割ている。

し、その部分に流入してくる原料の濃度を、対応する
坪量のデータ（近年の抄紙機はオンラインで全幅の坪量をモニタリングしている）から個別に稀釈・調整する。これにより、原料の流れを乱すことなく（結果としてパルプの配向に影響を与えずに）幅方向の坪量プ
ロファイルを調整できることなった。言い換えると、
この白水希釈型のヘッドボックスの開発により、パルプの配向と坪量を独立してコントロールできるように

図 4.33

抄紙機改造前後での配向角の比較

情報用紙製造技術の系統化

25表 4.3配向角がプロファイルを同じレベルで評価されている。

R は範囲（最大値−最小値）

この時期の世界の抄紙機メーカーは 3 グループにまとまっていた。そのいずれにも、日本の代表的な大型機械メーカーが加わっていた。
三菱重工− Beloit（USA）
石川島播磨重工− Voith （ドイツ）
住友重工− Valmet（フインランド）
これらの日本のメーカーは、その実力から、提携
先（ライセンサー）の技術開発に間違いなく力を貸しているはずで 15）16）17）、それが配向性管理を組み込んだ抄紙機の開発につながっていると推測する。残念な

図 4.34

誘電体共振器のレイアウトと配向パターン

がらそれらの日本の機械メーカーは、その後、製紙機械の事業から撤退した。三菱重工はベロイトの技術

高速テストコーターにおける実証実験において、を引き継いで世界展開を目指したが、2000 年代初頭

1,000m/ 分の速度で紙のパルプ配向を測定できることに撤退した。IHI は Voith と日本向けに合弁会社を設を実証した 21）。さらに、2 工場にて実操業にオンライ立したが、それは近年 Voith の完全子会社となった。

ンで設置され実用化を目指している 22）。もう一つは、

Metso（元 Valmet）は住友重機械との提携を解消し、

旧山陽国策パルプの研究を引き継いだ日本製紙と横河日本法人（メッツオジャパン）を設立した。

電機との共同開発である。
阿部らは、紙表面の光の反射から紙の異方性を測定

4.4.4

オンライン測定することを検討し、いろいろの光学系を試す中で、図配向の測定には SST が用いられてきた。これは、4.35 のように垂直入射光に対し一定の煽り角をつけた

手軽ではあるが、紙のサンプルを切り取ってからの測方向の反射がパルプの側面部の反射を捉え、配向性と定である。その重要性がわかってくると、抄紙機の上強く相関することを見出した 23）。

で、オンラインで測定しようとする開発が始まった。
現在、二つのシステムが日本で開発されている。
一つが、1990 年代の旧神埼製紙の研究を引き継いで王子製紙が開発中で、矩形マイクロ波誘電体共振器を使って誘電率を測定する方法である。パルプの配向方向でこの誘電率は最大になる。原理的には、1 個の共振器を回転させれば配向パターンの測定が可能であるが、これではオンラインの測定はできない。そこ
で、このユニット 5 個を 72 度の角度でずらして配置し、その測定結果を楕円に近似することで配向角及び配向比を算出する 20）。

26

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

図 4.35 垂直入射法の測定原理

これを発展させ、図 4.36 の光学系によるセンサー

フレームにつけられたセンサーヘッドが、紙の上をを開発、これを既存の BM 計に組み込むことで抄紙

非接触で幅方向に往復運動（片道約 1 分）する。この機でのオンマシンモニタリングを可能にした

24）。

間、紙は全幅で流れてくるので、結果として、紙を斜め方向にスキャン（測定）していることになる。しかし、統計処理により、信頼できる幅方向プロファイルが得られている。さらに、これらのデータは、幅方向のみならず経時による変動も可視化し、記録として残すことで抄紙機の操業を一変させ、ほとんどすべての抄紙機（古い小型のものまで）に装備されている。この BM 計にセンサーヘッド（図 4.38 及び図 4.39）を追加して、1999 年より市販された。

図 4.36 オンライン表面繊維（パルプ）配向計の光学配置

この測定法の特徴は、紙の表面の状態を測定するので、センサーを紙の表裏に別々に配置することで配向性の表裏差を知ることができる（一方、先のマイクロ波誘導体を用いるものは紙全層の値を測定する）。
BM 計（横河電機の商品名であるが国内では一般名のように使用されている）とは、抄紙機のドライヤー

図 4.38BM 計用オンライン配向計の光学部分部の後ろで、巻き取られる紙の幅方向の物性（坪量、水分、厚さ）をオンラインで測定し、操業にフィードバックすることを可能にした装置で、このデータにより、抄紙機の各パートの操業因子の調整（スライス
リップ調整（機械的及び濃度調整）、プレスパートでの幅方向水分調整（CC ロール、スチームボックス）、
ドライヤーパートでの水分プロファイル制御）や、その他の紙物性のモニタリングを行っている。その構造を図 4.37 で簡単に紹介する。

図 4.39BM 計用オンライン配向計の外観

その後さらに、繊維配向自動制御システムとしての開発をめざし、BM 計に組み込んだオンラインセンサーによる表裏のパルプの配向からエッジフローバル
ブとスライスリップアクチュエータを制御して、地合い等の品質に対する影響を少なくして、配向を最適にするシステムを開発、2007 年より PPC 用紙の生産機に装備し実績を上げている 25）。
現在までの納入実績は、配向計として 14 セット（センサーとしては表裏測定のため 28 台）、配向制御とし
図 4.37

BM 計の概念図て 1 セットである 26）。

情報用紙製造技術の系統化

27

4.4.5

年代以降、研究者（生産を支援する研究スタッフも含

なぜ日本で見出されたか

このように紙面でのパルプ配向角と配向度の概念

む）の総数では日本は世界のトップレベルを維持しては、情報用紙の分野で、日本で見つけられ発展した。

いる）。その中で、情報用紙には、これから伸びる分

きっかけは高速 NIP や高速 PPC でのトラブルであ野として力を入れていた。また、山陽国策パルプは製る。この装置は世界で販売され、同じトラブルはどの紙会社の中では研究部門が充実していた。そこにク国でも起きていたと考えられるし、日本でも多くの製レームが生じた時、どちらがより迅速に対応できる

紙会社がその対策を研究したはずである。事実、山陽かは明らかである。また、ユーザーからの新しい要求

国策パルプの研究より少し遅れて十條製紙でも同じク（ニーズ）への対応でも同じ動きが予想され、この後、レームを受け、紙の縦横の熱収縮による配向角のずれ

感熱紙、インクジェット用紙で日本が展開できたことがその原因と推定している。そのような動きから、日につながっていると言えよう。

本では配向角の重要性が産業全体に一気に共有された。一方、海外の動きはどう見てもワンテンポ遅い。
例えば Niskanen の PPC 用紙に関する一連の報告

4.5 塗工の原理と塗工技術の発展

27）

は 1989 年からである（彼も配向の測定には SST 測定

抄紙機で生産される紙は何らかの塗工がされる場合器を使用している）。アメリカでは、弾性波の紙面伝が多い。情報用紙の中でも、感圧紙、感熱紙、インク

28）

、理論

ジェット用紙等の生産には、その用途に合わせていろ的なもので、かつ、紙の強度（特に剛性）との関連でいろの塗工法が組み合わせて使用されている。それぞ論じられている。1988 年には 5 種類の超音波によるれの塗工法も、抄紙機のように技術開発により変化測定器をテストしているが、配向性との関連は論じらし、それが製品の品質の改良を生み出してきている。

播については 1979 年より研究されているが

れていない

29）

。そして 1990 年に SST でパルプ配向が測定できることが紹介されている

30）。1992 年に段

ここでは、それらの塗工法の基本原理と技術改良について概説する。

ボールシートのねじれカールが表層のライナーのパル
プ配向によるとの研究が発表され 31）、1994 年に抄紙4.5.1機の操業因子で配向を管理し、段ボールのねじれを解（1）サイズ度（撥水性）

決できるとの報告がなされている

32）。

紙はパルプで構成されているが、パルプは非常に親こ の 違 い は 何 か ら く る の で あ ろ う か。 製 紙 会 社

水性で、水を一滴落とすと滲んで広がっていく。この（メーカーは）はクレームが厳しければそれだけ迅速

滲みを起こさないように、通常、紙はその用途に合うに行動する。日本の製紙会社の対応の早さは、日本のようにサイズ処理されている。サイズ（英語表記ではユーザーが世界標準以上に神経質であったからとしかsize）は大きさを表す語として用いられているが、別言いようがない。ある意味では、この神経質さが日本の意味としてラテン語の assise（setting , ﬁtting の意の技術レベルを鍛えてきたのかもしれない。同時に、味）から派生し、プラスター、紙、布の上に光沢を与

日本国内の製紙会社間の激しい競争がそれに拍車をかえるため、又は充填剤として使用されるペースト状のけたと言える。

物質の意味がある。後で説明するサイズプレスや表面

この時代の研究体制のあり方も影響しているかも

サイズはこの意味に近い。それが拡大され、紙に撥水しれない。アメリカ、カナダでは大学と製紙産業界性を与えるために添加される物質をサイズ剤と称し、が協力していくつかの研究機関を持っていた（IPC、その撥水の度合いをサイズ度と表記している。例えば

PPRIC、ESPRA 等）。これらが大学院の学生を受け葉書はペンで書かれるためインクがにじまないように入れると共に、基礎から応用までの広い範囲での研究

強いサイズ度になっている。PPC 用紙でも、サイズを進め、かつ、製紙産業に人材を供給してきた。企業

度は品質規格として守られている（ペン書きサイズ度にとってみると研究はそれらに任せればよいとの見方で 4.0 以上）
。オフセット印刷用紙は、印刷時のしめがあり、製紙会社の研究体制は分厚いものではなかっし水に耐えるようにある程度の撥水性を付与されていた。日本ではそのような産学の研究機関の必要性が言る。インクジェット用紙では、水性のインク滴を滲みわれていたが、なかなか進まず、結果として製紙会社なく保持する必要があり、サイズの度合いは他の印刷が自前である程度の研究体制を整えていた（製紙会社

紙の場合よりもずっと重要な因子となっている。

は現場の生産志向で、研究体制は決して多いものではなかったが、個人的な感じで（統計はないが）
、1970

28

内添サイズと表面サイズ

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

（2）内添サイズ

ペースト状のものをのせる）に合うのかもしれない。

撥水性を与えるサイズ剤は、古くは松やに（ロジン）

いずれにしろ、これらの内添サイズと表面サイズの（主成分のアビエチン酸）を利用するもので、ロジン

組み合わせにより、紙には用途に合わせた微妙な撥水

をアルカリに溶解したロジン溶液を添加した。その方性が付与される。例えば、段ボールを構成するライ

法は、抄紙する前にパルプスラリーにサイズ剤液を添

ナーや中芯は強度の耐水性、撥水性を持つように処理

加し、硫酸アルミニウム（硫酸バン土）によりそれをされている。先に紹介した感熱紙においても、感熱層

パルプの表面に吸着（定着）させ（酸性抄紙）、抄紙の塗工前の重要な前処理技術であり、ノウハウであ（ワイヤーパート）後の紙の中に残るようにする。さる。

らに、ドライヤー部で乾燥されると、ロジンがパルプの親水基をふさぎ、撥水性を発現してくる。1950 年（3）表面サイズとサイズプレス

頃にフマル酸やマレイン酸を付加した強化ロジン、そ表面サイズは一度乾燥した紙の表面に軽く薬品を塗の後、グリセリンを反応させて疏水変性ロジン等が開布することで紙の品質（特に表面の性質）を調節する。

発されてきた。

そして、そのための塗工機をサイズプレスと呼ぶ。プ1970 年代から、印刷用紙、PPC 用紙を中性で抄紙レスの由来は、互いに逆方向に回転する並んだ 2 本のする動きが出てくると（6.3 PPC 用紙の章を参照）、

プレスロール（互いに押しつけあっている）の間にサ大きな技術的な問題がサイズ剤であった。ロジン系サイズ剤液（塗工液）のポンドを作り、紙を、その間をイズ剤は、バン土（硫酸アルミニウム水溶液）を添加通すことで紙表面にサイズ剤を塗布・浸透させるからすることで（抄紙系を酸性にすることで）
、パルプに

である。

定着されていた。中性抄紙では硫酸アルミニュウムが使用できず、サイズ剤として ASA（アルケニル無水コハク酸）や AKD（アルキルケテンダイマー）が使用された。しかし、ASA は抄紙系が汚れること、AKD を用いると紙が滑りやすくなることから、ロジンをベースとした中性ロジンエマルジョンが 1990 年
代に開発され、現在の主流となっている。これは日本のサイズ剤メーカーの独自開発である 33）。
抄紙の際には、このサイズ剤のみならず、紙の強度を増す紙力増強剤、填料のリテンションを改善する
リテンションエイド（retention aid）等が添加され、

図 4.40

サイズプレス（ポンド型）

ウエットエンドケミストリー（wet end chemistry）、
あるいは、ウエットエンドコントロール（wet end

この装置は基本的には水溶液を両面に一度に塗布す

control）として重要な抄紙機の操業技術となっている簡易さを持っている。実際の設備配置としては、ドる。余談になるが印刷紙には 5−15％の無機填料（主ライヤーで乾いてきた紙を通すことでその表面に薬液として炭酸カルシュウムやクレー）が入っているが、を塗布、浸透させ、さらにもう一度ドライヤー（アフこの填料は抄紙前にパルプスラリーに添加される。

タードライヤー）で吸液した水分を蒸発させる。抄紙

ワイヤーパートで紙層を形成する過程で、填料の約機に追加する形であるため連続して処理できるので、50％が脱水される水と共に抜け落ちる。これは水と共サイズ剤のみならずでんぷん等の簡易な表面塗工法とに循環されて抄紙前に戻される。この紙層へのリテン

して古くから使用されてきた。ただ、水溶液で塗布

ション（ファースト・パス・リテンション）を改善すするため塗布量が少なく、例えばでんぷんでは 1g/m2

るのがリテンションエイドである。

程度である。このサイズプレスが簡便性から構造を変

今まで説明したものは、抄紙工程で添加して、紙の内部に吸着しているので内添サイズと呼ばれている。

化させ、塗工液の適用範囲を広げて、多くの場合の下地塗工として利用されている。

一方、乾燥した後の紙に軽く表面処理するためにサポンド方式では、塗工速度を上げようとするとポン

イズプレスと呼ばれる簡易な塗工システムがあり、こドまわりの操業が不安定になる。そこで目をつけたのの処理で塗布されるものを表面サイズまたは外添サイ

が、ゲートロールコーターである。このコーター（塗ズと呼んでいる。この方がサイズ本来の意味（表面に工機）は、1930 年代に塗工印刷紙のために開発された

情報用紙製造技術の系統化

29ロールコーターの一つのタイプである。ゲートロー

4.5.2

塗工

ル型コーターでは、液の中を紙が通過するのでなく、（1）塗工紙とはロールに薄く液を均一に塗りそれを紙に転写する。た

内添、表面サイズはいわば塗工のための下地準備だし、そのロールに塗布するために数個のロールを介で、これに塗工機（コーター：coater）で塗工する。

して均一な塗膜を作る。これにより、1000m/ 分以上

まず、一般的な塗工紙の製造について解説する。そのの高速操業が可能になった。さらに、このサイズプレ表面と断面を示す。表面は無機顔料（填料と称する）

スを使いこなすことで日本の新聞用紙の品質は飛躍的で覆われている（塗工されている）。ちなみにその粒に向上した。

径は大きなもので数ミクロンである。

図 4.41

ゲートロール型サイズプレス

さらに高速が要求されてくると、ゲート−ロールで

図 4.44

一般的な塗工印刷紙の表面は飛沫で周りが汚れる、塗工むらが出ることからアプ
リケーションヘッドメタリングサイズプレスと呼ばれるタイプが開発された。これは直接転写ロールに塗布する。

図 4.45

感熱紙の断面

印刷紙が塗工されるのは、紙の表面を平滑にし、印
図 4.42

アプリケーションヘッドメタリングサイズプレス

34）

刷の見栄えを上げるためである。まず、無機顔料（主として炭酸カルシュウムやカオリン）を水に分散してゲートロールでは均一な塗工膜を得るのに手間をかスラリー（塗料）にする。これを薄く均一に紙の表面けているが、この装置では一気に塗ってしまう。これに塗布（塗工）する。それを乾燥する。塗布量はサイ

は、種々の制御技術（例えば紙幅方向の圧力プロファ

ズプレスよりずっと多く、10−20g/m2（片面）である。

イル）が大きく進歩したからはじめて可能となった。

乾燥した顔料を紙の上に固定するため、塗工液（塗工参考までにサイズプレスが抄紙機のどの部分に組みするスラリー）にはバインダー（接着剤）が配合され込まれるかを図 4.43 で示す。

ている。塗工印刷紙のために開発された技術が情報用紙の製造にも利用されてきた。

図 4.4330

国立科学博物館技術の系統化調査報告

抄紙機の中でのサイズプレスの場所 35）

Vol.17 2012.August（2）塗工機（コーター）の歴史と種類た。

紙に塗工する塗工機の機能は二つに分かれる。一つ1940 年にもう一つ画期的なコーターが開発された。

は紙全体に均一に塗料を塗布することと、もう一つ

紙に多量の塗料をのせ、余分の量をエアージェットでは、それを乾燥することである。まず、塗工システム

搔き落とすメーテリング（metering：計量）タイプの変遷を簡単に紹介する。

のエアーナイフコーター（エアージェットコーター）

最初は紙に光沢を与えたり、色をつけたりするためである。これは、紙幅全体に、スリットから空気を噴に塗料をブラシで手塗りしていた。それが大変なの

きつけて余分の塗料を搔き落とす。これによりいろいで、1800 年代の後半から、紙に乗せた塗料を機械的ろの物性の塗料の塗工が可能になり、かつ、塗布量をにブラシで平らにする塗工機（coater）が考案され、大きく増すことができた。塗工表面も滑らかでその一

いろいろ改良がくわえられ、1900 年頃には図のようつの利用例が後に述べるノーカーボン紙の塗工で、こなブラシコーター（brush coater）が使われていた。

の技術により NCR 社の独創的な情報用紙が生産され紙は左から右へ搬送されていく。その紙の裏面はローた（1953 年）。現在もエアーナイフコーターは使用さルにより塗料を塗布される。表面では、紙の上に塗料れている。この方式は、エアージェットで余分な塗料を乗せる。そして、2 本のロールのニップ圧により塗を吹き落すので、塗料には低粘度が必要で、かつ、塗布量を調整し、その後いくつものブラシで平らになら料濃度を上げることができず後で述べる乾燥工程が長

していく。

くなる。

図 4.46

初期のブラシコーター

図 4.47

エアーナイフコーターの配置図 36）

しかしこれでは、塗布量むらがどうしても生ずる。

余分に乗せた塗料を搔き落とすには、もっと単純に

そこで、ロールそのもので塗料を均一に紙に塗布する

機械的にドクター（ブレード）をあてて搔き落とせば良工夫がされ、各種のロールコーターが 1930 年頃からいとの工夫から、一連のブレードコーターが 1950 年開発された。サイズプレスの項で紹介したゲートロー

頃から開発されだす。そしてこの方式が現在の塗工のルコーターはその一つタイプで、基本的には、塗料が主流となっている。これは機械的にブレードで搔き落

ロールに転写されながら移っていくことで均一に広げとすので、装置は単純化され、塗料濃度を上げることられ、最後のロールの表面になめらかな均一の塗料ができ、高速塗工も可能で、生産性を大きく改善した。

層を形成し、これを紙に転移する。このロールタイプのコーターにより塗工紙が安価に大量に生産できるようになった。このロールタイプのコーターの開発は主としてアメリカで行われ、それを工夫したメーカーの名前をつけて呼ばれていた（例えば Consolidated（Massey）coater, Kinberly-Cark coater, St. Regis
coater, West Virginia coater）。その多くは製紙会社
で（機械メーカーでなく）、後に大手の製紙会社に成長していった。この時期、アメリカでは塗工紙の需要が急速に拡大しており、それがこの技術開発を引き出

図 4.48ブレードコーターのイメージ 37）

したのであろう。
しかし、この装置は塗布量を多くすることができ

このコーターの基本的構成は、紙に塗料を乗せるア

ず、また、塗工面に特有のパターンができやすい（塗プリケータと搔き落とすブレードである。この組み合料がロールから剥がれる際に生まれる）欠点があっ

わせでいろいろのモデルが開発されている。

情報用紙製造技術の系統化

31輪郭塗工では、塗工層の厚さが均一なため、ノーカーボン紙や感熱紙では発色むらが起きにくい。一般の印刷紙においても、塗布量むらにより引き起こされる印刷むらがなくなる利点がある。ただ、塗料がカーテンになることが必要で、塗料濃度はブレード塗工には及ばない。
図 4.49

各種のアプリケータ 37）

これらの塗工方式のほかに強光沢の塗工紙を製造するために、キャスト塗工が以前から用いられてきた。

現在の大型機では、10m 幅で 1500m/ 分以上の速度

この方式が強光沢の写真用のインクジェット用紙の製で塗工が行われている。サイズプレスの項で、ゲート造に用いられている。キャスト（cast）とは、一般的ロールからメータリングアプリケーションタイプへのには鋳型に流し込んで成型することであるが、紙加工移行でもふれたが、ブレードで紙幅全体で均一に塗料の分野では、塗料を乗せた紙を回転ドライヤーに貼りを搔き落とすには、より高度の制御と高性能の付帯設つけ（塗料面をドライヤー面に）、乾燥した後で剥が備が必要であり、それができてはじめて可能となる。

す方法で、ドライヤー表面の光沢と同じ光沢の塗工面ブレードで搔き落とされた塗料は回収再使用されるが得られる。塗料がドライヤー表面に固定され形作らが、やはりロスを生む。塗料が高価な場合は、例えばれるのでキャストのイメージが拡大されたのかもしれ

ノーカーボン紙のカプセル塗料や感熱紙の発色塗料でない。塗料の塗布方式はいろいろあるが、ドライヤー

は、そのロスが問題となってくる。そこで必要な量だに貼りつけることがポイントで、その一例を示す。

け均一に塗布する方式が見直され、カーテンコーター（下図）。

が情報用紙の分野で実用化されている。さらに、カー
テン塗工は、一般印刷紙の塗工法としても興味がもたれており、情報用紙からの技術移転である。

図 4.52
図 4.50

キャストコーターの一例

カーテン塗工のイメージ

情報用紙の製造には、エアーナイフ（ノーカーボン
その特徴は、設備が単純で（ブレードやアプリケー

紙のカプセル塗工）、ブレード（感熱紙、ノーカーボ

タが不要、）操作性が良く（塗工量の調整が容易）、輪

ン紙の顕色剤塗工、塗工インクジェット用紙）、カー

郭塗工（Contour coat）で塗工量を節約できることでテン（ノーカーボン紙のカプセル塗工、感熱層の塗ある。

工）、キャスト（強光沢のインクジェット用紙）等の塗工方式が目的に合わせて使い分けられている。
（3）塗工紙の乾燥
表面に塗料が乗った紙をとのように乾燥するかが次の技術となる。サイズプレスの場合は、水溶性の塗料が中心で、かつ、塗布量が少ないので、従来の回転ドライヤーに貼りつけて乾燥できる。コーターではドラ
イヤーに貼りつけると塗料がドライヤーに付着する。

（灰色部分：塗工層

図 4.51

黒色部分：原紙）塗工方式による紙の断面モデル

このため非接触の乾燥システムが必要で、その一つが赤外線を照射して乾燥させる赤外線乾燥である。
赤外線乾燥はコストが高く、予備的な乾燥としての32

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.Augustみ使用され、残りを熱風により乾燥する。塗工機では炭酸カルシュウム）や、溶解後結晶や粒度をコント

通常片面ずつ塗工される。塗工面を上にしてロールのローして析出させた軽カル（軽質炭酸カルシュウム）上を搬送しながら熱風を流し乾燥する片面エアードラを開発し、その使用を後押した。炭酸カルシュウムをイヤー（インピンジメントドライヤー）が多く用いら

主填料とした塗工紙が古紙として回収されパルプ原料れている。次いで折り返してもう一面を塗工して同じになると、どうしても炭酸カルシュウムが混入してくように乾燥する。場合により最後にシリンダードライる。これは、酸性抄紙（pH 4）で分解してスケール

ヤー（抄紙機のドライヤー）をつけたす。片面乾燥の等のトラブルのもとになる。このため、塗工古紙の利一例を図 4.53 に示す。

用の面からも日本では中性抄紙へより普遍的に転換がしかし、最近では乾燥においても、高速化、均一、進んだ。

高効率化が求められ、フローティングエアードライ

情報用紙では、その目的に合わせた填料の選択が行

ヤーが用いられてきている。これは図 4.54 のようなわれる。インクジェット用紙では吸水性の要求からシ

熱風の吹き出しノズルを上下に配置し、その間に紙をリカやアルミナが使用されるケースもある。

通していく。紙は上下のから噴き出した空気の中を浮かんで通る。

（5）バインダー（接着剤）
もう一つの成分であるバインダーは通常、填料 100部に対し 10 − 20 部添加される。初期には、にかわ、
ゼラチンが使用された。1900 年になるとカゼイン（ミルクカゼイン）が用いられだす。1930 年頃よりロー
ルコーターが普及し、塗布量を増すため塗料濃度を上げると塗料粘度が高くなり（問題となり）、カゼイ
ンに代わってでんぷんが使われだした。しかし、でん

図 4.54

ぷんは耐水性がないため、その耐水化剤としてメラミ

フローティングドライヤーの原理

ン−ホルムアルデヒド樹脂や尿素−ホルムアルデヒ
このユニットを図 4.53 の搬送ロールの代わりに配ド樹脂が 1930 年頃から使用された。1950 年頃から合成樹脂ラテックスが使用されだす。最初は塩化ビニ置する。

リデンで、1950 年代後半から SBR ラテックスが使用されだした。塗工方式がブレードで、高速化するとバ（4）無機顔料（填料）
塗工紙の品質には、塗料の構成成分である填料（無インダーに対する要求も厳しくなり、バインダーメー機顔料）とバインダー（接着剤）が重要である。填料

カー間で品質開発競争が激化し、製品が特化して行っとしては、初期の塗工紙ではクレー（カオリン）が主た 38）。

として用いられた。しかし、日本では良質のカオリン

情報用紙でもバインダーの選択は製品品質に大きくが得られないことから炭酸カルシュウムを積極的に使影響するので重要なノウハウである。一般的に SBR

いこなしてきた。炭酸カルシュウムは日本が豊富にが主体であるが、たとえば、インクジェット用紙で持っている唯一と言える鉱物資源で、日本の炭酸カル

PVA が選択的に使用されたりした（8.2 項参照）。

シュウムのメーカーは、鉱石を粉砕した重カル（重質

図 4.53

片面塗工のレイアウト

情報用紙製造技術の系統化

33

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37）森田博文：製紙産業技術 30 年の変遷
仕上げ（1）p.1

紙パルプ技術協会（2006）38）松井尚 : 製紙産業技術 30 年の変遷
上げ（2）p.1

塗工及び

塗工及び仕

紙パルプ技術協会（2007）

5 1970 年代までの情報用紙各論
1975 年に中村は当時の情報用紙生産量を推定とし

幅 8.2cm、長さ 18.7cm で一枚 2.5g のカードである。

ている（表 3.2）
。2000 年代の主力品種がその当時い必要な情報の箇所をパンチで穴をあけ（1 個の穴が 1かなる状況であったかは、3.2 及び 3.3 項で紹介して個の情報に対応）、その穴を光が通り抜けることで情いる。この章では 1970 年代以前の主力の情報用紙や報が読み取られる。このカードを連続して読み取り装期待されていた情報用紙の技術をまとめてみる。

置を通すことにより、コンピュータに入力される。余談であるが、このシステムを世界に広げたのが IBM

5.1
5.1.1

統 計 機 カ ー ド（ パ ン チ カ ー ド：
Punched card or Punch card）

で、筆者が入社した年（1960 年）に会社に IBM のコ
ンピュータが導入された。その能力は現在のパソコ
ン 1 台にも及ばなかったと思うが、そのために一部所（計数室）を新設し、大勢のプログラマーとキーパ

統計機カードとは用語として統計機カード、パンチカード等が使われているが、基本的に統計機カードを使用したい。英語では、Punched card または Punch card が使用されている。統計機カードについては、佐伯が 1970 年にンチャーを抱えていた。このパンチの作業は単純労働で、腱鞘炎が多発し、労災問題ともなった。
このカードの規格は当然アメリカのもので、以下の通りであった。

1）

以下の解説をしている 。
「昭和 35 年〜38 年（1963 年）は年率 100％の高い

5.1.2.

伸 び を 示 し た が、43 年（1968 年 ） は 5 ％ の 伸 び に（1）E.1.A. スタンダードの概略（米国電子産業協会）1)止まった。この伸びの鈍化はパンチレスカードとして OCR 用紙や OMR 用紙の普及や、国産電算機メー

統計カードの規格と特性（a）カードの寸法、状態
寸法並びに公差の指定

エッヂがなめらかでバリカーがカードシステムから紙テープシステムへの移行のないこと。直線度、平行度も指定通りのこと。

や、情報保存の媒体としてのパンチカードから磁気高さ 3.247〜3.257 インチ（82.47〜82.73mm）

テープへの変更などが考えられる。現在、年間約 60

長さ 7.370〜7.380 インチ（187.20〜187.45mm）

億枚、400 枚 /kg として、年間 15,000 トン、月間 1,200

角度 90 ± 5/60 度トンである。
」最初の情報用紙と言える統計機チカー（b）コーナーカット

ドとはいかなる紙であったそれを紹介してみたい。

寸法並びに公差の指定場所は上左端。長辺に対して60 度。
長辺から 0.250 ± 0.016 インチ（6.35 ± 0.41mm）

図 5.1

統計機カード（IBM カードの標準コード）1）

情報用紙製造技術の系統化

35短辺から 0.433 ± 0.016 インチ（11.00 ± 0.41mm）の流れ方向で 25 回以上のこと。なお平均値の範囲は（c）紙目

25％以内とする。カードは貴重なデータを長い期間保繊維の縦方向がカードの長手方向であること。

管しておく媒体でもあるから、人工的に約 20 年の経（d）傷

過状態にして検査する。

光電導性の微粒子、粘着性の汚れ、抄き孔、薬品の（g）引裂き強さ（エレメンドルフ）

残りカス、繊維のカス、ほこり、電流を妨害したり装どちらの方向にも最低 125g のこと。

置を極端にすり減らす物質があってはならない。

（h）灰分（e）パンチホール

2％以上有ってはならない。紙中に混入する物質が穴および形や大きさ、場所の指定。

多すぎると粉が多量に発生して、カードを穿孔するパ（f）印刷

ンチダイスを摺り減らす。

インキの着き過ぎや印圧が強過ぎることでカードを（i）酸性度

曲げる要因にならないこと。印刷は正確な位置に印刷

pH ＝ 5.0 以上のこと。紙に含まれる酸が多いと、されて、欄の文字が正確に入るようにすること。イン

時が経つにつれてカードの質が急激に老化する。

キが乾いた時に電導性や塊がないこと。また、送り（j）摩擦係数（すべり度）

ロールやブラシに附着しないこと。

静止摩擦 0.35〜0.45（g）カール

動摩擦：静止摩擦の 75％以上のこと。

20〜75％ R.H. の湿度において、次に示すカールの

この検査はカードをデータ処理装置に送り込む場合に、どうしたら最も能率的に送りこめるか、またカー程度以内であること。
A. 紙 目 に 添 っ た 反 り（MD カ ー ル ）0.12 イ ン チ

ドを手で取扱う場合どうしたら扱い易いかを調べるために行なわれる。

（3.05mm）
B. 紙 目 に 直 角 の 反 り（CD カ ー ル ）0.25 イ ン チ（k）伸縮度と水分
20％→ 75％→ 20％ R.H. の湿度変化による伸縮度（6.35mm）
C. 紙目に対角線のプロペラ反り（ツイストカール）

縦 0.25％以下
横 0.70％以下

0.25 インチ（6.35mm）

水分量 4.5〜6.5％（平衡水分含有量）
湿度の変化によりカードの水分が変り、寸法や重さ（2）カードの紙質（a）材質が変化して、所定の印刷位置にパンチされなかった

100％ケミカルパルプであり、メカニカルパルプをり、ミスリードしたり、カードに反りやふくらみが出

含まないこと。

て、データ処理上能率に支障を来たすことがある。こ（b）重量のため、寸法や形の変化は最少限に抑えなければなら

24 インチ× 36 インチ（609.6mm × 914.4mm）500

ない。

枚が 99 ± 5％ポンド（44.9 ± 5％ kg）（l）筆記性（c）厚味

万年筆でペン書したとき、文宇や線がクリヤーで読0.007 ± 0.0004 インチ（0.1778 ± 0.001mm）

み易いこと。

機械が正確にカード処理するためにはすべてのカー（m）その他

ドが均一な厚さのものでなければならない。
（d）破裂強さ（ミューレン）2

この他、更に多くの検査が試験室では行なわれる。
例えば電気的接触に欠陥がなきよう電気的テストや、

最低 5.5 ポンド（3.8kg/cm ）温湿度の環境変動による検査や印刷インキの電導度、（e）剛直度（テーバー）

蓄積量、乾燥度、粘性、密度均一性、色調等々。

紙目の流れにそって 17.0 g/cm 以上
横の流れにそって 8.0 g/cm 以上
カードをデータ処理装置に送り込む場合に、カード

36

5.1.3.

要求品質に対する考察

これらの規格を考察してみる。

が曲らずにどれほどの応力に耐えられるかを剛直度（1）紙の強度：当時として最高級のパルプ（針葉樹（硬度係数）で測定する。

のケミカルパルプ）を使用することで初めて強度要求（f）エージング後の耐折強さを満たすことができる。しかも、20 年間の保存を想105℃、72 hr エージングした後 MIT 耐折度が、紙定した加速試験で一定の強度を保持することを要求し

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Vol.17 2012.August

ている。1960 年頃は、日本においてこの基準を満た（6）まとめすパルプ（針葉樹の漂白クラフトパルプ）の生産は非当時の抄紙機は、幅は 2−3m で、抄紙速度は 100−

常に少なく、国産の初期では高価な輸入パルプを使用

200m/ 分であったと考えられ、現在のものに比べるしたと推測される。

と小型であるが、モニタリングの計器はなく、制御の精度も大きく劣っていた。このようは装置で製品の規（2）酸性度：1800 年代後半から紙が大量生産され格を満足するには、特殊紙専業メーカーが苦労の末経るようになると、抄紙の際に硫酸アルミニュウムを添

験と職人芸で造っていたとしか考えられない。ちな

加することが普及した。これにより抄紙しやすくな

みに、1970 年の推定生産量は 15,000 トン / 年である。

り、トラブル（例えばピッチトラブル）があると特効

ここで感心するのは、これに先立つ時代のアメリカの薬のように使われた。硫酸アルミニュウムにはどうし製紙産業が IBM の要求を受け、このような紙を開発てもフリーの硫酸が残存し、抄紙の際の pH が 4.0 あする底力（見本をまねて作るのでなく）を持っていたるいはそれ以下になる。それを pH ＝ 5.0 で抄紙することである。それがアメリカのコンピュータ（当時はには特別の配慮が必要であったであろう。カード用紙

まだ統計機）の世界展開を支えるインフラの一つとの生産者であった巴川製紙所や特種製紙はコンデンなっていたのであろう。

サーペーパーのメーカーであり、中性に近い pH で紙を抄くノウハウを持っていた。同時に彼らは電気的な試験もクリアする技術も持っていた。

5.1.4

統計機カードの歴史

この統計機カード（パンチカード）は如何にして生まれたのであろうか。パンチカードの歴史は、機（3）カードの重さと紙厚：織機の織をコントロールするために、穴をあけた紙

カード重量：44.9kg/（61x91.4x500） 換算するとのロールを使ったことから始まった。これが 1801 年

244.9x1000/279 ＝ 162g/mにフランス人の Joseph Marie Jacquard によりカード

厚さ：0178mmを用いるシステムに大きく改良されジャカード織機

こ れ は か な り 重 い 紙 で あ る。 例 え ば 新 聞 用 紙 は（Jacquard loom）となった。カードの穴の位置で織42g/m2、PPC 用紙は 64g/m2 である。厚みの変動がのデザインをコントロールし、カードを替えることで0.1778 士 0.001mm（± 0.6％に相当）は非常に厳しい。

デザインを変えることができた。紙ロールに穴を開け

現在の PPC 用紙では 89 ± 3 ミクロン（± 3.4％に相るアイディアは自動ピアノにも使用された。紙のロー当）である。当時はオンラインのモニターもなく、全ルに穴を開け、この穴が読み取り装置（tracker bar）

く勘と熟練で達成していたのであろう。

の上を通るとそれに相当する音が鳴らされる。1900
年初頭に欧米で使用された。これは後のさん孔テープ（4）カードのカール：紙のカールコントロールは、につながると言えよう。

PPC 用紙の品質改善で重要な働きをした技術である。

これに対して、Herman Hollerith は機械で読み取

その前の時代では、カールのコントロールの文献等もることのできるデータの記録媒体を探した結果、テー見当たらず、経験による職人芸の域であったと推測さ

プでなくカードにたどり着く。そして、これが、それる。

れまでの機械をコントロールするためでなく（プログラムでなく）、データの記録のために初めて使われ（5）伸縮度と水分：紙は乾燥過程で収縮する。これた例となった。彼は、このシステムを、1890 年の USが、湿度が高くなると伸びてくる。従って、紙の伸縮

census（人口動態調査）に使用した。このため、パ度をコントロールするには、乾燥過程での収縮を管理

ンチカードは Hollerith card とも呼ばれることがあっする必要があり、現在でも重要な管理項目となっていた 2）。そして彼の起こした会社が後の IBM になる。

る。また、製品水分を、4.5−6.0％に管理するのは現IBM はパンチカードによるデータ処理システム

在では標準技術と言えるが、オンラインの計測器のなを 発 展 さ せ、 パ ン チ カ ー ド は 計 算 機（Tabulating

い時代にどのように管理したのか興味が持たれる。当machine）におけるデータの入力、保存、計算処理の時の新聞用紙や印刷用紙の製造では、4−6％の水分で一次媒体となった 3）。「1937 年には IBM は Endicott,

止めるのが難しいので、ほぼ水分がない状態にまで乾N.Y. の工場で毎日 500 万から 1000 万枚のカードを生燥していた（過乾燥の状態）。

産していた」と言われている。1950 年頃には IBM のシステムは、政府、大企業に広く使用されていた。こ情報用紙製造技術の系統化

37

の原紙は、インタナショナルペーパー、クラウンツェ

高度の技術を要するので、その国産化の道は極めて

ラバック、スコットペーパー等の製紙会社が供給し、厳しかった。その後、政府の指導奨励のもとに研究がIBM でカードに加工していた。これらの製紙会社は進み、現在では完全な国産化が達成されている。電気

1920−30 年頃に設立され、その後アメリカの製紙産

通信用紙を大別すると、送信用と受信用とに分けられ

4）

業の発展とともに大手の製紙会社に成長していく 。
このアメリカの製紙産業の発展を別章にて考察してみる。」
この入力の代表的な紙がテレタイプさん孔紙であった。

たい。
日本での導入は大正 12 年国勢院と鉄道省で、画期的な早さでデータを処理する機械として注目を集めたとされている。そして、鉄道省ではその使用量が年間3500 万枚にも達したと言われている。太平洋戦争で輸入が途絶えたことで日本の特殊紙メーカーが国産化に動き、阿部川製紙と特種製紙が苦労して成功したとされている 5）。その後主力メーカーとなる巴川製紙所の年表では、1949 年に生産開始となっている。

図 5.2

さん孔テープ
テープに開けられた孔が文字に対応している。

5.2 通信に使用された情報用紙
さん孔紙の特性に関しては、佐伯 1）、篠田・永井 6）
5.2.1

さんこうテープ（さん孔紙）の解説に詳しいが、その一部を引用する 6）。「さん孔パンチカードはコンピュータへの入力のための紙

紙は 17.5mm の幅をもっており、送受信に際しては、（特殊紙と定義すべきもの）であり、さん孔テープは、

文字をテレタイプさん孔機による、さん孔によって表通信のための入力及び出力の特殊紙であった。篠田、示し、電文を形成するので、さん孔機の保守のため、長井は 1959 年に以下のように記述している 6）。

適度に油浸されている。さん孔は、テープ上に印字す「電気通信は 1837 年にアメリカ人、サミュエル・るという目的があるために、完全に打ち抜かないで、モールスによって発明されたものであるが、それから半さん孔の形にとどめ、孔に馬蹄形の紙片を残すよう

18 年後に電信機をはじめてわが国にもたらしたのは、に行われる。含油度が高いと、べとべとして作業を困

アメリカの水師提督ペルリである。ペルリは 1854 年

難にし、反対に含油度が低いと、さん孔機の鋼針を損（安政元年）の再度の来朝の際に、エンボッシング・

傷するので、適度の含油度をもっていることが必要で

モールス電信機を幕府に寄贈した。しかし、その当時ある。さん孔機の鋼針の保守は、この紙にとって重要は、いわゆる幕末の物情騒然とした時代であったのな性質であり、鋼針を摩耗させるような不純物を含む

で、このような文明の利器も、かえりみられず、空しことは許されない。」

く十数年を経過してしまった。明治維新の大業が成就

その物性に関する規格の一部を示す。

したときに、政府は廟議一決して電話事業を行うことを決定し、イギリスより電信機を購入するととも紙テープの紙質に、技師を雇い入れた。これより電気通信に関する

材質：すべて化学パルプで構成し、地合均斉にして諸般の研究がはじめられるようになったが、これが現在のように盛んになったわが国の電気通信事業の礎と引張強さ：6.0kg/15mm 幅以上のこと。

なった。わが国に電気通信事業がはじまって以来それ

耐折強さ：500 回以上のこと。

に使用される電気通信用紙は、すべて外国よりの輸入

爽 雑 物：50 個 以 下 の こ と。 こ れ は 1m2 当 り にに依存していたが、このような重要な用紙をいつまで

0.16mm2 以上の大きさの黒点の個数。

も外国に依存することは、国策的見地より問題があっ灰分：1％以下のこと。

たので、なんとか国産化しなければならないとうい気

石英グリット分：0.04％以下のこと。

運が早くより生じていた。しかしながら、電気通信用

含油量：

紙は、精密な通信機に使用されるために、紙の厚さや紙の幅はもとより他の諸特性についても極めて厳格な規格が必要とされ、従って、この用紙の製造は非常に

38

未叩解繊維やスライム班点などを含まないこと。

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一般用 17 ± 5％
電算用 10 ± 3％

これも、統計機カード用紙と同じ、もしくは、それ以上に厳しい規格で、統計機カード以上に紙の強度を要求している。

に、なぜ衰退したか考察してみたい。
少し余談になるが、1962 年に木練 7） は通信に対応できる電気記録紙として表 5.1 をまとめている。そしさん孔紙テープの用途は其の 90％以上が通信用テてその内の一つ電子謄写原紙につき以下のようにコメレタイプ用紙であったが、近年、電算機の周辺機器用

ントしている。

として大きく伸び、また、薪聞社で自働鋳造機用にも「「文字や図表等のガリ版切りが自動化できたら」、

1）

利用されているとある 。しかし、その後の通信の技

更に一歩進んで、「各官庁、会社と出先機関との問の術革新がさん孔テープを消滅させていく。

文書の記録通信がそのまま直ちに謄写原紙または複写原紙として多数の印刷ができたら」これは従来の謄写

電気感応記録紙（静電記録紙、放電記録紙等）

原紙をガリ版で切った経験のある人は一度は考える

一方、通信の出力用として注目されていたのが中村

ほど所謂ガリ版切りには悩まされ、これらの読み合の表（表 3.2）にある電気感応記録紙（具体的には放わせ、労力等は軽視できないものがある。また日常事

電記録紙であり静電記録紙）である。さん孔紙の使用

務における複写作業の仕事量は益々多く複雑化していされるテレタイプは、文字を電気信号に変換し、受信る。なお写真、数表、精密な設計図などは一般オフィ

後デコードして文字に戻す。これに対して、紙面を画スにおいては複写原紙を作ることはほとんど不可能と像情報としてそのまま電気信号に変換し、連続して送されていた。本記録紙はこれらの要求を満足する謄写

られてくる電気信号を直接紙の上に出力しようとする

あるいは複写原紙である。」

5.2.2

ファクシミリが注目され、それに使用されるのが電気

この電子謄写原紙は、電気信号をそのまま謄写版の感応記録紙である。中でも、静電記録方式は電子式プ

原紙に出力し、謄写版で印刷しようとするものであ

リンタ、ファクシミリ、高速レコーダ等の用途に伸びる。残念ながらこれは商品として伸びなかったが、通ると期待されていた。しかし、いずれも衰退の運命と信の出力がらみの事務の合理化が重要な課題であったなったが、電気信号対応の草分けとして紹介すると共ことが読み取れる。

表 5.1

各種乾式電気記録紙の比較 7）

情報用紙製造技術の系統化

39なお、表中の電子記録紙は 5.3 で電子写真として紹介する。残りの放電記録紙、静電記録紙を以下に説明する。

（2）静電記録紙
静電記録紙は、基紙を導電処理（導電材を抄きこむ、あるいは塗布する）した後に片方の面に誘電層（約10μm）を塗布した構成である。記録方式は、紙の幅方向のライン上に並んだ多針電極（ラインヘッド）が（1）放電記録紙
放電記録紙は、1930 年代半ば米国で発明され、間用紙の誘電層に接触し、電極一本毎に高電圧のパルスもなく同用紙を使ったファクシミリが発表されたとさが印加され、放電により誘電層に電荷を与える。これれている。その原理は、基紙の上に着色導電層を設

により静電潜像が形成され、その後に、この静電潜像

け、更にその上に記録層（白色隠蔽層）を設けたものをトナーで現像することで画像が可視化され、熱・圧である。

力等により定着されるというものである（電子写真に類似）。
静電記録方式は、高速、高画質、広幅化が容易という特徴から、1960 年代から注目され、1980 年前後からのファクシミリの高速化の動きに対応しその主流の一つになった。また、プリンタープロッタ分野で一時
図 5.3

放電記録紙の構成

期新たな地位を確立することになったが、装置も記録
用紙も共に高価なことから衰退していった。

記録は、記録針と導電層との間で放電を起こさせ、白色隠蔽層を破壊し下層の着色導電層を露出させることにより行う。現像・定着などを必要としない direct
imaging であり、比較的簡便な記録方式として広く使われていた（例えば船への天気図の電送）。類似の紙として蒸着記録紙があり、1955 年頃に西独で開発された。放電記録紙との違いは、白色隠蔽層がアルミニ
ウム蒸着層に代わっている点である。

図 5.4

静電記録の原理

具体的には以下の処方が記されている 8）。記録層
は、ゼラチンあるいはビニル系樹脂中に酸化チタン

その詳細は中村 8）、木練 7）の文献に詳しいが、湿度等の白色顔料を分散して、膜厚約 10μm に塗工する。

変化に対し電気的な特性を維持する苦労・工夫が記さ

6-8

40

10 Ω cm の抵抗率にすることが必要である。有色層れている 8）。

（導電性塗工層）は、導電性カーボンブラックを硝酸「誘電体層の役割は、現像時に十分な記録濃度を保セルロースあるいは酢酸ビニル共重合体をバインダー

持できるだけの電荷を表面に保持し得るだけの抵抗として塗工する。膜厚を 10−30μm に塗工し、表面（1012 Ω 以上）を持つことである。また耐圧が高く、抵抗を 450−650 Ω /cm2 に調整する。

高電圧印加時に絶縁破壊を起さぬこと、装置との摩擦

用途は、ファクシミリが主であったが、プリンター、による帯電を起しにくいこと、現像剤による地汚れを

チャートレコーダー向けもあった。放電記録紙の印加

起さないこと、加熱定着時に悪臭を出さないことなど

電圧は、走査速度 0.5〜150cm/ 秒の場合で 50〜350Vの特性が要請される。実用上は塩ビ・酢ビ共重合体、の電圧で良好な記録が得られた。また、記録電力はメタアクリル系樹脂、シリコン樹脂、エポオキシ樹脂、

通常の記録速度 5〜100cm/ 秒の範囲で 0.5〜6W 位でアルキッド樹脂、ポリエチレンなどが使われている。
」

あった。上に述べたようなタイプの放電記録紙は、記「2 層タイプにおいて基紙の体積抵抗率は 1010 Ω /録の際の放電によって異臭、カスなどを発生し、記録

cm 以下の抵抗が外気湿度の変化に対して保持されなのシャープネスなど難点も多かった。また記録針の摩ければならない。そのためには、無機塩類、低・高分

耗などの欠点もあった。この記録方式では、記録針を子電解質の含浸が必要であり、ポリスチレンスルホ

多針化すると印字トラブルを起こし易くなるため高速

ン酸塩（例えば巴川オリゴ Z）、第四級アンモニウム

化・高画質化が難しく、新たな記録方式の登場を待つ塩などの含浸により、10〜90％ R.H. の湿度変化に対しかなかった。

して抵抗変化が 2 オーダーに押えられることが可能に

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

なった。
」

ングペーパー、の上に情報が記されたもの）を重ね、静電記録の特徴は高速記録（文字・ビットが 10 万

紫外線を照射して、非画線部のジアゾ化合物を分解し個 / 秒程度）が可能、記録に必要な電力が少なくてす

潜像を形成する。次に、感光紙の画線部に相当する部

む（電圧 600〜2,000V、電流μA 以下）、電極の消耗

分に残ったジアゾ化合物を現像剤により青く発色させが殆んどない、記録時に臭い、カスの発生が無い、更て複写物を得る。保存性が悪く紙が湿るなどの問題がに暗室を必要とせず紙が自然紙様であるなどの利点があったが、大型化が容易、寸法精度が高いことから設多い。欠点としては、コントラストの高い画像が得ら

計製図用途では、今でも使用されている。

れるが、中間調がでにくい（普通 4〜6 階調）、湿度の影響を受け易いなどがあげられている。
その一つの用途として、騒音、印刷速度の制限がある機械式出力プリンタに代るものとし静電記録紙をまた、ジアゾ方式では、原稿として光透過性の高い用紙が必要であり、通常トレーシングペーパーや樹脂含浸した透明紙が、第二原図用紙として使用されていた。

使った電子式ラインプリンタ、あるいは図形記録を行
なうプロッタなどが 1960 年台から登場した。さらに、

5.3.2

電子写真

画素形記録が高速でできるため、漢字のように複雑な

この事務複写機の領域へ電子写真が参入してくる。

構成、種類の多いものに好適で、静電記録紙が漢字

その一つのタイプが感光剤（ほとんどが ZnO）を塗情報処理システムの出力記録用として使われ始めた。

布した感光紙を用いるもので、Coated Paper Copier「静電記録方式がファクシミリに応用され始めたのは（CPC） と 呼 ば れ た。RCA 社 が 開 発 し た Electrofax

1968 年頃からであり、以後着実に伸長している。現タイプ（狭義の電子写真）である。

在は文書連絡用、電報集配信用、地方自治体では戸籍

酸化亜鉛は微細な結晶（10 − 5〜10 − 8cm）になると謄本、抄本印鑑証明などのサービスで各官庁、企業、著しく電気抵抗を増す（1014 Ω・cm 以上）。コロナ放

銀行、証券会社などの利用は延びる一方である。近い

電などで負の高電圧を加え、更にその上に酸素マイナ

将来には、加入ファックス、ホーム・ファクシミリなスイオンを蓄積させて荷電すると、その表面には負のどへの発展が予測されている」8）とされた。

電荷が蓄積される。これに光を照射すると、酸化亜鉛

このように 1970 年代に注目されていた通信の出力の抵抗が減少するので、表面に付いていた電荷が消滅に使用された紙は、通信システムの技術革新により使するが、未露光部の電荷はそのまま残る。すなわち、用されなくなった。

静電潜像ができる。それを乾式または湿式で現像する。

5.3 複写システム

乾式ではトナー（着色樹脂粉末で多くの場合黒）とキャリヤ（鉄粉）を混合したものを用いる。樹脂は鉄

表 3.2 の生産統計をベースにする。その表で感光記

粉との間で摩擦帯電により正帯電するものが選ばれ録紙との分類があるが、これは事務用複写機で使用る。このような混合物（現像粉）を酸化亜鉛にふりかされる紙である。PPC 用紙もこのカテゴリーに入る。

けると、電荷の残っている部分に反対電荷を持ったト

1974 年（昭和 49 年）の量が m2 で記されているが、ナーが電気吸引力によって付着し、光の当った電荷のそれらを他と比較するため重量で推定してみる。

残らぬ部分はトナーが付着しない。付着したトナーを2

ジアゾ複写紙が約 15 億 m / 年（推定約 11 万トン /熱で融着するか、溶剤で溶着固定することにより現像

年）定着が行われる。湿式では、トナーを高抵抗の石油

電子写真

2

1.2 億 m

（推定約 1 万トン）

（アイソバー）中に分散し、その中を、酸化亜鉛紙を一方、現在の PPC 用紙消費量は 140 万トン / 年、通過させると、電荷を帯びたトナーは電気泳動により内国産 100 万トン / 年と言われている。この転換期が酸化亜鉛の荷電部分に付着する（現像）。また、溶剤1970 年代なので、その様子をもう少し調べてみる。

の逸散により定着が行われる 9）。
も う 一 つ が い わ ゆ る ゼ ロ ッ ク ス タ イ プ で Plain

5.3.1

ジアゾ複写紙（感光紙）

Paper Copier（PPC）と呼ばれるものである。原理

ジアゾ感光紙は、所謂青焼きであり、1951 年にコは 1938 年のカールソンの発明になるが、その後研ピアが複写機として発売した。この複写のプロセスは究が重ねられ 1948 年にゼログラフィ法が確立され、次の通りである。先ず、ジアゾ化合物が塗工された感1950 年に米国ハロイド社（現ゼロックス社）から商

光紙の上に、原稿（高光透過性の紙、例えばトレーシ品化された。更に、1959 年米国で事務用普通紙複写

情報用紙製造技術の系統化

41

機「Xerox914」が発売された。日本では、1962 年同

レス・ヒーターレス化の方向におのずと進むことが予機が発売され PPC の時代が始まった。これに対して測される。PPC の普及率は現在、シアゾ並みにまで日本の事務複写機メーカーは RCA 社の技術供与を受なっているといわれ、今後の事務複写機の分野での技

けて、Electrofax 方式のいわゆる CPC で対抗してき

術革新がどのような形で行なわれるか、今後の課題とたが、1970 年代に入るとゼロックスの基本特許切れ

して興味がある問題である。」に伴い、キャノン、小西六工業、リコー等が続けざまに低価格の複写機を投入し、PPC 市場は成長時代を迎えることになる。この 1970 年代の事務用複写機の生産台数を示す 10）。

この中から PPC が抜け出してきたわけである。その様子は 6.2 で紹介する。

5.4 OCR 用紙
コンピュータの普及に伴い入力に統計機カードが用いられてきたが、いかんせん高価であり、使用量が増えるとより安価な入力システムが求められた。それに代わるものとしてキーボードからの直接入力が普及していく。一方、現場で発生した原票から直接入力するためのシステムとして OCR（Optical Character
Reader ）、OMR（Optical Mark Reader ）、MICR（Magnetic Ink Character Recognition） が 開 発 さ れた。OCR は記入された文字や数字を、OMR は記入されたマークを光学的に読み取りコンピュータに入力する。MICR は酸化鉄を含む磁気インクで記録された情報を読み取り入力する。これらの中で OCR について概説する。
開発はアメリカで、1955 年に最初の OCR がリー
ダースダイジェスト社に納入され、その後改良が加えられ電話会社や航空会社で伝票やチケットの入力で実用化された。さらに 1965 年にはアメリカの郵便局も使用しだした。
日本では 1965 年の国勢調査での利用が最初であった（この時代、日本はすでにアメリカのすぐ後に続け

図 5.5

複写機の生産台数

るまでに力をつけてきていることが読み取れる）。次
いで、電力、ガス、生命保険さらに官公庁の一部でも42

このグラフを中村は以下に解説している。
「昭和 48

使用され出し、普及が期待された。製紙会社として

年（1973 年）度には電子写真がジアゾを追越し首位

は、紀州製紙、特種製紙、巴川製紙所、阿部川製紙（中となっている。電子写真機械の生産台数のうち、PPC

堅規模のメーカー）が開発を進めた。しかし、ハードが約 1/3、CPC が 2/3 と思われる。ZnO がコピー用メーカーが使用時のトラブルを恐れることから、用紙紙として 20 年近い歴史を持ち、PPC 方式にくらべて、や印刷に対し厳しい品質管理を要求し、ユーザーも神

多くの欠点を持ちながら今日もなおその稼動台数が経質になっていたため普及は限られていた。また、装PPC よりも多い実情は数多くのメリットを持つこと置が高価であり、当時はまだ技術的な問題（カナと数にほかならない。特徴を列挙すると光伝導体が比較的字のみで、手書きには強い制限が付いていた）も多

安価でコピー用紙も安価、機械も安価にできる。ただくあった。生産量は統計が取られておらず、1980 年

紙が重く、自然紙感が少ない。PPC は機材の安い普頃で 1000 トン− 1100 トン / 月と推定されている 11）。

及形と、高性能の印刷機との区別がつかぬものとの両1990 年より OCR、OMR、MICR 等と合わせて「その極化の方向が予想される。一方 CPC が機械コストダ

他の情報用紙」として統計が取られてくるが（表 3.1）、

ウン、画質の向上、軽量化、自然紙感を持たせるなど

現在では 4 万トン / 年で、情報用紙の 3％弱である。

が今後の課題であり、キャリヤレストナー、キャリヤ

結局、入力システムとして期待されたが大きく伸びな

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August引用文献

かったと言える。
それではどのような紙であったか。光学的に読み取るため、紙は白もしくは淡色（例えば白色度 76％）で、裏からの影響を受けないように高不透明度が求められた（不透明度 81％以上）。また光沢はとくにつけないようにする（ギラギラしない）。当然のことながら塵1） 佐伯忠夫：電算機用紙について一考察
誌 Vol.24, No.4 p.9（1970）

2） The Early Oﬃce Museum ホ ー ム ペ ー ジ（2011年 12 月）3） The U.S. Computer Printer Industry : Erwinの混入は誤読の原因となるので厳しく管理された。読Tomash

み取りのため機械を通るので、統計機カードほどではvolume 2, p.287-315

ないが腰（剛直性）が求められ、厚い（重い）紙であっ
た（坪量

2

2

84g/m から 157g/m ：最初の国勢調査の2

用紙は 152g/m ）。摩擦係数（用紙のフィードを一定にする）、電気抵抗（静電気によるダブルフィードを防ぐ）もコントロールされた。紙の湿度変化による伸ISBN 2-9502887-3-1, Paris, mars 1990 ;4） The U.S. paper industry and sustainableproduction:: Maureen Smith（1979）MIT
5） 安田勝彦：情報産業用紙 p.51（1981）紙業タイム
ス6） 篠田 鐐、永井 勇一：特殊紙−電気絶縁紙・電気

縮度合いは印刷の精度に影響するので、それを抑える

通信用紙・乾式放電記録紙ことが重要な管理項目であり、メーカーのノウハウでNo.7 p.103（1959）

あった。ミシン切れや破損を防ぐために各種の強度も要求された。
このように使用されだした頃は品質要求の厳しい特殊紙として生産されていたが、見た目では普通の紙と変わらないことから価格の安い製品（品質管理の基準の低い製品）が主流となっていった。さらに、読み取り機の性能が向上し、紙への要求のレベル（例えば塵の混入）が下がってきた。結果として、高度の正確さを求める際にのみ高品質の OCR 用紙が使用されている（例えば大学センター試験）のが現状である。なお、

紙パ技協

紙パ技協誌 Vol.13,

7） 木練 清蔵：特殊記録紙の二三について 紙パ技協
誌 Vol.16, No.4

p.368（1962）

8） 中 村 孝 一： 情 報 産 業 と 紙（II） 紙 パ 技 協 誌
Vol.29, No.2

p.6（1975）

9） 中 村 孝 一： 情 報 産 業 と 紙（III） 紙 パ 技 協 誌
Vol.29, No.3

p.3（1975）

10）中 村 孝 一： 情 報 産 業 と 紙（IV） 紙 パ 技 協 誌
Vol.29, No.4

p.4（1975）11）安田勝彦：情報産業用紙 p.69（1981）紙業タイムス

この項は文献 11）等を参考としている。

情報用紙製造技術の系統化

43

6 PPC 用紙の技術開発
6.1 PPC の原理と PPC の発展②露光
感光体表面の印刷されない部分に光を当てて、電荷を逃がす。これにより印刷される部分とされない部分

PPC 用紙は年間 80−100 万トン生産され、輸入紙も合わせると市場は 140 万トンになると言われていにつき、電荷による潜像ができる。
③現像る。一見、PPC 用紙は何の変哲もない普通の紙に見ドラム上のマイナスの電荷の残っている部分にプラえるが、PPC（コピー機）で紙詰まり等のトラブルがスの電荷をもったトナー粒子を吸引させる。この段階

起きないように、いろいろの技術開発がなされてきで、最終的な印刷物の像が目視できるようになる。

た。20 年前には頻繁に紙詰まりを経験したと思うが、④転写

最近ではまず起きない。これが技術開発の成果であ

感光体上に現像されたトナーを紙に転写する。転写

り、その最大のものは 4.4 項のパルプ配向性管理の技

は、トナーと逆の極性、つまりマイナスの電荷を紙に術である。それも含めてこの章でまとめてみる。

与え、トナーを紙に吸引させる。
⑤定着

6.1.1

トナーの載った紙に熱と圧力をかけることで、ト

PPC の原理

PPC の原理を、ゼロックスのシステムにより説明
1）

ナーを定着させる。
⑥クリーニングする 。

物理的、電気的の両方から、感光体に残ったトナーを落としクリーニングする。
この中で、紙に要求されることは、給紙から排紙までスムーズに通ること、転写、定着が適切に行われることである。
6.1.2

PPC の発展

PPC の発展の様子は 5.3.2 で紹介しているが、1970年代に入りゼロックスの基本特許切れに伴い、キャノン、小西六工業、リコー等が続けざまに低価格の複写
図 6.1

PPC の原理機を投入し、PPC 市場は成長時代を迎えることになる。その参入の様子を中村 2） は表に示している。現在残っているのは、ゼロックスのほか、キャノン、リ①帯電
ドラムとも呼ばれる「感光体」の表面全体に、コロを開発し、その後世界に展開している。何が日本の事

ナ放電によりマイナスの電荷をのせる。
表 6.1

1970 年代の PPC メーカーとその転写媒体

注）耐刷力の単位：枚44

国立科学博物館技術の系統化調査報告

コー、コニカ・ミノルタで、これらが独自の転写媒体

Vol.17 2012.August

務機メーカーの世界展開を可能にしたのか興味がある。
そ の 経 緯を「キャノン通信 12 号（1989 年 6 月 30

6.2 PPC 用紙の品質規格

3）日）」が物語っている 。
最初に目指したのは、完璧と言われたゼロックス

PPC 用 紙 に も っ と も 要 求 さ れ る こ と は、 と に かの特許網を如何に逃れるかであった。これは後に、

くジャムることなくコピーがとれることである。そNHK の「プロジェクト X」（2002 年 11 月 5 日（火）のためにいろいろの品質管理基準が規定されてい21：15〜）で、「突破せよ 最強特許網

新コピー機誕る。表 6.2 はビジネス機械・情報システム産業協会に生」（仮）というタイトルのもとで放映されたとのこ

よる電子写真式複写機・プリント用カット紙の規格とである。そのポイントは、高感度材料として CdS（JMBS-32）である。

（硫化カドミウム）を見出したことで、これはカメラ
表 6.2の露出計に使われており、いわばキヤノンの得意技でPPC 用紙の規格あった。CdS のパンクロマチック特性によって、後に色ものや中間階調の再現にもすぐれた高画質が可能になったのはラッキーであったと記している。その結果、1970 年に「第 3 の電子写真方式キヤノン NP シ
ステム」を発売。最大 B4 サイズで 10 枚／分の自動給紙タイプで、価格は 88 万円であった。
並行して、乾式の複写機でも、1975 年には最大 A3
サイズ、22 枚／分のキヤノン NP-5000 が 120 万円で登場し、さらに 2 段縮小機能がついて 26 枚／分の高速機 NP − 5500 が 1977 年の発売で 158 万円であった。これは月に 600 台という大ヒットになった。
しかし、日本の複写機が 1970 年に 10 枚／分（キヤ

坪量（紙 1m2 当たりの重さ）と厚さは紙の基本的

ノン NP − 1100）、1974 年に 30 枚／分（キヤノン NP

な物性で、PPC 用紙としては、共に値が大きいほど− L7）が最高であったとき、ゼロックスは 120 枚／

作業性がよくなる（ジャムらなくなる）。しかし、品分、IBM が 75 枚／分、イーストマン・コダックが 70

質を満足しながら坪量を下げるのがコストダウンにつ枚／分と、米国勢は圧倒的な優位を保っていた。

ながることから、日本の製紙会社は軽量化の技術ノウ

これに対し、1978 年にキヤノン NP − 8500 が誕生。

ハウを磨き、日本では 64g/m2 まで軽量化している。

500 万円の超高速 PPC として 77 枚／分を達成してゼ

海外では例えば 78g/m2 程度のものが多い。日本の製ロックスに次ぐ世界第 2 位の位置を確保した。1981

紙会社は、さらなる軽量化を狙って、60g/m2 の PPC

年にはこの改良型、キヤノン NP − 8500 SUPER が用紙を上市した。しかし、両面印刷した場合の裏抜け

135 枚／分の世界最高速機となった。1989 年には売（不透明が足りず裏面の印刷が透けて見える）と腰（こ上が 500 万台に達した。1970 年代のゼロックスに追わさ）の不足で市場では受け入れらなかった。

い付けから 1980 年代にライバルとしての競争に入っ

こわさは重要なで物性で、2 次元シートである紙とている。キャノン通信は、これを可能にした独自の開フイルムの基本的な違い（ぴんと立つことができる）

発技術についても紹介しているが、それらは省略すでもある。こわさは厚さの 3 乗に比例するので、厚さる。

を維持することが必要で、印刷紙においても如何に嵩これは、キャノンの例であるが、同じことが他の高（厚くする）にするかが技術ノウハウとなっている。

PPC メーカーでも行われていた。
（例えば文献 4））。

平滑度が悪いと均一なコピー像が得られない。一

この複数の日本メーカー間の技術競争が日本のメー方、平滑度を良くするには、カンレンダーなる機械で、カーの技術力を高め、国際展開を可能にしたのあろ圧力をかけながら紙の表面をしごく。この作業は、平う。同時に、それが国内で PPC の市場を大きく広げ、滑性を改善するが、加圧により厚さが減少する。これ

それに合わせて PPC 用紙の需要も伸びた。この間、がこわさを失うことになり、そのバランスがノウハウ

日本の製紙会社は眠っていたわけではない。PPC のとなる。

高速化による紙への要求を満たす努力を続けた。現在の品質を紹介する。

表面固有抵抗値は、PPC のドラムの上に形成されたトナーの顕像を紙に転写する際に意味を持つ。特に情報用紙製造技術の系統化

45高湿下でのこの値が下がると転写した像に白抜けが生ずる。このほかに、規格には入っていないが紙が安定して PPC の中を通り抜ける（走行性）ことを担保するために、表面摩擦係数が管理されている。近年、填料として炭酸カルシュウムが使用され、摩擦係数が増加傾向にある。これが高すぎると、紙の重送（2 枚重なって送られる）が起きる。
また、ペンによる手書きにも使えるように、サイズ（撥水性）が付与されている。
しかし、製造現場における PPC 用紙の日常的な品質試験は、一台のコピー機で連続して 1500 枚のコ

図 6.2

パルプの配向を示す紙の表面モデル

左：パルプ配向度

弱右：パルプ配向度

強MD：紙の縦方向（抄紙の方向）

ピーをトラブルなく印刷し続けることができるかどうかで判断される。日本の市場では、メーカー指定紙と汎用紙がある。指定紙は PPC メーカーが品質を保証するため、その受け入れ検査は非常に厳しく、この厳しさに日本の製紙会社は鍛えられてきた（品質基準が厳しい分だけ、納入価格は高い）。製紙会社は基本的にはこの 2 グレードを生産している。しかし、市場は安い汎用品（輸入も含め）に押されている。指定紙の場合、品質チェックの印刷テストは、例えば、ロット
ごとに、3 機種プラス紙粉テスト 1 機種で行う。高速機では 1500 枚の連続印刷を行う。製造条件を変える

図 6.3

上図のモデルの加熱（乾燥）による収縮イメージ

左：上下左右同じ程度に収縮
右：幅方向に大きく収縮と十数機種でテスト確認する。
ここで取り上げられていないが、パルプの配向性は抄紙過程でルーチンとして管理されている。これがあって初めてコピー機での走行性が安定する。

6.3 PPC 用紙の製造技術
6.3.1

PPC ではトナーの定着のため片面のみが加熱され、その面がより収縮するので、パルプの配向軸にそって加熱された面の方に反り返る（図 6.4 参照）。配向度が大きければ大きいほどこの反り返りが大きくなる。

パルプの配向角と配向度管理

PPC（コピー機）の中での PPC 用紙の走行性（紙詰まり）に関しては、先に述べたパルプの配向角と配向度（慣例的に繊維配向と言われているがこの報告で
はパルプ配向とする）の管理が大きく寄与し、その品質を安定させてきた。
前にふれたように、パルプは、加熱や吸湿により、

図 6.4

パルプ配向角のずれによるねじれカールの増大

長さ方向には伸縮が少なく（変化が少なく）、幅方向には大きく変化する。したがって加熱されると、紙とこの時、配向角がずれているとねじれカールとなしての配向の度合いにより以下の図 6.2 及び図 6.3 のり、ねじれたことでカールの高さがより大きくなり、

5）

装置内で詰まることになる。藤山等 5）は、ハイブリッ

モデルが成り立つ 。

ド型ツインワイヤー抄紙機（ワイヤー幅 5.6m、抄速1000m/ 分、オンマシン配向計を表裏に装備）でのPPC 用紙生産において、エッジフローコントロールとスライスリップコントロールにより、F 面（表面）の幅方向の配向角プロファイル（抄紙機の全幅）をほぼゼロに近づけると共に、その表裏の差もゼロに近づ

46

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.Augustけることが可能なことを示した。

し、あちこちに付着し、トラブルを引き起こす。対

標準的な PPC 用紙製造において、抄紙機の幅方向

策は、大きく凝集しないように硫酸アルミニュウムの配向角の変動が年代と共にどの程度であったかを（硫酸バン土と呼ばれている）を添加し、抄紙系全体

データとして示すのが難しいが、配向角管理の一般化

を pH 4−5 として抄紙することであった。そのため、する 1980 年以前では± 10 度以上、管理が定着した後

papermakerʼs alum として特効薬のように使われた。

の 1990 年代は± 5 度、2000−2010 年では± 1 度にコ

硫酸アルミニウムは製造過程でフリーの硫酸が混ざ

ントロールされていると推測する。これによりねじれり、それを添加して抄紙した紙にも微量の硫酸が残存

カールによる紙詰まりはほとんど解決された。

する。この紙が長期間保存されると色が茶色くなり

PPC 用紙ではねじれカールが最もトラブルを引き（退色）、ボロボロになる。

起こすが、最近のカラーPPC の普及から配向度も重

この紙（それを使った書籍）の劣化については、要になってきている。カラー画像は、モノクロ画像に

欧 米 で は 1885 年 頃 か ら 報 告 さ れ て い る。 そ の 後、比べて画像面積やトナー量が増えるため、定着後の溶Barrow らの研究を通じて紙の酸性度が劣化の主原因

融トナー硬化時により加熱され、それだけ大きなカーであることが明らかになり、傷んだ本の脱酸処理（本ルを引き起こす。このため、カラーPPC では、カーを密封容器内に入れ、脱気し、次いでアルカリ性の液

ルの絶対量の少ない紙、言い換えると、パルプがよりまたガス（4 級アミン）を注入、数時間以上保ち、本

ランダムな（配向していない）紙が求められる。富士全体をそのままで中性化する）が欧米で行われてい6）

ゼロックスでは次のデータをホームページに示し 、る。また、保存性のある紙の規格の制定等が行われカラーPPC 向けの用紙の配向度を管理しているとしてきた。国内では、1983 年に国会図書館で蔵書の実ている。

態調査が開始され、欧米と同様の状態が認識された。
（ちなみに和紙はバン土を使用しないので問題はない）。対策は、硫酸バン土を使用せずに抄紙することで、中性抄紙と呼ばれる。
これを受け、欧州では 1980 年までに急速に上質紙の中性抄紙転換が進み、フランスでは 65％、西ドイ
ツでは 43％、イギリスでは 35％が中性紙になっていた。米国でも 1981〜82 年にかけて転換が進んだ。日
本の製紙会社もこの問題に取り組み 1980 年より次々と中性抄紙の紙を市場へ出してきた。その結果、NIP
及び PPC 用紙は、その技術の転用で、ほぼ完全に中性紙に転換している。

図 6.5

パルプ配向比とカールの関係 6）

中性抄紙には、使用薬品及び填料の変更、工場全体
での水循環系の改善等の課題がある。さらに、日本で一般に、抄速を上げると配向度が大きくなるので、は酸性抄紙の時のような高い操業効率を維持すること

如何に生産性を落とさずに、配向度を低くするかが操が求められた。これについては、一つの工場が如何に業ノウハウとなっている。

取り組んだかを三菱製紙がまとめている。貴重なケー
ススタディである 7）。

6.3.2

酸性紙から中性紙へ

彼らは、28 ケ月の間に 18 回の工場実験を繰り返

1980 年代に日本の製紙産業が取り組んだ一つのし、3 台すべての抄紙機の中性化を完了した。その過テーマが中性抄紙であった。これは PPC 用紙の生産程で、中性抄紙ではプレスでの脱水が効きにくいことにも即利用された。

（パルプの濾水度を 50mlcsf 高めること対応）、ワイ

1800 年代から、紙を抄紙する際に硫酸アルミニウ

ヤーパートの歩留まりが非常に敏感で、ストックイン

ム水溶液を添加し（パルプに対し数％）、酸性（pH4

レットの濃度変動が紙の坪量変動に大きく影響するこ−5）で抄紙してきた。この理由の一つに針葉樹のメと（この関連を見出すために 4 分ごとに歩留まり測定

カニカルパルプの使用が考えられる。このパルプはを繰り返した）、内添サイズ剤の AKD によるスムー

樹脂分を持っている（松やにに代表される）。これ

ザーロールの汚れに悩まされたこと等を述べている。

は、パルプ化の際に水中に分散するが、抄紙中に凝集

これらの問題は、酸性抄紙での抄紙機の操業効率

情報用紙製造技術の系統化

47

と製品品質を（日本の抄紙機の操業効率は 90％以上使用するもので、一種の自己循環システムである 9）。

で、世界の中で抜きんでて高い）、中性紙でも同じレ2010 年では、紙向け（板紙を除く）の古紙使用量はベルで達成しようとしたことによるのであろう。おそ年間 640 万トンで、内、新聞用紙生産には新聞古紙

らく、単に中性紙化するだけとする場合と比べ、三菱

415 万トン、雑誌古紙 42 万トンの大部分が使用され、製紙での取り組みはより高次のものであったと推測す

新聞用紙原料の 80％をまかなっている（残りの 20％る。

は品質を保つために新しいパルプが使用される）。こ
れが、日本の開発した新聞用紙の自己循環システム

6.3.3

で、オフイス古紙に対してもこのような自己循環シス

再生 PPC 用紙の生産

1975−1990 年 に か け、PPC と ノ ン イ ン パ ク ト プ

テムの開発が求められている。

リンタの普及によりに情報用紙の量が急増した。こNIP や PPC による印刷物は、通常の印刷物（そのこ で、 これからの社会はパーパー レ ス に す べ き で主力はオフセット印刷）と大きく異なる。オフセットあると言われだす。製紙産業でのその動向に危機感

印刷のインクは、有機系の顔料をベヒクル（以前は重を 持 っ た。 例 え ば、 岩 津 は 以 下 の よ う に 述 べ て い

合あまに油ワニスを用いたが、現在は合成樹脂と乾性

る 8）。
「1969 年 に 北 米 の USAA（United Services

油を加熱溶融し石油系溶剤に溶解）に分散したものでAutomobile Association）という保険会社の社長である。これが印刷されると、加熱工程のあるもの（オRobert F. McDermott という方が、ある日、自社のフ輪）とないもの（平版）があるが、最終的にはベヒ

廊下に出てみますと書類がボダンボールの中に詰めらクルが酸化重合して平らなインク表面と形成する。一れて所狭しと置いてある。いかにも見苦しい。もう少方、PPC ではトナーが紙表面に加熱定着される。紙

しペーパーレスの環境整備ができないのかと思わず口の表面に載った様子を以下の写真（図 6.6）で示す。

走ったそうです。この一言が日本にも最近進出してい正確な倍率は不明であるが、パルプの幅が約 10 ミクるアメリカの ADL（Arther D. Little）というコンサロン程度である。

ルティング会社の情報ルートなどに乗って、ペーパー
レス・ソサエティーという言葉が世界中に紹介されたらしい。そのために我々は一時心胆を寒からしめられた時代があったわけです。しかし、その後も依然として紙の消費量は年率 2〜3％で伸び続けました。これではどうも予測にならんということで 1983 年、IRD（International Resources Development Inc.）という会社がレポートを出しました。続いて、フィンランド
のヤコペリ、イギリスのウオーカー・ワトソン、こういうところが次々とレポートを修正いたしました。高度情報化社会の発達と紙の消費量は正の比例関係にあると言うようになってきました。
」この説明が当時の製紙産業の技術者の理解を代表していよう。
日本では古くから古紙を回収し再使用するシステ
ムが機能していた。例えば 1975 年の回収率は 42.2％、
1990 年の回収率は 49.7％である。紙の使用量が増えたこともあるが、特にオフイスでの古紙の急増が目につき、それに回収システムが対応できなかったことか
ら前述の社会問題になった推測する。そのため、自治体が回収システムを整備し、オフイスがそれぞれ回収ルールをつくったことで 2008 年は古紙回収率が76.7％となり、対応の目途がついた。
1980 年代までは、古紙を回収し、主として板紙に使用していた。これに対し、日本の製紙産業が開発したシステムは、新聞を回収しそれを新聞用紙の生産に

48

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

上図：オフセット印刷：インクが下半分を覆っている。
下図：PPC：トナーが下半分を覆っている。

図 6.6

オフセットインクと PPC トナー

これらの印刷物をパルプに再生するためにはインい。
（古紙パルプの PPC 用紙適性については細村 10）

クを除く必要がある。オフセット印刷物についてはが述べている）。さらに、古紙パルプの品質が劣るこ1980 年代から新聞古紙（これはオフセット印刷）をとから、古紙配合の高い PPC 用紙の坪量は 69g/m2

中心に脱墨システムが開発されてきた。その技術をと重くなっている（新しいパルプのものは 64g/m2）。

ベースに PPC 古紙の脱墨システムの開発が進められ

価格は、古紙配合品は同程度か、あるいは、高めと言ている。

われている。国のグリーン購入が再生 PPC 用紙を求紙は水に浸して撹拌すれば古紙パルプになり、基本

めて、また、「古紙を用いることが環境に優しい」と的には再利用できる。しかし、一度紙になったパルのある意味での誤解から何が何でも古紙と言う風潮がプ（加熱により乾燥したパルプ）は、厳密に言えばあるが、逆に資源の無駄遣いの場合もある。

元のパルプから変質しており、水をより容易に吸収

PPC 用紙は、分類として情報用紙とされてきたが、する、剛性が低い、強度が劣る等の欠点を持っていかなり普遍的になってきたことから、一般の印刷用紙る。また、パルプに再生するために、脱墨（インクのセクションで取り扱う製紙会社が増えてきている。

を除く）が必要である。PPC 古紙は、前出の写真か

また輸入紙も低価格で脅威となりそのシェアーを伸ばらわかるように、オフセット古紙にくらべで脱墨が困している。

難で、脱墨設備を強化する必要がある（より細かい目孔（スリット）のスクリーン使用、常温ニーディング

引用文献に加えてホットディスバージョンの追加、2 段フロー

1） 富士ゼロックスホームページ（2011 年 8 月）

テーション等）。この過程でどうしても白色度が低下

2） 中 村 孝 一： 情 報 産 業 と 紙（Ⅲ） 紙 パ 技 協 誌するが、求められる白色度が高いため（新聞用紙より

Vol.29, No.3 p.3（1975）

PPC 用紙の方がより白い）漂白の強化（例えば過酸

3） キャノン通信 12 号（1989 年 6 月 30 日）

化水素の 2 段漂白）が必要となる。

4） 山崎公人：シャープ技報 第 97 号・2008 年 5 月

もう一つの難点は、量的に安定して大型プラントに供給できる体制の構築が困難なことである。PPC 用
紙の年間消費量が 140 万トンで、この回収ルートは新聞古紙のようには整備されてはいない。
これらの理由から、PPC 古紙からの PPC 用紙の生「シャープ複写機開発ことはじめ」
5） 藤山道博：繊維配向自動制御システムの開発と実用化

紙パ技協誌 Vol.63, No.3, p.48（2009）6） 富士ゼロックスホームページ（2011 年 8 月）
7） 三菱製紙八戸工場中性紙技術調査チーム：八戸工

産は、技術的には不可能ではないが、原料供給、製場における塗工紙中性紙化の技術確立

造技術に無理があり、結果として、高コストとなり、誌

エネルギーその他の付加的な資源の無駄使いとなる。
現実には、PPC 古紙はオフイス古紙として回収され、
仕分け（
「込頁」
）された後、家庭紙の原料に回っている場合が多い（家庭メーカーの多くは小規模で、現状

紙パ技協

Vol. 66, No. 3 p.67（2012）8） 岩津徳衛：これからの紙パルプ産業

紙パ技協誌

Vol.41, No.11 p.11（1987）
9） 飯田清昭：新聞用紙製造技術の系統化調査（2007年）科学博物館

での PPC 古紙のルートはそれを満たす程度である）。

10）細村弘義：ゼログラフィ機器に適したリサイクル

そして、古紙配合の PPC 用紙には、新聞用の古紙パ紙の開発 紙パ技協誌 Vol.48, No.8 p.21（1994）

ルプをさらに精製したものが用いられている場合が多情報用紙製造技術の系統化

49

7 感熱紙の技術開発
最初に用語について触れる。学術的な文献では「感へ移行し、複写の枚数が減少してきたことによるもの

熱記録紙」が使用される場合が多いが、この報告ではで、今後とも減少傾向が続くと予想されている。しか一般的な「感熱紙」を使うことにする。また、発色のし、情報用紙の先駆けとなり、現在も主要な製品であためのヘッドにはサーマルヘッド（日本語訳の感熱

り続け、かつ、感熱紙を派生させた商品であるので、ヘッドでなく）を使用する。

その概要を紹介する。

7.1 ノーカーボン紙から感熱紙へ

7.1.2

ノカーボン紙の製造技術

その発色機構は次の通りである。基本になるのはロ
7.1.1

ノーカーボン紙とはイコ染料である。この染料は還元体では無色で、酸化ノーカーボン紙は、感圧紙やカーボンレスペーパー

されることにより（電子を奪われること）により発色とも呼ばれているが、複数枚重ねて筆圧をかけて記する。したがって、この染料が使用される際には電子入すると、その下の複数枚に複写がとれる。このシを受け取る物質（電子受容体）（顕色剤と称する）がステムは、1954 年にアメリカの NCR（National Cash

相手に必要である。代表的なロイコ染料の発色機構のRegister）社によって従来のカーボン紙に代わる画期例を示す。顕色剤の存在で無色のロイコ染料の構造が的な複写システムとして開発された。カーボン紙は、変化し発色する。

カーボンブラック、紺青のような顔料あるいは染料を
ワックス又は油剤で加熱混和し、薄紙の両面あるいは片面に塗布して常温で固化したものである。紙の裏面の必要部分だけにカーボンワックスを塗布、または印刷したものは裏カーボン複写紙と呼ばれていた。各種
伝票類、コンピュータ計算出力記録用に使われていたが、手が汚れ易く、耐久性、鮮明度に問題があった。
これに対して、ノーカーボン紙は全く別の機構により発色し、通常のカーボン紙に比較して取扱いが便利、清潔、能率的であった。しかし難点は価格で、カーボ

図 7.1

CVL の発色機構

CVL：代表的な青色に発色するロイコ染料

ン紙より高価であった。
日本の製紙会社はこのノーカーボン紙の将来性に期待し生産を始めた。NCR 社はノーカーボン紙（NCR

まず、ノーカーボン紙の初期の製造方法を紹介す紙とも呼ばれた）に関する特許を世界の主要国で確立る。最初に、還元体のロイコ染料（無色）をマイクロしていたが、たまたま日本へ初期の特許の申請がなさカプセルに閉じ込める（大きさは数μ）。ロイコ染料

れていなかったため、NCR 社のほかに、神崎製紙（現は水に不溶なため、それをまずオイルに溶解する。そ王子製紙）（1963 年）十條製紙（現日本製紙）（1963 年）

れを、2 種の親水性コロイド（一種はゲル化し得るもおよび富士写真フイルム（現富士フイルム）（1969 年）のであり（アラビアゴム）、もう一つは等電点を持つが自社技術で、三菱製紙が技術導入（1964 年）で生

両性コロイド（ゼラチン））を使用する複合コアセル

産を開始した。その後、1980 年に十條製紙が NCR のベーションでカプセル化する。そのカプセル化例を示

日本での生産を引き継ぐことになった。

す。まず、ゼラチン水溶液に染料を溶解したオイルをノーカーボン紙の需要は、前出の図 3.1 に示してい乳化分散させる。次いでアラビヤゴム水溶液を混合す

るが、1970 年代から着実に増え、1990 年代にピークる。そこへ酢酸を滴下して pH を変化させ複合コアセを記録した。この間の伸びは、日本経済の発展によりルベーションを起こさせ、油滴の周りに濃厚液体膜をオフイスでの伝票複写需要の増加したこと、価格の高形成させる。ここまでは 50°以上で行う。これを 10℃

いノーカーボン紙を機能性と使いやすさから使いこなに冷却しゲル化させ、さらにホルマリンを加えて膜をせるまでに日本経済が成熟したことを示す。その後の硬化させ、アルカリ処理で膜をさらに硬化させる。

停滞は、オフイスにおける伝票の流れがペーパーレス

50

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

このカプセルを紙表面に塗布することになる。塗工

液は、カプセルとそれを紙表面に接着させるバインる。これで、一枚下の紙の上に複写が行われる。そのダーからなる。当初はカゼイン（塗工紙のバインダー

紙の下側に塗工されているカプセルも筆圧で破壊されとして当時一般的に使用されていた）が用いられた。

ているので、同じ機構でもう一枚下の紙の上にも複写

カプセルは非常に壊れやすいので直接カプセルに過剰が取られる。このようにして、中用紙を増やすことでの力が加わらないように工夫する必要がある。そのた一度に多くの複写が得られる。

め、塗工にはエアーナイフ方式（4.5 項参照）が用い

こ の シ ス テ ム を 発 明 し た NCR に 感 心 す る と 共られた。さらに、カプセルが伝票化等の取り扱い作業に、この技術を 1950 年代に生産ラインで商品化し中に圧力で破壊するのを防ぐためにでんぷん粒子（スた Appleton Paper Inc.（ 当 時 は Appleton Coated

テイ剤と称する）を添加する。図 7.2（写真）の大きPapers：NCR のライセンシーの中で最大の生産を行っな粒子がそれであり（小さい粒子はカプセル）、これていたアメリカの中堅特殊紙メーカー）の技術には敬が支えになってカプセルの圧壊を防ぐ。

意を表したい。
NCR 社については後で（7.2 項）少し紹介する。カ
プセルの製造は NCR の工場（Dayton, Ohio）で行い、塗 工 は API（Appleton, Wisconsin） と 一 部 MeadPaper が引き受け、それを NCR が引き取り販売していた。塗工技術については 4.5 で紹介してきたが、現在の塗工機の原型ができたのが 1930 年代のアメリカで、この頃から塗工紙の需要が急増し、それに合わせて塗工紙の大量生産が可能となりつつあった。その技術開発の中でエアーナイフコーターが開発され（1940年代）、それがノーカーボン紙のカプセル塗工に用い

図 7.2

紙表面のカプセルとでんぷん粒子（スティ剤）られた。このタイプの塗工機が大型の生産機として使用された最初のケースであったと思われる。

この染料を発色させるにはもう一つの仕掛けがいこの初期の NCR の処方が技術開発により如何に変る。カプセルが筆圧等で破壊されると、流れ出た無色化したかを表 7.1 に示す。これらの改良技術は日本のの染料が顕色剤と接して発色する必要がある。そこ開発で、後で紹介するが、品質、価格で世界をリード

で、複数の複写をとるために図 7.3 のような構成にすすることになる。

る。一番上の紙は裏面にカプセルを塗工する。中用紙
は、表に顕色剤を微粉末にして塗工、裏面にカプセル

表 7.1

製造法の発展を塗工する。中用紙は必要に応じて枚数を増やすことができる。一番下の紙は表にのみ顕色剤を塗布する。

図 7.3

複写のメカニズム 1）

染料は基本的にはロイコ染料で大きくは変化していない。しかし、ノーカーボン紙の製造技術は大きく変筆圧が加わり、紙の裏面に塗工されたカプセルが破わっている。カプセル化法は日本の独自の開発で、日壊されると、その中の染料（まだ無色）が一枚下にあ本製紙（元十條製紙）と三菱製紙は Appleton の技術

る紙の表面に塗工されている顕色剤と反応して着色す

を基に尿素−フォルマリンカプセルを自製、その後に

情報用紙製造技術の系統化

51メラミンやウレタン系を独自で開発した。また、王子

万トンでその 1/3 を輸出していた。

製紙（元神埼製紙）はゼラチンカプセル後に独自で

4. 当時の世界の需要は約 90 万トン。NCR の特許切

メラミンカプセルへ、富士フイルムは、やはりゼラチ

れに伴い多くの会社が生産を開始した。しかしいンカプセル後、独自開発にてウレタンに移行し現在にずれも小規模で内需志向。輸出志向は Wiggins、

至っている。

API、十條製紙、神崎製紙、三菱製紙であった。

顕色剤は、アタパルガイト、ゼオライト、酸性白土

5. 生 産 能 力 の 推 定（ ト ン / 年 ）：API 20 万 ト ン

等の鉱物系が使用されていたが、日本の技術（元神埼Wiggins 17 万トン

製紙の開発技術）でサリチル酸亜鉛化合物が開発さ万トン

れ、国内で広く使用されると共に一部輸出もされていトンる。染料を溶解するオイルは、PCB の使用禁止に伴い、いち早く石油系のものに変わっている。
バインダーは、カプセルが合成樹脂系に代わるにつ三菱

十條

3.6 万トン

10 万トン神埼

富士フイルム4.5

4.8 万

6. 技術輸出も活発に行われた。富士フイルムはスペ
インのサリオ社及び英のディッキンソンソビンソ
ン社へ、神崎製紙は独のサンダース社へ。

れて、スチレン−ブタジエン系ラテックスに代わっていく。これには、日本のラテックスメーカーの技術レ

1970−80 年の間、製紙産業は過剰の設備投資によ

ベルの高さが助けとなった（例えば文献 2））。このより構造不況に陥り、収益が圧迫された時期であった。

うに、日本国内で独自の技術開発により発展した。そその中で、ノーカーボン紙は数少ない利益品種としの理由を解き明かす資料がある。

て健闘していた。しかし、1995 年をピーク（約 40 万
トン / 年）にその後漸減する。需要が減少しだすと研

7.1.3

ノーカーボン紙の国際展開

究開発体制も減少しだした。しかし、ノーカーボン紙

1981 年に当時の国内最大の生産者であった十條製の実績から情報用紙への期待は大きく、研究開発の主紙で営業を総括した岡野と研究を総括した山戸がまと力が感熱紙やインクジェット用紙へ向かっていった。

3）

めた資料がある 。日本の製紙産業は本質的には内需

これについては別章で紹介する。その後の動きでは、志向で、印刷紙や新聞用紙では国内市場を輸入品から2004 年に富士フイルムは OEM に切り替え、生産を守ることに努力してきた。しかし、ノーカーボン紙に

日本製紙に委託している。

関しては、国際展開している様子がその報告書に記され、特異な存在であったことがわかる。その内容をま

7.2 感熱紙の誕生と変遷

とめてみる。
1．NCR の初期の基本特許が日本に出願されていな

7.2.1

感熱紙の発色原理

かった。このため日本で 4 社が生産を始めた。4

感熱紙では基本構成の化合物はノーカーボン紙とお社が出たことで、競争が激しく、技術開発に力をなじである。ただ、無色の染料と顕色剤が共に微粒で入れた。結果として、初期の製法から脱却した改分散している塗工層を紙の表面に作る。熱がスッポト良された技術が日本で生み出された。かつ、4 社

で加わると、その場所の染料と顕色剤が融解し、互いが特許網をそれぞれ張めぐらしたことで、その優に反応して発色する。発色システムが大きく単純化さ位性が維持された。一方、世界では少数のライセれている。

ンシー（アメリカでは API と Mead、ヨーロッパ
では Wiggins Teape）の独占のため技術開発がどうしても遅れぎみになった。結果として 1980 代
では、日本のメーカーの技術動向が彼らの関心を集めた。
2．日本でのノーカーボン紙の需要が早く立ち上がった。当時の複写伝票に占めるノーカーボン紙の比率は、日本では 60−70％、ヨーロッパでは 30−
40％、アメリカは 20−30％と推定している。
3．1968 年 か ら の NCR の 特 許 切 れ に よ り 日 本 メ ーカーの製品輸出が可能となり、品質の良さから輸出へ展開できた。1981 年の日本の生産量は約 20

52

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

図 7.4

感熱紙の発色機構

7.2.2

サーマルヘッドと感熱紙の誕生と複写シート（感熱紙：基本構成は現在のものと同じ）熱を利用して記録する方式を感熱記録と定義する

を重ね、赤外線を照射することで文字部を発熱させ複と、最も古いものに熱ペンで記録するワックス型感熱写シートにコピーを作るとしている（赤外線サーモグ紙がある。これは黒色層の上に不透明のワックスを塗ラフ）6）。加熱針記録機にも応用できるとしているが、工し、熱ペンでワックスを溶解・透明化することで当初はコピーを作成するのが目的のようであった。こ

画像をつくる。1930 年頃に心電図用途で使用された。

れに自社開発のサーマルヘッドと組み合わせてデジタ

その後、1940 年には有機金属塩と還元剤によるキレー

ルのプリントシステムに仕上げたことになる。そのト生成物を利用したタイプの感熱記録方式が開発さきっかけは、NASA から単純なプリントシステムのれ、1950 年に 3 M 社により製品化（サーモファクシ

開発依頼があったからと聞かされている。

ミリ）されたが、その後電子写真方式の登場により、
PPC に置き換えられ衰退する。
山戸は4）

一方、1969 年にはテキサス・インスツルメンツ社
が、その感熱紙と 5x7 ドット同時加熱印刷方式のコン

当時取り上げられていた感熱記録法を以ピュータ用印刷表示機 SILENT 700 シリーズを発表

下の表に分類している。上記の他にもいろいろの方法した。当時の騒音のうるさいドットプリンタに対し、が試みられていたことがわかる。

名前の通り「静かな」ことを特徴に小型コンピュー
タの出力に使用された。さらに音響カプラーとモデ

表 7.2

感熱記録法の分類

4）

ムを介して 30 文字 / 分の受信ができ、300baud でコンピュータとつなぐことができた。すでに通信機能をもったプリンタであった。
ポイントはサーマルヘッドで、当時の TI 社は集積回路の先頭メーカーで、その技術を生かして作成し、それが今日の感熱プリンタのヘッドへつながっている。このような背景で見ると、ノーカーボン紙の技術が、思い出したように 15 年後に最先端の IC 技術の応用製品に組み込まれたわけである（アナログ対応のノーカーボン紙がデジタル対応になった）。日本では1962 年よりノーカーボン紙を生産開始し、1968 年の

この章で取り上げる感熱紙は、上記の表の 2 成分発

生産量 27,000 トンとようやく軌道に乗り出したとこ

色系（染料）である。そして、ロイコ染料を利用するろであった。残念ながら、この時点で、日本でサーマ原理の同じ技術が、なぜ手書きのノーカーボン紙から

ルヘッドと感熱紙の発想は到底生まれえなかった。

デジタル出力の感熱紙に 1968 年に生まれ変わったのこの時代のサーマルヘッドのもう一つの使用例がサーマルプリンタ付の電卓である。1967 年テキサス

か興味がもたれる。
5）

ま ず、NCR 社 の 説 明 を す る 。1884 年 に レ ジ ス

インスツルメント社が Caltech を開発した。充電池をター事業のために設立された。元の名前が National

内蔵しており、携帯が可能だった。これは、LSI チッ

Cash Register である。金銭の記録として複写が必プ応用製品として同社のチップ販売の宣伝材料に使わ要であり、先の複写用のノーカーボン紙を開発した

れただけで、実際に販売はされなかった。この技術を理由がわかる。それが 1954 年である。一方で、そのキャノンが購入し「キヤノン・ポケトロニク」として年に世界で初めて磁気ファイルを持つ NCR 最初のコ販売。ディスプレイはなく、サーマルプリンターで印

ンピュータを発表している。1970 年に世界初の POS字した。ポケトロニックは、米国で発売され大きな人ターミナル、1971 年に世界初のオンライン現金自動

気を博した言われている。それを受け、日本でもキャ支払機を発表している。1991 年に AT &T と 合併、ノン、オリベッティ等から感熱プリンタ付の電卓が売

1997 年に分離、現在、世界規模でレジスターのビジりだされる。ヒューレットパッカード、沖電気が感熱ネスを行っている。この会社がすでにコンピュータ

プリンタを発売、医療機器や小型コンピュータの記録の世界に舵をきっている中で、1968 年にロイコ染料装置として組み込まれだした。小型軽量に適した比較

系の感熱記録方式を開発、併せて感熱プリンタ（260

的簡単な構造で、コストが抑えられるという特長を生

Printer）（キャッシュレジスター用）を発表している。

かして、心電図等の医療用計測器等や端末プリンタとNCR の感熱紙の特許の経緯をみると、1961 年に原稿して市場を広げていった。

情報用紙製造技術の系統化

53

山戸によると 4） サーマルヘッド製法として、①セことを示す。しかし、当時の感熱紙は決して見栄え

ラミック基板上に蒸着技術を用いて酸化錫のようなの良いものでなく、地色着色しており、耐候性（長半導体化合物の抵抗体を発熱素子として形成する薄期間保存すると記録が消えてしまう）もよくなかっ膜方式（NCR、AJ. ＝ AndersonJacobson、沖電気なた。この中から感熱紙が一気に量的に抜け出そうとすど）と、② シリコン基板上に、主に拡散技術を用いる様子（1973 年と 1978 年の比較）が表から見て取れて抵抗体マトリックスを形成するモノリシック IC 方る。これには、それまでの用途に加えて、1973 年に式（TI、Display.tek、沖電気、松下など）とに大別

電話回線が開放され、ファクシミリが急成長を遂げ、されるが、③ 基板上に抵抗体をスクリーン印刷する

もう一つの競合市場となったことがある。
「我が国に厚膜方式（H−P ＝ Hewlett-Packard、NCR など）もおけるファクシミリ利用状況調査」（1977 年）9）によ行われているとしている。

ると、稼働台数 72,900 台、このうち、放電記録方式

注目すべきは、1969 年にサーマルヘッドが生まれ、が 37.5％、静電記録方式が 36.9％、通電感熱方式が1973 年ですでに複数の日本のメーカーがサーマル

13.1％、感熱方式がまだわずか 3.9％である。1981 年

ヘッドを作成していたことである。

では、ファクシミリ総数 15 万台で、中・高速機が伸びていると推測されていた。

7.2.3

1970 年代−各種情報用紙間の競争

この競争の中で、プリントの見栄えが悪く、耐候性

1970 年代の情報用紙の様子を、前にも引用した中もよくない感熱方式が使いやすさと用紙の価格から、村の二つの報告7）8）から統計を合わせて得た次の表

当時期待されていた静電記録紙の分野（医療・計測器
からプリンタ、中・低速のファクシミリ）を浸食した。

7.3 で見ることができる。

ここで、感熱紙とファクシミリに使われていた他の
表 7.3

情報用紙の生産量

記録紙（放電、静電、通電感熱）の違いを考えてみる。静電及び通電感熱は、はいずれも、電気信号を電極で紙にあたえ、紙を通して帰路の電気回路を形成する。放電記録紙では電気信号のところで紙の表面塗工が破壊される。静電記録紙では、電気信号で紙の上に静電気をチャージする。通電感熱では、電気信号のところで紙が発熱する。これらの装置は、どうしても複雑になり、導電層プラス記録層の複数の塗工層 が必要である。これに対し、感熱紙では電気信号を熱に変換して紙に与え、帰路の電気回路は不要である。装置
も IC 技術を応用したサーマルヘッドで、小型、簡略化され、量産が可能で、価格が安い。感熱層の塗工も1970 年では記録紙としてはいろいろの方式（静電、

単純で（その後多層塗工に発展していくが）、当時の放電、電解、感熱）が競合しているが、中でも静電記

資料で、感熱紙 90 − 110 円 /m2 に対し静電記録紙は録紙が印字速度と印字紙面の良さから期待され、神埼

150−170 円 /m2 とされている 10）。また、湿度等に影製紙、巴川製紙所、王子製紙、リコー、十條製紙、興響を受けないのもサーマルヘッドの威力である。

人、特種製紙、ゼネラル、山陽国策パルプの計 9 社が当時の感熱紙はまだ感度が低く、低速のプリンタにしのぎを削っていた。ただ、この時点で、後の感熱紙しか使えないとされていた。ここへファクシミリのメーカーとなる各社の動きは早く、アメリカで開発

動きが重なる。ファクシミリは表 7.4 にあるごとく、された 1968 年から 3 年後（1971 年）の日本で十條製

G1、G2、G3 と規格をどんどん高速化していく。

紙が NCR との技術提携で生産を始める（ノーカーボ

例 え ば、G1 か ら G3（ 業 務 用 ） で は（1968 年 かン紙ではアメリカでの開発から 10 年後）。1980 年にら 1980 年）、電送時間は 6 分から 20 秒に、解像度がは、十條製紙、三菱製紙、神崎製紙、興人、巴川製紙

100dpi から 200dpi にあがっている。感熱紙はこれに所、リコー、本州製紙、王子製紙、北越製紙が生産し対応できる技術開発を行なうことで（それらの技術開ていた（推定生産量計 3500 トン）（7.4.1 で触れる）。

発は後に紹介する）、性能を改良し、競争力を増してこれは、日本の社会が急速にデジタル化し、感熱プリ

いった。

ンタがアメリカのように伸びていくとの期待があった

54

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August表 7.47.2.4

ファクシミリ規格の変遷

ファクシミリとテレックスの安いファクシミリ通信網（F ネット）が開始され、ここで、ファクシミリについて少し紹介する。日本「電話ファクス」が発売される。その間、実用レベル

では、欧米と大きく異なり、ファクシミリへの期待がに達した G3 ファクスが開発された。また 1985 年に大きかった。

電話機を始めとする端末設備の接続が自由化される

遠方への情報の伝達は古くからの願いで、烽火からと、中小企業や商店などで急速にファクシミリが普及

伝書鳩までつながっている。1800 年代になると多くし始め、さらに家庭へと拡大した。この市場には、日の研究がなされ、1930 年代に欧米にてテレックスの本のほとんどの電機メーカーが参入して製紙メーカー

システムが確立し、1950 年代には、企業に広く普及との協力の下、機能と価格を競うようになった。結果し、物流や商取引、通信社のニュース配信、気象通報

として、その感熱紙は世界の最高水準のものとなり、で多く使われた。これは Teletype Exchange Service

ノーカーボン紙に次いで世界展開が可能になった（この略で、国内網である加入電信網と、国際網である国れについては 7.4 で考察する）。

際テレックス網により不特定の相手方に文字情報を送

このように、日本ではテレックスから一気にファクることができた。テレタイプ端末から紙テープ穿孔機

シミリの時代となった。一方、欧米では通信はテレッ

によりさん孔テープ（5.2 項参照）にコード化された

クスで十分とする意見が根強く、その開発がワンテ穴をあけ、紙テープ読取機により電気信号として送信

ンポ遅れ、その便利性に気がついた時には日本のメーされる。この信号はデコードされ活字プリンタにて印

カーが世界を席巻することになっていた。そしてテ字される。まだ通信回線やコンピュータの記憶装置なレックスは特殊な用途を除き、その任務を終えた。

どが非常に高価であったので、このテレックスが普及余談であるが、静電記録方式が期待された理由に画していた。要点は、このシステムは、アルファベット

像情報を高速記録（文字・ビットが 10 万個 / 秒程度）と数字の欧米の言語には便利であるが、日本語では、できることであった。このため、高速ファクシミリに漢字が取り扱えず（漢字テレタイプも開発はされていは適しており、新聞社間の紙面電送などに試みられてたが）仮名と数字になり、不便であった。

いた。

ファクシミリはラテン語の fac simile（同じものを作れ）←｛facere（為す）+simile（同一）
｝が語源と

7.2.5

ファクシミリからレジロール、ラベルへされ、送信側で原稿の二次元情報を線または点に分解

ここで感熱紙のもう一つの特徴である普通紙でない

し読み取り、データ圧縮や変調等の信号処理をして、ことが影響してくる。感熱紙自体は、初期のものに比通信回線（多くは電話網）に送出し、受信側で信号を較して格段に見栄えもよく、保存性も改善された。

復調して原稿を復元する。ここでは、漢字も画像情報

しかし、そこへライバルとして登場してきたのがとして送られるため、日本語の取り扱いにはテレック

レーザープリンタである。その原理は PPC とおなじ

スより格段に適し、使いやすいファクシミリが望まれで、マイナスの荷電で潜像を作りトナーで顕像化していた。この時代はまだ通信コストが高いのが難点でて、紙に定着する。この潜像を作る作業をレーザーあった。日本におけるその歴史は、戦後は、報道やビームで行う。そして、半導体レーザー素子が普及す

電報、警察における手配写真などの伝送に利用されると、その価格が一気に低下し、普通紙仕様のファク

たが、1973 年の公衆電話回線開放を機にファクシミ

シミリが広がった。さらに、レーザー方式の複写機・リの分野が急成長を遂げることとなる。1970 年代後

プリンター・スキャナなどの複合機が企業などで使用

半には業務用ファクスが開発され、そして 1 台目の電されるようになった。結局、印刷単価よりも機器の価話機に接続する形で大企業にファクシミリが入り始め格の安さが優先される家庭用は、感熱紙タイプが用る。1981 年には日本電信電話公社により、通信料金

いられていたが、それも最近では普通紙タイプのもの

情報用紙製造技術の系統化

55

（単色の場合は熱転写インクリボン方式、カラー複合機の場合はインクジェット方式が使用されることが多い）に代わっている。このように、ファクシミリについては感熱記録方式から普通紙記録へと置き換わり、やがて電子メールの急速な普及に伴って衰退する。感熱紙のもう一つの欠点は、基本的に片面塗工であるた
め紙はどうしても片側にカールする。このため、カールが使用の際に問題となり難いロール紙として使用された。例えば A4 サイズに断裁した感熱紙をファクシ
ミリ用紙として使用することはできなかった。
ファクシミリ市場を失った感熱システムは、ファク
シミリで培った技術を、新しい市場としてレジロール

図 7.5

感熱紙の発色機構

紙の分野に向ける。その分野の感熱紙化が急速に拡大し、ファクシミリ用途の衰退を完全にカバーするほどに市場は成長した。

この組み合わせの多さが、以下の感熱紙の技術開発の特徴を生み出すことになる。

また、この時期ファクシミリ用途と並んで開発されたものにラベル用途の感熱紙がある。日本ではプレ7.3.2

特許を巡る動きと日本における技術開発競争

パック用で保存性を重視したオーバーコートタイプ、

ノーカーボン紙の技術開発では、NCR が基本特許

欧州ではセルフパッケージ用（量り売りをユーザーがを日本に出していなかったことで、日本での生産が可

自分で袋に入れる方式）ノンオーバーコートタイプが能になった。そして、複数の会社が技術開発にしのぎ主流となった。このラベル用感熱紙は現在もレジロー削ったことから日本の技術が世界をリードし、その結ル用途に次ぐ市場を形成している。この過程での技術

果世界展開ができた。感熱紙では、NCR は 1961 年の開発は 7.3 で紹介する。

優先権で、最初に感熱紙の基本構成の出願をしている（NCR の生産は 1968 年）。ところが 1971 年の十條製

7.3 感熱紙の技術開発

紙の生産開始に続き、1980 年には日本で 9 社が生産、最大手の十條製紙は約半分を輸出していた。ここで

7.3.1

感熱紙の発色原理

も、特許を巡る駆け引きが働いていた。

感熱紙の発色原理を簡単に紹介したが、もう少し説明する。

NCR の最初の一連の出願（1961 年の優先権）は、
無色の染料と顕色剤を分散させて塗工し（感熱紙の基

ロイコ染料としては、トリフェニルメタン系、フル

本構成）、その上にマスターをのせ、赤外線を照射す

オラン系、フルオレン系、ローダミンラクタク系、ジることでマスターの文字の所が発熱し、その下の顕色

ビニル系等各種のものが知られている。染料の選択剤と染料が溶融・反応して発色する複写シートであっは、地色、発色色調、発色感度、染料の昇華性、画像

た（赤外線サーモグラフ）。顕色剤としてはフェノーの保存性から最適のものが選ばれる。

ル類のみを列挙している 6）。しかし、この一連の特許

顕色剤はビスフェノール類、アルキルフェノール

は日本では成立しなかった。続いて 1964 年優先権で類、ノボラック型フェノール類、芳香族カルボン酸の出願されている一連のものは、発色剤 52 品種と顕色

誘導体及びその金属塩、ヒドロキシ安息香酸エステ剤（フェノール類のみ）23 種の組み合わせを出してル、スルフォニル尿素系化合物、活性白土等が知られいるが、目的は同じく赤外線サーモグラフである。こている。地色の白さ、発色感度、画像の保存性等が選

れは日本特許が成立している 11）。しかし、顕色剤が択の基準となる。染料と顕色剤の種類が多く、その組

フェノール類のみであることで、いろいろのタイプのみ合わせの選択が感熱紙の品質を決める。

染料と顕色剤が発見されてくるとカバーしきれなく

その反応例を示す。ラクトン環が解裂することで発なる。用途も、赤外線サーモグラフによる複写として色する。この反応は可逆反応で、電子を奪われると無いることで、サーマルヘッドとの関連が不明確であっ色に戻る（この性質が保存性を悪くしている）。

た。これらの特許の弱さで、日本のメーカーは強気で生産に入れた。
もう一つ、NCR 側の事情もあった。前にふれたよ56

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.Augustうに 1970 年頃には、NCR はデジタルに舵を切り、紙の自社生産に対する興味を失いつつあった。そして、特許に関してもう一つのデータがある。以下は最近の感熱紙関連の公開特許数である 13）。

後には、その部門を API に譲り渡し、技術者も APIへ転籍した。また、1971 年には十條製紙にライセンスをだし、その日本での生産を可能にしたが、いたって友好的で（ライセンス料なし）、特許を盾に縛り上げる意思のものではなかった（個人的な情報）。NCRにしてみれば、より品質の良い感熱紙はだれが作ろうが歓迎したのかもしれない。
結局、ノーカーボン紙と事情は異なっているが、日本のメーカーの生産が可能となり、その将来性に期待した多くの企業が進出した。
また、新しい市場としてファクシミリが注目され

図 7.7

感熱紙に関する公開特許数 13）たことで多くの電機メーカーが参入、要求も G1 からG3 と高性能が求められてくる。これに合わせて、製+FI：B41M 5/18 ＝「加熱するもの」（電流による紙会社も技術開発にエネルギーを投入する。そうなるものを除く）…B41M 5/18 103 ＝「ロイコ」、B41Mとその関連薬品メーカーの開発も加速する。結果とし5/18 106 ＝「ロイコを発色させる材料」など。

て従来の製紙産業では考えられない研究開発投資が感熱紙に向けられた。
図 7.6 は、日本での特許出願件数で、関連薬品メー
カーも含まれている。

FI：B41M 5/26 ＝「他のサーモグラフ法」…B41M
5/26 101K ＝「色剤」など。
主要 5 社：日本製紙、王子製紙、三菱製紙、富士フイルム、リコー
製紙三社：日本製紙、王子製紙、三菱製紙
FI とは、特許庁が審査等の際に先行特許文献の抽出に用いている検索キーで、今回の調査においては、
FI として B41M 5/18 または B41M 5/26 という分類が付与された公開特許を抽出した。感熱関係の特許は、この B41M 5/18 または B41M 5/26 という分類で検索することにより、大部分が抽出されるものと考えられる（某社特許で確認済み）。検索のシステムとして、多めに数えていると予想されるが、少なくとも
製紙 3 社のものは感熱紙に関するものがほとんどあろ
う。

図 7.6

感熱紙主要材料の特許出願件数（昭和 56 − 60
12）
年公開）

検索の方法の違いから藤村のデータとこのグラフのデータを直接並べることはできないが、これらの特許の数は、世界の中でも突出しており、この結果としまず、その数に注目してほしい。あとでのべるが、て、日本の感熱紙の生産技術は世界をリードするもの

増感剤、顕色剤、安定剤は感熱紙の品質を改良し、多になった。2000 年頃を過ぎると件数が減少するのもくの用途に適応するために必要な技術であった。その感熱紙の用途開発がピークを過ぎたこと重なって見え

特徴を藤村

12）

は以下のように紹介している。
「材料探

る。

索の流れをみると、1980 年以前は主として既存の材料（酸化防止剤など）を対象に感熱材料としての有用

7.3.3

サーマルヘッド性が検討され、その後は、新規物質の合成に目が向け

感熱紙が発色するために、サーマルヘッドにより、られている。分子構造と感熱材料としての機能性の関スポットで熱が加えられねばならない。一般的なサー係を整理することによって、分子設計がなされ、実用

マルヘッドの構成は 1970 年代のものと驚くほど変化された例もある。
」

わっていない（例えば文献 14））。グレース層の上に情報用紙製造技術の系統化

57発熱体をのせ、その上に電極をのせる。電極間の隙ま（1）増感剤で発熱し、保護膜を通して紙に伝わる。サーマルヘッ

染料の融点は比較的高いため、BPA（ビスフェノー

ドは紙に押しつけられているので、保護膜が電極の摩ル A）のように高融点の顕色剤を使用する場合、通耗を防いでいる。最近では、グレースの発熱体の部分

常、熱発色温度を低下させるような増感剤と組み合わを凸型にし、高精細画質、高熱効率のものもある。

せて使用される。増感剤としては、従来高級脂肪酸ア

その性能は、印字速度（IPS）（1 秒当たりに印字さマイド類が使用されていたが、G3 ファクシミリなどれる距離をインチで表現したもの）、ドット密度、印の高速用紙に対しては感度が不足する。それに対し、加エネルギー等で表現される。ドット密度は、Dots/p- ヒドロキシ安息香酸ベンジル（日本の技術術開発）

mm（mm 当たりのドット数）または dpi（インチ当が熱応答性の優れた顕色剤として開発され、増感剤なたりのドット数：Dots/inch）で表される。印加エネ

しで G3 用として十分対応できるため、急速に市場にルギーは、発熱体を印字に必要な温度にまで上昇さ広がった。そのことがインパクトになり、性能の優れせるために与えるエネルギー（電力と時間の積）（Eo,

た増感剤の開発による BPA の高感度化も一方で検討

mj/dot）である。他に印字寿命も重要な物性である。

された。現在では、熱応答性を飛躍的に向上させる増基本構成が同じでも、サーマルヘッドの性能は大感剤が開発されている。これらの化合物の特徴は、融きく改善された。それがファクシミリの高速化（G1

点が 90〜110℃の間であり、ベンゼン核が 2〜3 個で、から G3）から読み取れる。前出の表 7.4 にあるよう分子量は 240〜350 の範囲にある。また、一般に極性に、約 10 年の間に、単位面積当たり、4 倍のドットの官能基を保有していない。

数（100dpi から 200dpi）を 18 分の 1 の時間で処理でなお、BPA は環境ホルモンとの類似が指摘されてきるようになっている。これを可能にするために、紙おり、日本ではもはや使用されていない。しかし、にも高感度化の要求がなされ、対応が図られてきた。

ヨーロッパでは認められている。

もっと高速の G4 規格については、感熱ファクシミリ
も検討されたが、結局レーザープリンタ方式になった。

（2）構成材料の微細化
染料、顕色剤、増感剤等の感熱材料は湿式粉砕機で粉砕処理を行ってから使用されるが、感熱材料の微粒

7.3.4

感熱紙の高感度化

化により、感度向上が図られる。微粒化による高感度

感熱紙の高感度化の歴史の一例を図 7.8 に示す。

化の例を図 7.9 に示す。

図 7.9
図 7.8

材料の微粒化による増感効果

感熱紙の感度向上の推移例

分散液中の粒子を小さくすると分散液の安定性が悪このための基本技術は、増感剤の利用、構成材料の微細化、アンダーコート層の付与である。

58

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

くなる。その安定性を維持・向上させるため分散剤の選定も重要になってくる。

（3）アンダーコート層
感熱層と原紙面の間にアンダーコート層を設けることにより高感度化を図ることができる。

（1）耐油・耐可塑剤性
ロイコ染料は可逆性のため油や可塑剤に弱く、長時間で消色する。これはラベル分野で問題となる。対策

アンダーコート層の効果の一つは、原紙表面の凸凹

は、オーバーコート層を設け、それらの物質が画像にの上にコート層を載せることでより平滑な表面にし、接触しないようにすることとエポキシレジン等の安定

サーマルヘッドと感熱層の接触を良くし、熱伝達効率剤を使用することである。しかし、用途の広がりからを上げることである。もう一つは、アンダ―コート層

極度に劣悪な条件でも画像の消えない感熱紙の要求がに断熱層の機能も持たせ、サーマルヘッドからの熱が強くなってきた。これに対し、イミノ化合物とイソシ

より感熱層に残るようにする。そのため焼成カオリン

アナート化合物による不可逆反応を利用した感熱紙が等の填料が使用される場合が多いが、中空材料、或い商品化されているが価格が高い。近年、耐油・耐可塑

は発泡層を設ける試みも知られている。焼成カオリン剤の優れた顕色剤が実用化され、高感度で安価な保存のアンダーコート層を設けることによる高感度化を図

性の良い感熱紙が商品化されている。

7.10 に示す。
（2）耐熱性用途の広がりから、夏場の自動車内（ガソリンス
タンドの領収書）電子レンジによる加温（惣菜用ラベル）、熱ラミネート（スキーチケット）等、高温下にさらされるケースが増え、従来の感熱紙の耐熱性（60℃）を越えた要求が生じている（ある場合は120℃まで）。これにたいして、サーマルヘッドのミリ秒と言う短時間で反応するが、高温環境下では反応しない特殊な顕色剤が開発され超高耐熱感熱紙が作られている。
（3）耐光性
屋外での使用が増えると耐光性の要求も厳しくなっ
図 7.10

アンダーコート層による増感効果例てくる。感熱紙の画像や白紙部は蛍光灯のもとでは十分安定であるが、長期間紫外線（太陽光）にさらされると黄色くなる。これにたいし、紫外線吸収剤（ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系）をオーバーコート層に添加するが、印字カス、スティキング、
ヘッド摩耗などのトラブルが生じやすかった。近年、
紫外線吸収剤を塗工層中に添加する技術が開発され、耐光性感熱紙が商品化されている。
（4）写真画像記録性

図 7.11

アンダーコート感熱紙の層構成

感熱紙に階調記録を行う方法として、一般的に濃度
変調法（パルス幅を制御して各画素に濃度変調を施

7.3.5

保存性の改善す）が用いられる。紙ベースの感熱紙は 16 階調程度

ファクシミリに代わる用途としてレジロールやラベにしか対応できなかったが、塗料処方の改善と塗工方ルが伸びてくると、それに適応する物性が要求されて法の進歩で紙ベースでも 256 階調のプリンタに対応でくる。それが保存性の改善である。感熱紙の保存性のきるものが開発され用途が広がっている。

改善は、画像の退色を防止する画像保存性と白紙部分の着色や変色を防止する地色保存性の両者を含む。その使用環境が多様で、厳しくなることから種々の技術開発が積み上げられてきた。

（5）光沢性ラベルやチケットでは高級感を出すために光沢が要
求される場合がある。一般の感熱紙の光沢度は 10％

情報用紙製造技術の系統化

59程度であるが、強光沢（光沢度 80％以上）を得るため、UV（紫外線硬化）ニスや EB（電子線硬化樹脂）ニ
スが塗工される。これらのニスは高価で、塗工速度が遅く、印刷適性が悪く、ヘッド寿命を短くする。最近、特殊な水系光沢オーバーコート塗料が開発され、高光沢の感熱紙が商品化されている。この塗工は水系のため、感熱紙生産設備で生産できる。
（6）低ヘッド摩耗性
サーマルヘッドは直接紙に接するので、その発熱体の上に保護の耐摩耗層が設けられているが、長期間の使用でこれが摩耗する。その摩耗には、物理的摩耗と化学的摩耗がある。物理的摩耗は、感熱紙の表面に存在する摩耗性の材料（填料など）による。化学的摩耗は電触と呼ばれ、主として感熱紙中のナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオンなどにより引き起こされる。これには、填料を中心として材料の選択とイ
オン量のコントロールにより、ヘッド摩耗が大幅に改善された感熱紙が商品化されている。
なお、7.3.4、7.3.5 は木村の文献 15）を著者の了解

図 7.13の上参考にしている。
7.3.6

まとめ

感熱紙は塗工層が 1 層のため、多層塗工の他の情報

3 層塗工の感熱紙の断面
上から 1 層、2 層、3 層塗工の順

7.4 感熱紙の海外展開

記録紙（静電記録紙、放電記録紙等）に対してコストが安く、これが競争力の一つになり販路を広げてき

日本で生産された感熱紙は、ファクシミリを含む感た。皮肉なことに、普通紙のレーザープリンタにファ

熱プリンタが世界で使われるに伴い輸出が伸びていっ

クシミリの市場を奪われ、多層塗工で新たな用途をた。その経緯を追ってみる。

開拓したことになる。最近の手の込んだ品種では表 3
層、裏 1 層の塗工にまでなっている。その様子を図
7.13 に示す。また、多層塗工の例として、その断面写
真を示す。

7.4.1

海外展開（輸出から現地生産へ）

感熱紙の主力の生産会社にはノーカーボン紙の生産者（日本製紙（旧十條製紙）、王子製紙（旧神埼製紙）、
三菱製紙、富士フイルム）が重なる。そのため、技術開発を含め事業展開にノーカーボン紙の経験が色濃く影響している。激しい特許競争に見られるように、技術開発を加速させ一気に世界のトップレベルの品質を開発、それを背景に世界へ輸出する。これにはノーカーボン紙で築き上げた販路が役に立った。
1980 年の様子を袖山、小宅が紹介している 16）。日本での生産開始から 10 年で世界の主要な生産国になっている。
推定生産量 3,500 トン

当時世界の推定生産量は13,000 トンで、日本の生産量が 30％近くを占め、そ図 7.1260

アンダー、オーバー及びバックコート層を設けた感熱紙の例

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.Augustの内 1,500 トンを輸出している。

表 7.5

感熱紙メーカー別生産比率（1980 年）

引用先の文献が不明であるが、多分調査機関のまとめと推測され、ある程度信頼できるであろう。この時期、もうすでに先進国地域ではファクシミリの需要が減少しつつあり、プリンタ、ラベルの需要が伸びつつある。その他の地域ではまだファクシミリの需要増が期待できるとしている。
感熱紙の海外展開に、もう一つの特徴がある。日本の感熱紙メーカー各社は、ノーカーボン紙に倣い最初から海外輸出を念頭に置いて進めてきた。当初は日本

この頃、日本では、ほとんどの電機メーカーがファからの輸出を行っていたが、1985 年のプラザ合意のクシミリに参入、ファクシミリが急速に普及しだして後、円高が急速に進行し特に米国向けの感熱紙の輸出

おり、それらのメーカーがさらに世界展開を図ってい

採算性が悪化した。このため、各社は海外での現地生た時期でもある。ファクシミリの拡販に伴い感熱紙も産に乗り出すこととなった。

国際展開した。同時に品質競争も激しくしのぎを削っ
7.4.2

ていた。
そ し て、2000 年 の 様 子 を 木 村、 小 山 が ま と め ている

海外生産の現状

主な現地生産拠点は以下の通りである（2010 年）。

15）。日本の生産量は、世界生産量の約 35％で、

123,000 トン、内需が約 95,000 トン、輸出が約 23％の日本製紙

Jujo Thermal（フィンランド）

約 28,000 トンである。なお日本のメーカー別の生産

王子製紙

Kanzan（ドイツ）
Kanzaki Speciality Papers（アメリカ）

量は以下の通りであった。

Oji Paper Thailand（タイ）
表 7.6

感熱紙メーカー別生産量トン（1999 年）

三菱製紙

Mitsubishi Hi-Tec（ドイツ）

リコー

Ricoh（フランス），Ricoh（アメリカ），
Shindo Ricoh（韓国）Ricoh Thermal Media（中国）

富士フィルムTorras（ 旧 Sarrio／ ス ペ イ ン ） ラ イ
センスCorimex（スペイン）ライセンス→ 1999

また、世界の地域別需要を表 7.7 に示している。
表 7.7

年撤退

感熱紙の世界地域別使用状況 15）

情報用紙製造技術の系統化

61

海外メーカーは技術的に劣っているとされていたが、日本メーカーとの技術提携や、市場で競争するこ

感熱紙、インクジェット用紙の生産
従業員

233 名

とで技術レベルは向上してきている。また、ラベルやレジロール等はその地域特有の使用法などがあり、ユーザーと直結した用途開発や品質開発はもはや日本

これらの海外工場が、インクジェット用紙の市場が拡大するに伴い、その生産も始めることになる。

のものだけではなくなってきていると言われている。
引用文献
海外工場の詳細を紹介する。

1） 日本製紙ホームページ（2011 年 8 月）

Jujo Thermal Ltd.

2） 内田 明、石川 哲雄、山崎 健一：感圧複写紙用

日本製紙、Ahlstrom 及び三井物産の合弁

ラテックスバインダー

場所：Kauttua, Finlandp.14（1988）

紙パ技協誌 Vol.42, No.9

従業員；230 名

3） 岡野浩敏、山戸昇：情報産業用紙

三菱ハイテクペーパー社ビーレフェルト工場 17）4） 山戸昇：紙パ技協誌

場所：Bielefeld, Germany5） NCR 社ホームページほか

1979 年よりノーカーボン紙を生産、1999 年三菱製

6） 特公昭 39-27579, USP.3,242,122

カーボン紙

ノー

p. 111−138 紙業タイムス（1981）
Vol.27, No.8 p.43（1973）

7） 中 村 孝 一： 情 報 産 業 と 紙（II） 紙 パ 技 協 誌

紙がオーナーとなる。
2001 年に多目的新鋭コーターを導入、ノーカーボ
ン紙、感熱紙、インクジェット用紙を生産

生産能力；Vol.29, No.2 p .6（1975）
8） 中村孝一：情報産業用紙の現状と将来

紙パ技協

誌 Vol.35, No.11 p.7（1981）

15 万トン / 年

9） 画像電子学会誌 7, 1（1978）

従業員：540 名
抄紙機 2 台3.7 章

塗 工 機 7 台（ 情 報 用 紙 向 け 3 台

10）山本国夫、岡村昭、津島克彦：情報産業用紙
静電記録用紙キャストコート 4 台）
ノーカーボン紙：顕色剤は活性白土。日本より高白

3.15

p.222 紙業タイムス（1981）

11）特公昭 44-3680, USP.3,451,338
12）藤村章夫、佐竹寿己：感熱記録紙の現状と技術動

色度の紙の要求が強い。
キャスト紙：ビーレフェルトの設備による。
感熱紙：2 ヘッドコーターにより感熱層とアンダー層をワンパス塗工。1,710m/ 分の世界最高速で生産。
インクジェット用紙：光沢タイプ（キャスト紙を利

向

紙パ技協誌

Vol.40, No.10 p.1（1986）13）日本製紙知的財産部調査（2011 年 8 月）14）TDK 技 術 情 報

THE HOTLINE

Vol.29（1998）
15）木村義英、小山一正：情報用紙 2000

用）とマットタイプの 2 種類
（この工場の設備の規模は、日本の最大規模の情報用紙工場である日本製紙勿来工場をしのぐものであ

記録紙

p. 136

11 章 感熱

紙業タイムス（2000）

16）袖山宏、小宅茂夫：情報産業用紙
録紙

る）

p.28

3.13

感熱記

p.178 紙業タイムス（1981）17）外山孝治：三菱ハイテクペーパー社ビーレフェル
Kanzaki Specialty Papers

ト工場の紹介

場所：Springﬁeld, MA 01144、U.S.A（2006）

1986 年設立

62

王子製紙の子会社

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

紙パ技協誌

Vol.60, No.6

p.115

8 インクジェット用紙の技術開発
8.1 インクジェットプリンタの歴史（2）オ ン デ マ ン ド 方 式（Direct-on-demand1）
technology）

現在個人向けに出ているインクジェットプリンタは
8.1.1

インクジェットプリンタの原理

インクジェット用紙の技術開発を紹介するために、
インクジェットプリンタの歴史をまず調べてみる。感熱プリンタが生まれてから短期間に急速に市場を開拓

オンデマンド型で、印字時に必要なときに必要な量のインク滴を吐出する。オンデマンド型はピエゾ方式、
サーマル方式に分けられる。
＊ピエゾ式

したのに比べ、インクジェットプリンタは原理が発明されてから製品が市場に受け入れられるまで時間がかかった。
よく引用されているが、1867 年 に Lord Kelvin が最初に特許を出願し、1951 年に Siemens が最初の製

図 8.2

ピエゾ方式オンデマンド型インクジェット装置品（medical strip chart recorders）を発表した。この方法はコンティニュアウス方式（Continuous inkjet

ピエゾ方式とは、電圧を加えると変形するピエゾ素

technology） と 分 類 さ れ、 他 に オ ン デ マ ン ド 方 式子（圧電素子）をインクの詰まった微細管に取り付け、（Direct-on-demand technology）がある。それらを簡

このピエゾ素子に電圧を加えて変形させることでイン

単に説明する。

クを管外へと吐出させる。1960 年代から研究がなされていたが短所の克服に時間がかかったため、本格的（1）コ ン テ ィ ニ ュ ア ス 方 式（Continuous inkjet
1）technology）

な商品化は 1980 年代になってからであった。
＊サーマル式

図 8.3

サーマル方式オンデマンド型インクジェット装置

その基本原理は 1970 年代半ばにキヤノンの中央研究所で偶然見つかった現象に由来する。インクの詰
まった微細管の一部にヒーターを取り付け、これを瞬
図 8.1

コンティニュアス型インクジェット装置

時に加熱することでインク内に気泡を発生させてインクを噴出させる。

超音波発振器によって微小な液滴になったインクは電極によって荷電され、印字の必要に応じて偏向電極

8.1.2

インクジェットプリンタの開発

で軌道を曲げられて紙面の印字場所に到達する。偏向

プリンタとしていつ頃から注目されだしたのか興味

電極で曲げられなかったインクは回収口（ガター）にがもたれる。紙パ技協誌で調べてみると、1970 年ま

吸い込まれ、インクタンクに戻る。インクは常に連続

でにはインクジェットなる語は見つからない。1975

的に噴射されているのでコンティニュアス型または連年になり、中村の報告に以下の記載がある 2）。「また、続吐出型と呼ばれる。超音波振動で作られるインク滴

インク・ジェットによるコンピュータの出力記録方式

は毎秒 100 滴以上で生成することが可能であるが、小は、新記録方式として脚光を浴びているが、これを印型化が難しく、マルチヘッド化も困難なので、工業用刷に応用したインクジェット印刷がムーア社（米国）のマーカー（生産ラインで部品に製造番号などを記入で開発され、フォーム印刷機を設置してコンピュータ

する）として利用されている。

出力を印刷するシステムが実用化している。
」ムーア
社（Moore Corporation）はビジネスフォーム印刷の情報用紙製造技術の系統化

63大手で、おそらく連続方式で印刷していたのであろ

多 分 ム ー ア 社 の 使 用 例 等 が 注 目 を集 め た こ と かう。実用化は、このような業務用の方が、後に出る個

ら、1970 年前半から日本の電機メーカー各社が開発

人向けのインクジェットプリンタより早かった。

に動き出し、1980 年代である程度技術的な目途がつ

当時十條製紙でインクジェット用紙の開発の責任者

きつつあったのであろう。1984 年に前に引用した永3）であった永井が以下のように回想・紹介している 。

井 3） は、自社開発のインクジェト用紙の海外売り込「1974 年から複数のプリンタメーカーから用紙の依頼がみに回っている。その中で、HP がすでにカラーイあり折衝して開発を進めた。各社の目標は異なり、シンクジェットプリンタを開発中で、熱バブル方式のリアルプリンタ、ファクシミリのモノクロからカラー

Thinkjet を＄500 で販売していたこと、IBM の写真

プリンタまで幅広く、それに合わせた仕様で紙の試作タイプのインクジェットプリントの素晴らしさに驚いを繰り返した。国内での最初のインクジェットプリン

たこと、コダックの子会社 Diconix でインクジェット

タはシャープと電電公社のインクジェットポイントで方式のフォームプリンタが封筒の宛名を連続で印刷しあるが、後に 1978 年にシャープがライターシリーズていたこと、テクトロニクス社へカラーインクジェッ

IO260 を発表、端末用としては唯一の商品であった。
」

ト用紙の納入に成功したこと等を述べている。日本の1987 年に澤村 4） は「歴史的には 100 年以上も前にみならず、アメリカでもインクジェットプリンタは開原理が発見されている古い技術であるが、実際にプリンタとして世にとわれ出したのは 1960 年以降であり、このような中で、1984 年にヒューレット・パッカー

その後も特別の伸びを示すことなく近年に至っていドが世界で初めてサーマル方式のインクジェットプリ

る。最近になってヘッドの形状、材質の改良、クリーンタを発売した。1985 年にはキヤノンも自社開発のニング機構の開発により実用上、殆んど問題の無い段

サーマル方式を「バブルジェット」と命名し BJ-80 を階に至った。ワープロ、パソコンプリンター、ビデオ発売した 6）。富士ゼロックス、レックスマーク（もとプリンターで実用化され、今後もカラー複写機、カは IBM）などでもサーマル方式のインクジェットプ

ラーファクシミリ分野での実用化が期待される。
」とリンタの開発および販売が行われていた。

している。
5）

さらに 1990 年代にセイコーエプソンがピエゾ素子
当時の電機メーカーの取り組みを表 8.1 にを複数に重ねて使用した「マッハジェット」を開発 7）、

まとめている。多くの日本のメーカーが、連続式、オ

カラー高画質化にいち早く成功し、優れた性能でマー

ンデマンド式、双方に参入している様子がうかがえ

ケットでの地位も確保した。ブラザー工業もピエゾ方る。「インクジェット記録方式の優位性も改めて見直式でインクジェットプリンタを製品化しているほか、されつつあり、更に信頼性やメンテナンスの問題も克CAD や大判用プリンターとしてはローランドなどで服され、プリンタの出荷台数も徐々に増えつつあるのも採用されている。

小島はが現状である」としている。

表 8.1 に各種のインク粒子化方式を示す。
表 8.1

64

発の対象であったようである。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

インク粒子化方式の分類とインク・用紙

Vol.17 2012.Augustその結果販売台数は爆発的に伸びた。

は、高生産性と低コストで、電話や公共料金の請求書

1997 年度

等に可変情報を高速で印刷するのに適している。ま283 万台

1998 年度

320 万台3）（JETIA 統計）

た、欧米では高級フルカラー印刷（オフセット印刷）

その後のインクジェットプリンタおよび複合機の市に高速インクジェットヘッドによるバリアブル印字

場規模を以下に示す（数字は台数）。世界全体で伸びを組み合わせ、高品質の個人向けダイレクトメールていることがわかる。

（DM）制作が行われている。日本では折加工機やシートフィダーにプリンタヘッドを組み合わせる例が多

表 8.2

インクジェットプリンタの市場規模

い。
もう一つは、オフセット印刷の代替である。飯森は 2008 年 の Drupa（国際総合印刷機材展）の様子を紹介している 8）。
「この展示会はインクジェット
Drupa と言われたくらいに各社が新型のオンデマン
ドインクジェットプリンタを発表していた。コダッ
ク の Stream、Versamark、HP の inkjet web press、
富士フイルムの Jet Pres 720、大日本スクリーンの
Truepress Jet、アグファの Anapurna、ミヤコシの
MJP、Oce の Jetstream で、商業印刷分野への進出を目指したもので（大きさは印刷機なみのものまで）、

出典− JEITA 情報端末動向

現行のオフセット印刷の一部がこれらインクジェット

そして、以下が 2010 年の統計である。

に置き換わると予想している。」
一例としてミヤコシのモデル MJP600 に仕様を見

表 8.3

インクジェットプリンタ販売台数（2010 年）てみる 9）。
長さ：6605mm
印刷方式

高さ：2225mm

ピエゾ式 ドロップオンデマンド方式
ラインヘッド解像度

600dpi × 600dpi

最高印刷速度

100−150m/min

使用インク

水性染料及び顔料インク

最大印刷幅

541mm

なお、三菱製紙はこの印刷機に合わせた用紙を開発販売している。
その性能、生産性を標準的なオフセット印刷機（印出典− JEITA 情報端末動向

刷 速 度：500m−600m/ 分、 印 刷 幅：600−800mm）と比較してみる。印刷速度では、インクジェット印刷

この過程での用紙の開発については 8.2 項で触れ

機はまだ遅い。しかし、オフセット印刷機では、4 色印刷が普通で、4 つの胴があり、原稿が替わる度に 4る。

枚の版を付け替える。最近では、個人向けのダイレク
8.1.3

商業印刷への展開

トメールなどに代表されるように印刷物の多品種・少身近なプリンタが注目されている中で、その高速性

部数化が進み、加えて短納期でタイムリーな印刷物のに注目し、いくつかの地道な業務向けの用途開発が進作製が求められる。この目的には、版を取り替える必んでいた。

要のないインクジェットシステムでは大きなメリット

ビジネスフォームの分野ではデジタルプリントサーが見出せる。

ビスの伸長に伴い、インクジェットプリンタが 1960

印刷の解像度（精細度）では様子が異なる。印刷の年代のムーア社に始まり導入されてきている。利点

精細度を示す指標とし古くから「線数」が使われる。

情報用紙製造技術の系統化

65この線数の 2 倍が dpi（ドット / インチ）に相当する。

このインクジェットプリンタのもつ、非接触で微小一般的な印刷の適正解像度は次のように言われている。

液滴を正確に着地させることができるという特長を応用したさまざまな研究が行われている。

新聞（モノクロ）：85 線 ＝ 170dpi
新聞（カラー）：100 線 ＝ 200dpi

捺染（なせん）装置

オフセット印刷：175 線 ＝ 350dpi

回路基板製造

高精細印刷（写真集など）：200 線以上＝400dpi 以上

DNA チップ

グラビア印刷（凹版印刷）：200 線以上＝400dpi 以上

ディスプレイ装置

インクジェット印刷の解像度は先のミヤコシのも

日本の製紙産業では、感熱紙に続く情報用紙としてので 600 dpi で、商業印刷として十分に高いことがわ

インクジェット用紙に期待し製品開発に力をいれ、イかる。ちなみに、コピー機（PPC）は通常 300dpi で、

ンクジェットプリンタの発展に合わせて用紙の開発を

高精細のコピー機では 600dpi のものもある。感熱プ

進めてきた。

リンタでは、漢字プリントでは 600dpi、ファックス
用途で 200dpi である。

8.2 インクジェット用紙の技術開発

もう一つの例として、富士フイルムが 2008 年に発表したインクジェットデジタルプリントシステム
10）

インクジェット用インクの特徴。2008 年の drupa で、紙は親水性のパルプで構成されているため、水を一世界で初めて シングルパス方式（印刷用紙に対して滴落とすと滲んで広がっていく。この滲みを起こさなヘッドを 1 回だけ走査させて印刷を完成させる方法。

いように、通常、紙はその用途に合うようにサイズ処

高速印刷が可能）で、1200dpi の高解像度で、菊半サ理（撥水処理）されている。サイズについては 4.5.1

イズ（728mm × 515mm）の用紙に印刷できる。

（内添サイズと表面サイズ）にて説明しているので省『Jet Press 720 』を紹介する

まず、印刷用紙にインク（水性）の凝集、定着を短略する。インクジェットの特徴は、インクが水性であ時間に可能にするプレコート層を塗工する。次いでることで、通常の印刷用紙と異なった品質を求める。

描画、乾燥、定着を行う（図 8.4）。これにより、従来

一般の印刷インクとインクジェットインクの違いをの水性インクが抱えていた紙変形やカール（8.2 参照）

少し説明する。近年では、オフセット印刷が多く使わを大幅に改善して、多様な印刷用紙に対応できるようれている。そのインクは、6.3 で説明しているが、油にした。

性で紙の膨潤を引き起こさず、酸化重合により平らな

ま た、 標 準 的 な 600dpi の 解 像 度 は 23.6 ド ッ ト /インク表面を形成する（蒸発しない）。もう一つの印

mm に相当する。この解像度でプリントヘッドを毎秒刷方式であるグラビヤ印刷では、有機溶剤（油性）が500mm で移動させながら全面印字するためには毎秒

媒体で（近年では水性グラビヤも開発されているが）、11,800（23.6x500）発ものインクの噴出が必要となる。

これも紙を膨潤させず、溶媒は加熱により蒸発する。

当然、カラー印刷の場合では色数（通常 4 色から 7 色）

これに比べ、インクジェット用のインクはペン書き分の同じ場所に重ね合わせて噴出する技術が必要であ以来の水性で、それに着色剤、浸透剤、乾燥防止剤、る。また、プリントヘッドの動作と被印字媒体送りを

pH 調整剤、防腐剤、防かび剤などが添加されている。

同期させる制御や色ごとに塗布位置が若干ずれても目

しかも、媒体の水は大気中へ自然蒸発するのを待つこ立たないような画像処理をあらかじめ行うなどのプリとになる。

ンタ周辺技術も高度なものが求められることになる。

図 8.4

66

8.2.1

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

インクの色は着色剤によるが、それには染料と顔料

高速インク凝集の概念図

がある。プリンタヘッドのノズルの目詰まりを起こしは、なるべく見栄えが良く、光沢のある印刷が求めらにくいことから、水溶性染料インクが主流である。染れる。印刷光沢を出すためには、インクが紙の上で平料の種類としては、酸性染料と直接染料が主に使用さらな表面を形成して残った方がよく、これはまたインれている。顔料は、水に対する分散方法やノズルの目

クの吸収性と相反することになる。小島 5） はその様詰まりなどの問題から実用化が遅れていたが、優れた子をモデル的に 4 つに分類し、インクジェット用紙に耐光性、耐水性を生かして大型のインクジェットプリ

要求される物性との関連を調べている。

ンタでは広く使われだした。
浸透剤は、インクの表面張力を下げて紙へのインクの浸透を助けるもので、界面活性剤や有機溶剤が添加されている。また、エタノールやイソプロパノールな
どの低沸点の水溶性有機溶剤は、表面張力を低下させると同時に蒸発を早めて滲みを抑制する効果がある。
乾燥防止剤はプリンタヘッドのノズルの目詰まりを防止するためで、吸湿性化合物、例えばジエチレング
リコール、ポリエチレングリコール、グリセリンなどが使用される。
ほかに、溶けた着色剤を安定に保つための pH 調整剤、保存中の微生物の増殖を防ぐ防腐防かび剤（例えば安息香酸ナトリウム、ソルビタン酸カリウム、チア
ベンダゾール、ベンズイミダゾール、チアゾスルファ
ミドなど）、インクの泡立ちを防止するための消泡剤、顔料インクでは顔料を分散するための分散剤、インク中の溶存酸素を除く脱酸素剤などが加えられている。
図 8.5

8.2.2

インクの吸収インクジェット記録用紙の分類インクの吸収状態とドット形状初期のインクジェットプリンタの水滴は大きく、一滴 の 直 径は 100 μ以上であった（現在 で は 20 μ 以

塗工紙、非塗工紙の表面の状態は図 4.44 及び図 4.15

下）
。ここで要求されるのは、インクを滲ませないとに示してある。これらの写真から、細かな填料が表面同時に速くインクを紙中に吸収することである。たとを覆っている塗工タイプのインクジェット用紙とパル

えば、カラー印刷では、次々に色の異なったインクがプの集積で空隙の多い普通紙のインクジェット用紙で飛んでくる。インクの吸収が遅いと色の異なるインク

はインクの保持メカニズムが異なることが理解されが水滴状態で混ざってしまう。インクを滲ませないでる。

かつ迅速に吸収しようとする相反することが要求さ

インクの性能も重要な因子である。染料が水に溶けれ、この問題は単純にサイズ度を上げるだけでは解決ている染料インクではプリンタのノズルの詰まりが起できない。

きにくく、コストも安い。しかし、当然のことながら、紙の構造は、パルプが層をなしているが、約 40％

耐光性が劣り、耐水性も弱い（水滴がつくと滲む）。

は空間である。このように空間が多いことで光がパル発色は良く、印字部では光沢がでやすい。顔料タイプ

プの表面で乱反射し、不透明になる。この空間でインのインクでは、数 10nm−100nm の顔料を水に分散しク（水）を吸収する。紙に吸収されたインクはなるべているので、プリンタのノズルが詰まりやすい。しかく紙中を拡散することなくその形を保ちつつ蒸発す

し、耐光性、耐水性に優れている。一方、色剤（顔る必要がある。空間が多ければインクを吸収しやすい料）が表面に残るので摩耗に弱く、光沢が出にくい。

が、一方では拡散しやすく形状が崩れやすい。

尾崎 11）は光沢紙（塗工紙）での顔料インクと染料イ

もう一つの考えは、紙の表面に塗工層を設け、そこンクの浸透の違いを光学顕微鏡像と反射電子像によるでインクを保持しようとする。この方法は、プリント

紙断面写真で示している（図 8.6 及び図 8.7 参照）。光

画質を大きく改善するが、コストがかかり、高画質を沢紙では、染料インクは塗工層 30 μを通り抜け 47 μ求められる際にのみ用いられる。次に、印刷物として（原紙の中に 17 μ）まで浸透している。顔料インクは情報用紙製造技術の系統化

67塗工層表面の空隙に詰まっているが、塗工層の中には浸透していない。

このインクの動向も紙への品質要求に影響してくる。
もう一つの因子が、印刷物の品質要求である。大きく分けると、家庭用またはオフイス用の小型のプリン
タと商業用の大型プリンタでは求められる品質が異なる。さらに、単なる黒一色のプリントか、多色の写真
グレードなのかではまた異なってくる。当然、紙はそれらの要求に合うように多くのグレードが準備されねばならない。
8.2.3

インクジェット用紙の分類

感熱紙では、熱を受け取るとあとはすべて紙サイドの問題であり、用途が多様化しているが、ある大きな枠の中（発色機構は同じ）である。インクジェットでは、印刷物は紙とインクとの相互負担であり、印刷後の品質（見栄え）も感熱紙に比べると非常に多様である。これらのことから、インクジェット用紙メーカー
はそれぞれの製品ラインアップをそろえているが、以下のように分類されよう。
＊普通紙インクジェット用紙（非塗工）
PPC との共用紙が一般的であるが、他にインター
図 8.6 染料インクが塗工層の下まで浸透している。
（（A）が光学顕微鏡像、（B）が電子写真像）

ネットホームページや大型のプリンタの出力に最適なインクジェット専用紙があり、特殊な表面処理により、発色に優れ、染料インクでも高い耐水性を持たせている。
＊塗工インクジェット用紙（光沢のない塗工紙）
インターネットホームページ等のカラー出力に最適な用紙として各種厚みで用意されている。年賀状はがき、さらにカードの作成に最適な両面タイプもある。
より高品質の画像を得るため、高い発色性を持つつやなし写真用紙も範疇にはいる。
＊光沢インクジェット用紙
強光沢、高白色の光沢紙で、写真出力は勿論のこと、
カード作成やラベル用の上紙としても使用でき、顔料インク対応タイプも用意されている。

図 8.7 顔料インクは塗工層の上に載っている。
（（A）が光学顕微鏡像、（B）が電子写真像）

68

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August表面張力を測定）、試作インクを落とした際の挙動を調べている。その結果、臨界表面張力が低い方がドッ
トの面積が小さく、フェザーリング（インクドットの形が羽根のようにけば立つ）が少ないが、インクの乾燥時間が長くなる。これらを勘案して最適のサイズ剤とサイズ度を決めることになる。
もう一つの改良は、より積極的に紙表面でインクを凝集させる方法で、塩析を用いる。塩析とは、親水性高分子の溶液（この場合、水に溶けた染料）に塩（えん）を添加すると、多量に発生したイオンが水和する
図 8.8

インクジェット用の分類例 12）

ため、溶媒の活量が減少し、溶解度が低下、溶けている溶質（この場合染料）が凝集する。方法としては、

分類の例を図 8.8 に示す。それぞれのグレードに合わせて用紙の設計が異なってくる。

弱酸のアルカリ金属塩（例えば、炭酸水素塩、各種のリン酸塩）をサイズプレスにより表面塗工する。この
場合、紙の濡れ適性は未処理と変わらないため、染料

8.2.4

インクジェット用紙の製造技術

のみに作用していると考えられている。また、この効
果は、酸性紙より中性紙においてより顕著である（例＊普通紙インクジェット用紙
普通紙タイプのインクジェット用紙は、PPC との共用の場合が多く、インクジェット適性を持ちながらえば文献 14、15））。いずれにしろ、細かな仕様は、各用紙メーカーのノウハウである。

PPC（電子写真）適性を満たさねばならない。このため、パルプの叩解度（この報告では説明していないが、＊塗工インクジェット用紙（光沢のないもの：マット

抄紙時のパルプの脱水性と、製造された紙の品質に大コート）きく影響する）や使用する填料（炭酸カルシュウム）

塗工紙のインクジェット用紙は、表面の塗工層でほは基本的には PPC 用紙の処方となり、その上で、イ

とんどのインクを吸収・保持しようとする。その方法

ンクジェット適性を与える。基本的にはサイズ度のコに二通りある。

ントロールにより液の浸透を調節する。
13）

一つは、多孔質の無機填料、具体的には非晶質シリは、紙の臨界表面張力（紙の上での接触角カ（まれにはアルミナ）を塗工する。そのシリカにはがゼロとなる液体の持っている表面張力）とインクのインクジェット用紙向けの微妙な適性が求められるこ

吸収性や滲みとの関連を調べている。臨界表面張力のとから、填料メーカーの技術開発がすすめられてい異なる紙を作成し（具体的には複数のサイズ剤を用いる。（例えば、高橋ほか 16））

黒山て、それぞれサイズ度の異なる紙を作成し、その臨界
表 8.4

非晶質シリカを用いたインクジェット記録紙の機能化

情報用紙製造技術の系統化

69

＊光沢インクジェット用紙（写真向け）
市場で最も高価とされるインクジェット用紙で、プリントアウトは写真印画紙やアート紙などの高級な印刷質感を示す。その製法は大きく分けて三通りある。
写真用印画紙あるいはフィルムなどのベースに多孔性微粒子系コート層を設けたもの、写真用印画紙あるいはフイルムなどの平滑性のあるベースに高分子系
コート層を設けたもの及び紙をベースに多孔性微粒子
系コート層を設けたもので、それぞれ一長一短がある。今後の傾向としては多孔性微粒子系コート層（シリカを主成分）を設けたインクジェット用紙が主流と
図 8.9

シリカ塗工紙の表面写真

なっていくと考えられている。
前二者は、従来の写真印画紙の製造技術の延長であシリカを析出させる際に、粒径、細孔分布、比表面り、三番目のものは、塗工紙の中でキャストコートと積、吸湿量、シラノール密度、酸強度分布（後者の二呼ばれてきた技術の延長である。この光沢紙の分野は

つはインクの耐光性に影響する）等をコントロールすメーカーの数が少なく、それぞれのノウハウが絡んでる。シリカ塗工紙は画像記録特性に優れているが、保おり、プリンタメーカーの指定紙として納入され、プ存状態によっては退色する。そのため、シリカの上に

リンタメーカーの銘柄で販売されている場合も多い。

アルカリ土類金属化合物をコーティングすることも行

三菱製紙のホームページがそれらの光沢紙の特質を紹われている。

介している 18）。

バインダーとしては、PVA が一般的で、R タイプ
PVA（ケイ素含有ポリマー）、でんぷん、CMC、SBR

1）印画紙／フィルムベースの多孔性微粒子系光沢紙等も使用される。非常に多孔質のシリカをつなぎとめ

ベースもコート層も高価。

るため、バインダーにはより強い接着力が求められ最も画質がよい。

る。その添加量は、填料 100 部に対し 20−50 部であ

速乾性である。

る。一方、製造上の制約から PVA の高分子化には限耐水性がある。

界があり、未変成の PVA を金属架橋剤（例えば塩基白紙部分の変色が起こる場合がある。

性塩化ジルコニル等）と組み合わせる工夫もされていコロイド状の粒子を 1 平方メートル数十グラム塗工。

る。その技術開発の例を万台他が示している

17）。

製造が困難。

これらの構成物の技術開発をもとに、汎用の塗工機で、高効率で生産することが製紙会社の技術力となる（4.5. 塗工の原理と塗工技術の発展）。
もう一つの方式は、高分子化合物を塗布し、その皮膜の膨潤作用によってインクを吸収する。ちょうど、
紙おむつと同じ原理である。しかし、インクの溶媒が高分子間に取り込まれて膨潤しており、なかなか乾燥しない。極端な場合数十分も乾燥時間を必要とすることがある。
市販のインクジェット用紙では、コート層が高分子系であるか多孔性微粒子系であるかを区別して販売をしておらず、外観では両者を区別はできない。皮膜がベトベトしてくる場合は高分子系コート紙と考えられる。

70

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

図 8.10多孔性微粒子系光沢紙

2）印画紙／フィルムベース高分子系光沢紙

表 8.5

インクジェットプリントの保存性評価

ベースは高価だが、コート層は安価。
微粒子系よりも画質が劣る。
白紙部分の変色はし難い。
印字部分の乾燥速度に劣る。
耐水性に劣る。
製造方法が容易であり、高生産性である。
高分子溶液をベース上に塗工するだけである。

土田は、エプソンの純正紙がキャノンのプリンタの能力をキャノンの純正紙以上に引き出しているのは興味深いとし、保存性は基本的にはインクが主役であるが、インクの力が十分発揮できるような専用紙の設計
図 8.11高分子系光沢紙が不可欠であるとしている。
インクジェット用紙の技術開発のもう一つの特徴

3）紙ベース多孔性微粒子系光沢紙（キャスト光沢紙）
ベースが紙であり比較的安価。
高精細では、印画紙やフィルムベースに一歩及ばず。
インク吸収性に優れる。

は、日々進歩するインクジェット技術に対し、如何に早く変化・適応させていくかである。

8.3 インクジェット用紙の海外展開

印字について、速乾性である。
白紙部分の変色が起こる場合がある。

情報用紙の海外展開はノーカーボン紙から始まる（7 章と重複するが、その動きを簡単にまとめる）。
1953 年に NCR が開発したが、日本にその基本特許が申請されていなかったため、1962 年頃から日本国内
で製紙 3 社と富士フイルムが生産を始めた。これら 4社が競争したことで品質が改善され、国内の需要を喚起し（世界的に見ても早く立ち上がった）、それがさらに技術開発と生産量の増大によるコストダウンを生み出した。一方、海外では NCR がコンピュータに志向したことや独占によるライセンシーの少ないことな
どから技術改良が遅れ気味になり、日本の製品が評価され輸出されだした。これが生産規模の拡大につなが図 8.12

キャスト光沢紙りコストダウンを押し進めた。さらに、ノーカーボン
紙は、次の感熱システムやインクジェットシステムの少し古いデータであるが、土田が、各社の写真用プ
リンタとその指定インクを用いて、各種光沢紙（メーカー指定紙も含む）のプリント品質、特に保存性を比べている 19）。

ようなプリンタとの組み合わせを必要とせず、それ独自で販売できたことも輸出に寄与したであろう。
この輸出の経験をベースに感熱紙が展開する。感熱紙を最初に開発したのは NCR で、さらにそれを利用した感熱プリンタを開発したのも NCR であった。しかし、NCR の最初の感熱紙の特許は日本で成立せず、それを補強する追加の特許は成立したが、感熱紙の特情報用紙製造技術の系統化

71

徴（多くの薬品の組み合わせが可能）のため、強力

インランドの工場で生産を検討したが取りやめ、感熱

なものでなかった。このため、感熱紙には多くの製紙

紙のみを生産している。それらの工場の生産規模等は会社他が参入してきた。この時期（1970 年代）、通信

7.4 を参照してほしい。

の分野で開発の対象となったのがファクシミリであった。海外では、アルファベットと数字を扱うテレック

引用文献

スが依然として評価されていたが、日本では、漢字を1） Wikipedia より使うことへの要望が強く、静電記録方式、放電記録方2） 中 村 孝 一： 情 報 産 業 と 紙（I） 紙 パ 技 協 誌

式等が多くの日本の電機メーカーで検討されていた。
このなかで、感熱システムがプリンタとしての簡便さからファクシミリの主流になっていく。この過程で解像度を上げる要求から感熱紙も技術開発が進められる。結果として、日本のユーザーを満足させたファク
シミリと感熱紙が世界に広がり、テレックスに置き換わっていった。この際、ノーカーボン紙の販売ルート
が助けとなり、ノーカーボン紙のメーカーが感熱紙の主力生産者となっていった。感熱紙の市場が大きくなるとの期待から、その技術開発が素材メーカーも含めて過熱し（例えば、7.3 の膨大な特許の出願数）、これがさらに日本での品質改善を生み出した。
1980 年代に急速な円高が進むと、輸出から海外生

3） 永井弘一：紙パルプ技術タイムス

2000 年 5 月号 p.564） 沢村 貴和、森下 貞男：情報産業用紙
誌 Vol.41, No.10

紙パ技協

p.141（1987）

5） 小島裕：インクジェット記録用紙の最近の技術動
向紙パ技協誌 Vol.43, No.12

p.1（1989）

6） 太田徳也：バブルジェットカラー記録の現状と将来

紙パ技協誌 Vol.47, No.10 p.19（1993）7） 碓井稔：インクジェット記録の高画質化と高速化
紙パ技協誌 Vol.48, No.7 p.19（1994）
8） 飯森武史： インクジェット技術基礎講座

紙パ

技協誌 Vol.64, No.6 p.78（2010）

産へ切り替えざるを得なくなった。このため、主力製

9） ㈱ミヤコシ

紙 3 社はアメリカ、ヨーロッパに生産拠点をつくっ

10）富士フイルム㈱ホームページ（2012 年 1 月）よた。ところが、ファクシミリの市場は、普通紙タイ製品カタログよりり

プ（レーザープリンタや熱転写方式）に急速に置き換

11）尾崎靖：用紙断面におけるインクジェットインキ

わっていく。さらに、電子メールの普及でファクシミの浸透とカラーレーザプリンタのトナーの転移のリそのものが使われなくなった。これに対し、技術開

観察

紙パ技協誌

Vol.61, No.4 p.90（2007）

発をレジロールや値付けラベルに向けることで新たな

12）日本製紙㈱ホームページ（2012 年 1 月）より市場を生み出すことになった。

13）黒山良弘：インクジェットメデイアにおける受容これらのノーカーボン紙、感熱紙の海外展開に乗っ

層設計技術と吸液性の制御技術

p.28

技術情報

た形でインクジェット用紙の海外展開が進んでいる。

協会（2000 年）

インクジェットプリンタでは、日本では日本の 2 社が14）特開平− 04-331182

主力であるが、世界の販売量としては HP に水をあけ

15）特開平− 05-042757

られている（2009 年の HP のシェアーは 72％（米調16）高橋 正男、佐藤 悌治、小川 政英：インクジェッ

査会社 Gartner Inc.））。このため感熱紙のように日本

ト記録紙用非晶質シリカの開発仕様で押し通すことができない。さらに、普通紙グ

Vol.42, No.10 p.24（1988）

紙パ技協誌

レードは PPC 用途と共用が多く、品質での技術的優

17）万代 修作 , 平井 良明：インクジェットシリカ

位性を発揮しにくい。これらのことから海外展開の主バインダー用ポリビニルアルコール─架橋性

力は塗工紙特に強光沢紙になっている。

PVA ゴーセファイマーZ の応用─

具体的な展開では、王子製紙はアメリカの工場で感紙パ技協誌

Vol.58, No.11 p.61（2004））

熱紙と合わせてインクジェット用紙の生産を進めてい

18）三菱製紙㈱ホームページ（2012 年 1 月）よりる。三菱製紙はヨーロッパの工場で同じように感熱紙

19）土田実：インクジェット画像の保存性についてとインクジェット用紙を生産している。日本製紙はフ

72

Vol.29, No.1 p.12（1975）

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

紙パ技協誌

Vol.54, No.11 p.113（2000）

9 情報用紙の変遷から見える日本の技術開発
9.1 近代製紙産業の歴史から見える技術開発能になったと推測する。しかし原料のパルプの製造には化学知識の発展が必要で、そのため 19 世紀後半まで待つことになる。

古くから、紙の使用量は文化のバロメータと言われてきた。そのため、一人当たりの紙消費量が紙の需要

9.1.2 19 世紀後半のドイツの化学発展とパルプ製造予測に使われてきた。先進国と言われる国は一人当た

紙の原料となるパルプが産業革命の恩恵を受けるのり年間 200kg 以上である（表 9.1）。

は少し遅れてからである。グーテンベルグの印刷術の発明、ルネッサンスの文明革新により出版物が急増

表 9.1

一人当たりの紙・板紙消費量（2010 年）1）し、原料のぼろ（ヨーロッパのパルプの原料は家庭から回収された衣類のぼろが主体であった）が不足し、ぼろ回収者が町中を廻っていた。その代替原料として木材が注目されていたが、それを使いこなすには、新
しい化学的な知識とそれを可能にする産業技術力が必要であった。例えば、19 世紀後半に開発されたサルファイト法で使用する蒸解液は、硫黄を燃焼して亜硫酸ガス（SO2）を生成し、炭酸カルシュウムと反応させた亜硫酸水素カルシュウムとし、それを亜硫酸の水溶液に溶解したものである。これを得るには硫黄の燃

一 方、 紙・ 板 紙 生 産 量 で は 世 界 1 位 の 中 国 は、

焼炉、SO3 の生成を防ぐための燃焼条件のコントロー

68.6kg と世界平均（57.0kg）は超えているが、先進国

ル（SO3 ができると硫酸になり腐食が起きる）、炭酸等と比較すると未だに低い水準にある。このため、世カルシュウムとの反応塔（炭酸カルシュウムの積み上

界中の製紙産業に関連する企業は中国に関心を持ってげたタワー）等のエンジニアリングが必要である。蒸いる。

解釜は 5 − 6 気圧の耐圧が必要であり、酸性蒸解液の

また、紙の需要は GDP にほぼ比例して伸びるとさため内面はレンガ積みライニングのバッチ式の容器でれてきた。これらの言葉の意味することは、社会が豊ある。別のアルカリ蒸解では、苛性ソーダが必要で、かになると紙への需要が高まり、それに合わせた技術

その製造法（例えばソルベー法）が開発されねばなら開発が行われ、紙の使用が伸びてきた現実を表していなかった。

る。事実、産業革命以後社会が豊かになると、それに19 世紀後半の化学の発展をリードしたのがドイツ

歩調を合わせて製紙産業の技術開発が進んできた。そで、染料の合成がその象徴であろう。そして、ドイツの歴史を見てみる。

はこの時代ヨーロッパの中央にあり、急速に国力をつけ、産業技術力を発展させていた。社会の発展に合わ

9.1.1

イギリスの産業革命と抄紙機せて紙の需要も増加したと想像され、ドイツは当時の最初の連続抄紙の技術革新はフランスで起きた。そ世界最大の製紙国であった。原料不足が新しいパルプのルイロベールの抄紙機の縮小模型が紙の博物館（東化法の開発を促し、ドイツの総合的な産業技術力（化京都北区王子）にあるが、桶の上でワイヤーを動かす

学知識とその製造プラント）がそれを可能にしたと考程度で、機械力を組み込んだ装置には程遠い。そのプえる。そして、20 世紀前半では、パルプ化の化学か

ロトタイプの抄紙機が、当時の産業革命の中心であっら木材化学（高分子化学の始まり））が花開き、そこたイギリスでその後 150 年間使われる抄紙機の原型にからレーヨン、セロハン、セルロイドが生まれた。さ作りかえられる。それは、紙の需要が急増し機械力にらに、レーヨンから合成繊維へとつながっていった。

より生産性を上げよとする要求と当時の最先端機械工

そ の 実 力 を 示 す も の と し て、 ド イ ツ で 当 時 か ら

業国イギリスの産業技術力の共作であろう。抄紙機が発 行 さ れ て い る 週 刊 の 技 術 雑 誌（Wöchenblatt für

メカニカルの部材と機械力の組み合わせであるから、

Papierfabrikation）（現在も月刊誌として存続）1908

1800 年頃にそのインフラを持っていたイギリスで可年分は 4500 ページになる。この技術雑誌は、日本の情報用紙製造技術の系統化

73代表的な製紙会社であった王子製紙（現王子製紙の前（Massey）coater, Kinberly-Cark coater, St. Regis

身）がこの年から定期購入し、そのバックナンバー

coater, West Virginia coater）。その多くは製紙会社

がすべて日本製紙の図書館に揃っている。ようやく独で（機械メーカーでなく）、後に大手の製紙会社に成り立ちしたばかりの日本の製紙会社が先端技術を知る

長していった。アメリカが豊かになり、塗工紙の需要ために定期購読を始めたのである。おそらく貴重な技が急速に拡大しており、それがこの技術開発を引き出術資料として扱われたと想像する。4500 ページとはしたのであろう。

どの程度の意味があるのか紹介する。この雑誌、現1950 年は日本の戦後復興が始まったところで、日在も続いているが、月刊誌に代わり、年間頁数は 400

本でも紙パルプ技術協会が生まれ、技術雑誌（紙パル− 500 頁である。ちなみに、紙パ技協誌（対応する

プ工業雑誌、後に紙パ技協誌となる）を発刊していた。

日本の技術雑誌）の年間頁数は 2000 頁程度、後で述

その年間頁数は 445 ページで、もちろん塗工紙ではな

べるアメリカの紙パルプ技術協会の月刊誌（TAPPI

い（本文用紙と呼ばれ、いわゆるざら紙）。この時期、

Journal）の 1950 年代（当時世界最大の規模であった）

ア メ リ カ の 技 術 協 会（TAPPI） の 発 刊 す る TAPPIの頁数は 3000 頁程度であった。その内容は、ニュー

Journal は塗工紙を使用し、年間頁数は前に述べたよス、研究論文、特許、広告等多彩で、広告に出ている

うに約 3000 ページであった。

設備は筆者が製紙会社に入った頃（1960 年）のモデ

そのアメリカの紙・板紙の生産量推移を図 9.1 示

ルに近い（ただ、ドライブに機械的な要素が多い）。

す 3）。縦軸は対数である。1920−1980 年の間、ほぼ

こ の ド イ ツ の 紙 パ ル プ 技 術 協 会 ZELLCHEMING

同じ勾配で伸びている 3）。言い換えると、60 年間に（The Association of Pulp and Paper Chemists and亘って、ほぼ同じ増加率で成長し続けたことになり、Engineers）は歴史がほぼ 100 年になる。

ある意味驚異的である。それを支えたのが Massey の言うように良い製品を安く提供したことで、技術力が

9.1.3

1920 年代からのアメリカの発展

その根底にある。技術力をさらに分解すれば、安く製

その後に続いたのがアメリカであった。アメリカの造できる設備を開発する力と、それを使って良い製品

製紙産業の発展は 1920 年代から始まる。この時代のを生産する生産力になる。（2000 年以降生産量が落ち

アメリカは産業技術が開花し、あらゆる分野で存在をているが、これについては後に（9.1.4）考察する。
）

示し出した時代である。T 型フォードであり、ナイロ
ンであり、ベークライトであり、その他等々。社会も豊かになり、紙への需要が増え、要求も高まってくる。
ここで、包装材とティシューの用途が 1920 年代に開発され、これにより紙の需要は倍以上に膨れあがる。
薄くて弱い紙を、強度と耐久性を求める包装材（段ボール、白板、ミルク・カートン）に仕立てあげたのは製紙産業の最大の発明の一つと言えよう。
この時期にアメリカで塗工紙が開発された。P. J.
Massey（彼の名前をとった Massey coater が有名で2）ある）によると 、1933 年（この年に最初の連続式の塗工機が稼働したとしている）の生産量は 100 ト

単位：100 万トン / 年

縦軸は対数目盛

図 9.1 アメリカにける紙・板紙生産量の変遷（参考として日本の紙・板紙生産量も併記）

ンであった。それが、1950 年には 102 万トンであり、その前の 1948−1950 年の 3 年間に実に 39.3 万トン増

当時のアメリカでは、世界最大の紙生産を支えるイえている。その理由は、印刷者が望むような良い品質

ンフラと、その紙を使用する豊かな使用者がいたと言の塗工紙を生産できようになったこととそれを彼らがえる。余談になるが、当時、日本の製紙会社では海外使用できる価格で提供できるようになったことである（主としてアメリカと一部スウェーデン）の設備を導としている。

入するか、そのコピーの国産設備を使用していた。しこの連続式の塗工機により塗工紙が安価に大量に生かし、それを操業することでは負けないとの自負を産できるようになった。この塗工機はロールタイプの持っていた。また、日本の塗工紙生産は 1970 年頃よコーター（4.5 項参照）で、それを工夫したメーカー

り急速に伸び出す。

の名前をつけて呼ばれていた（例えば Consolidated

74

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

ドイツはどのようになったのか。ドイツ製紙産業は

第二次世界大戦で壊滅的打撃を受け、その後、マー
4）

産業の Fund は 0.8％に減っている。産業自身が「かシャルプラン等で復興支援を受ける 。しかし、クラつては間違いなしに U.S. がもっていた technological

フト法（パルプ化法の一種で、この後世界の主要なパ

leadership は、過去 20−30 年間にカナダやスカンジ

ルプ化法となる。臭気がひどいのが欠点であった）を

ナビア諸国に移った」としている。AFPA（American

禁止したことで、化学パルプの供給が限られ、その成Forest and Paper Association）も「設備投資額が大長は限定的となった。立地的にも北欧に近く、その輸

きく、設備の更新に伴う経済的な結果が思わしくない入国となる。しかし、機械加工の実力は健在で、現在ことから大型の、新しい核となる技術の開発、応用がでも抄紙機製造の一翼を担っている。

制限される傾向にある」としている。
当然、設備投資も停滞する。設備メーカーも開発の

9.1.4

方向を紙パルプ以外に向け、マーケッティング（具体2000 年からのアメリカの凋落1980 年頃まで隆盛であったアメリカにも陰りが見的には雑誌への広告）も減りだす。そのあおりをうえ出す。現在は、中国に追い抜かれ世界第二位の生産

け、広告の掲載が減りだした TAPPI Journal は、コ国になっている。一人あたりの消費量は世界トップク

スト軽減のため電子版にする等の試みをしたが失敗ラスであるが（かつては世界でトップ）、技術開発のし、かつてのステイタスのあった雑誌が見る影もなく分野で凋落が目立ってくる。

なってしまった。

TAPPI に そ の 例 を 見 て み る。1990 年 代 ま で のその背景には、依然として需要があるにもかかわら

TAPPI は、世界最大の紙生産国であり、最高の技術

ず、今後の製紙産業の伸びに見切りをつけた冷徹な資レベルの国の技術団体として君臨していた。TAPPI

本の論理があると考える。設備投資の停滞から、設備の主催するそれぞれの技術領域の会議にはアメリカ、

開発力の停滞次いで生産技術力の停滞さらにはそれら

カナダのみならず世界各国から製紙技術者が参加しが縮小する過程が、象徴的にアメリカ製紙産業の衰退（例えば 1000 名以上）、盛会であった。それが、参加に表れている。

者が減少しだしたことから、従来は単独で開催していた会議を複数まとめて開催せざるお得なくなり、さら9.2 装置産業の技術開発にそれが隔年開催になった。事務局には、100 名以上の職員を抱えたいたのが半数に減らすまでになる（個今まで見てきた近代製紙産業の技術史においては設備開発が重要な技術要素となっている。これは、製人的な情報）。
具体的な動きとして、1990 年代中ごろより、製紙紙産業がその典型とみなされている装置産業の技術

会社の研究部門の切り捨てが始まった。カナダの大手開発の特徴と言える。そこで、塗工紙生産をモデル

製紙会社アビティビや マクミランブローデル、アメに、装置産業の技術開発は如何に進むのか考察してみリカのボイスカスケード では 100−150 人規模であったい。現在の主流であるブレードコーターは 1950 年

た研究所の閉鎖が行われた。産学で支えていた IPC

頃からアメリカで開発されだす。1930 年代のロールや ESPRA 等の研究機関も財政難に落ち込み、IPC は

コーターは、生まれて間もない製紙会社が工夫したのIPST としてアトランタへ移転した。製紙産業全体でに対し、市場が大きくなってからのブレードコーター

技術部門の縮小が進行した。

は製紙会社でなく設備のプロの機械メーカーが設備開

そ れ を 裏 付 け る 資 料 が あ る。1997 年 に Smith が発の主役になっている（日本でも、戦後は製紙会社が

ま と め た「U. S. Paper Industry and Sustainable

自分で設備を設計していたが、市場が大きくなると

5）

Production」では以下のように述べている 。
「製紙

設備メーカーが主体になった）。その彼らでも、現在産業の R&D 支出はすべての製造業の中で最も少なの高性能のコーターにたどり着くまでに数十年かかっい部類である。1971−1990 年では 0.8％ / 販売額で、ている。ブレードコーターでは、塗料濃度は 60％以

製造業平均（2.8％）の 1/3 である。1980 年代には主上（填料 60％のスラリー）で、これが紙の上に乗っな製造業は 2.1％から 3.5％に増やしているのに、紙て、1500m/ 分の早さで走ってくる。これをブレード

パルプは逆に 0.9 から 0.7％に減少している。政府のでバッキングロールに押さえつけてかき落とす。これ

支出も紙の生産に関するものはほとんどなく、一方は、逆にカオリンや炭酸カルシュウムのやすりでブ

forestry, cell biology, biotechnology の分野はそうでレードを削っているようなものである。したがって長はない。政府と企業による R&D fund は、他の製造期の使用に耐えるブレードの開発が不可欠になり、ブ業では売り上げの 3.7％から 4.7％に増えているが製紙

レード（鋼板）の材質、ブレード先端の硬質化処理等

情報用紙製造技術の系統化

75

の技術が必要になる。紙幅が 10m であれば、その全原料事情と国内市場の要望を満たすことで生み出され幅にわたってブレードのたわみをコントロールする製品である。

制御（幅方向に塗工量むらが出ないように）が必要にパルプ化設備、抄紙機、塗工機いずれも巨額の設備なる。カオリンや炭酸カルシュウムも塗工に適するよ

投資を必要とする。その償却年数は長く、（抄紙機でうに粒状、粒径がコントロールされたものが求められは 40 年以上運転されている装置もかなりある）一度る。バインダーも、単に接着力のみならず、塗工中の設備すると長期に運転することになる。一方、技術革高いせん断応力（高速のため）に耐える安定性が必要

新により、古い装置（設置当時は最新鋭の大型機）でになる。このため、バインダーの性質を分子構造のレ生産される製品は品質、価格の競争力を失っていく。

ベルでコントロールすることになる。塗工ではできる

これをどう折り合いをつけるかが産業の浮沈にかかかぎり塗料粘度を下げる方が良い。そのための分散剤

わってくる問題で、日本の製紙産業が苦労してきたとも量はほんの少しであるが、重要なノウハウとなる。

ころである。

塗工紙の巻き取りも大径化（この方が長時間連続して

例えば、中国はいま最新鋭の設備をつけることでコ操業できる）するので、装置には、機械的な強度や安スト競争力を生み出している。その設備は今後数十年定性が求められる。もちろん塗工速度が変動してはい稼働する。10 年後に如何に競争力を保ち続けるかがけないし（抄紙機ではもっと複雑で、複数の駆動装置

問われてくるであろう。

が連動して速度を制御している）、定量的に原料を供給し続ける制御システムが必要になる。操業状況をモ

9.3 情報用紙の変遷から見える技術開発

ニタリングするシステムも不可欠であり、製品に欠陥が生じた時は一刻も早く警告をだす必要がある。この技術開発の特徴

ようないろいろの分野の技術レベルがそろって現在の情報用紙の変遷については第 3 章に述べているが、ブレード塗工が可能になり、塗工紙のコストダウンにその中から浮かび上がってくる技術開発の特徴を改め寄与している。

てまとめてみたい。

では、製紙会社は何をしているのか。ユーザーの求＊追いつけに執念める品質の塗工紙をより安く製造することである。品1970 年以前で気がつくのは、輸入紙（統計機カー

質を良くするため無制限に塗料を選択すると高価なもド、さん孔テープ）をなんとか国産化したいとの意志のになり、競争力をなくしてしまう。如何にコストのとその努力である。そして電気絶縁紙等を製造してい安い塗料配合でユーザーの要求を満たすかが技術力とた特殊紙メーカーがそれを可能にする技術力を蓄えてなる。当然生産性もコストに大きく影響する。たとえいた。これは、装置メーカーにも言えることで、電算

ば、塗料の中に異物が混ざりこみ、ブレードにひっ機メーカー、事務機メーカーが国産化に必死になってかかると、その箇所で筋状のむらができ、不良品とないた。これが以後の展開へつながる。

る。塗工工程で断紙が起きると、操業効率が大きくダ＊激しい競争ウンし、コストアップになる。乾燥温度のプロファイ

もう一つの特徴は、激しい競争である。情報用紙

ルは塗工層の品質を左右するので、最適な条件を選ぶの将来への期待から多くの製紙会社が参入してきた。

必要がある。塗料を乗せる原紙の性能も重要で、パル

ノーカーボン紙は 4 社、静電記録紙や感熱紙では約

プ配合、サイズ度に始まり原紙の幅方向のプロファイ

10 社。これらが技術的に激しく競争した。装置メー

ル等、製紙会社の生産技術力がものを言う。

カー間でも同じ競争が起きていた。PPC、ファクシミ

塗工システムの技術開発には、それを促す社会の発

リ、インクジェットプリンタ然りである。この競争が展があった。基本的には、より見た目のきれいな印刷

技術的に一歩世界から抜きんでる原動力となった。

への要望で、社会が豊かになるにつれ塗工紙の需要が＊厳しいユーザー要求

伸びてきた。アメリカでは、1930 年頃から需要が急

日本の市場の特徴に、ユーザーの厳しい要求があ増し、それがアメリカでの塗工技術を発展させた。日る。それを受けるメーカー側が大勢いるので、ユー本でも 1970 年ころより需要が伸びだし、今日に至っ

ザーの意向が絶対となる。感熱紙の品質改良、NIP 用ている。その中で、ブレードコーターは塗工紙の生産

紙や PPC 用紙におけるパルプ配向の管理等はこの厳性をあげ、コストダウンに寄与し、塗工紙の価格を安しい要求から生まれたと言える。

くしたことでさらなる需要を生み出してきた。例え＊急速に豊かになった市場

ば、日本独自の分類である微塗工紙は、日本のパルプ

76

9.3.1

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August

日本が急速に豊かになったことが新製品の市場を急速に立ち上げてきた。ノーカーボン紙（裏カーボン複ている。技術交流の会議を持とうとすると、方々から写より高価）の普及率は 1980 年代には日本が世界で数時間から十時間近くをかけて集まらねばならない。

一番高く、新製品のファクシミリをいち早く使いだ

中国ではもっと大変である。日本では、飛行機で一時し、インクジェットプリンタも急速に普及した。

間で全国から東京へ集合できる。この時間の節約は大きく技術開発を加速する。新しい技術が広がる際に

9.3.2

意識の方向がそろったことによる急速な技術も同じことが起こり、日本では急速に全国に浸透する開発と分厚いインフラの形成（例えば配向性管理のように）。結果として国全体とし

上記の特徴を考えに入れて歴史的な流れを見ると別て一つの考えが共有され、ベクトルがそろい、技術開の視点が生まれる。1970 年以前の国産化に執念を燃発が加速する。ユーザーが身近にいることから要求にやした時代から、1970 年代になると、技術開発に世敏感に反応せざるを得ず、ユーザーをめぐって激しい界と対等のレベルで参加している。ノーカーボン紙競争となる。
「カンバンシステム」もこのような背景の品質改良、国内の通信機メーカーと組んだ静電記録

で生み出されたとも言える。そして、これが戦後の日紙、感熱記録紙の開発、コピー用紙の品質改良等は模本型の技術開発モデルと言えよう。

倣でなく、新しい技術領域へ踏み込んでいる。設備

一方、イギリス、ドイツ、アメリカで起きた急速なメーカーの方も同じで、国産の PPC が海外勢のライ

分厚い技術開発はこの日本型モデルでは説明できないバルに挑戦しているし、ファクシミリの開発が日本でであろう。これらを比較、分析することで技術発展の急速に展開した。1980 年代になるとその前の技術開本質が見えてくるかもしれない。

発をベースに積極的に世界に展開する。ノーカーボン
紙、感熱紙の輸出であり、国産のファクシミリ、PPC等のメーカーにも同じことが言える。

9.3.4

今後の課題

現在の日本は国全体が停滞感、閉そく感にとらわれ

この一連の時間軸での動きは、日本の国全体で、あている。その根底には、日本型モデルの限界がある。

らゆる産業で起きていた。国全体で意識のベクトルがこれからの製品開発は日本人一億人のためだけではあ揃い、その結果技術開発が同じように急速に展開し、りえない。情報の流通・伝播もグローバルにならざる産業のインフラが急速に厚くなった。

を得ず、日本国内の場合の早さや効率は期待できなく

これと同じことが、産業革命の時のイギリス、19なっている。市場も多様化している。新しい時代に合

世紀後半の化学をリードしたドイツ、1920 年以降の

わせて、情報を早く効率的に運用するシステムを作り豊かな社会作り上げたアメリカで起きていたと推測さ上げるのが急務であろう。

れる。なぜそのようなことが起きるのか技術史のテー
マと言えよう。

引用文献
1） 日本製紙連合会

9.3.3

なぜベクトルがそろったのか。

日本の社会が均質的で、教育水準が高いこと等が考えられる。これらについては多くの解説があるので省略したい。
このほかに日本の特徴として一億人の市場が狭い国

ホームページ（2012 年 1 月）

2） P. J. Massey: New Horizon in Paper Coating
TAPPI Journal 35, 7 p.8A（1952）3） M. Smith: U.S. Paper Industry and Sustainable
Production p.45

MIT（Massachusetts Instituteof Technology）1997

土の中に集中していることを上げたい。韓国などは人

4） J.A. Atchison: The European Pulp and Paper

口が少ないため国内市場を対象とした技術開発が困難

Industry Moves Ahead TAPPI Journal35, 6と聞いている。それに対し、日本では一億人の規模がp.10A（1952）

新製品の開発に有利に働いた考える。そして、市場が

5） M. Smith: U.S. Paper Industry and Sustainable

集中していることが技術開発の効率を上げてきた。例

Production p.42

MIT（Massachusetts Institute

えば、アメリカやカナダの製紙工場は全国に散らばっof Technology）1997

情報用紙製造技術の系統化

77情報用紙製造技術の系統化図

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国立科学博物館技術の系統化調査報告

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情報用紙の登録候補一覧

情報用紙製造技術の系統化

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社勿来工場長濱沖賢氏、そして資料や情報を頂いた同謝辞
この報告をまとめるにあたりご協力頂いた多くの社の木村義英氏、黒山良弘氏、金崎誠一氏、丸谷修平

方々に感謝いたします。中でも報告作成に協力を約束

氏、さらに同社 OB で開発初期の情報を提供頂いた山して頂いた日本製紙株式会社副社長林昌幸氏、同社研

戸昇氏、永井弘一氏、坂本祥氏にお礼申し上げます。

究開発本部長南里泰徳氏、工場を見学させて頂いた同80

国立科学博物館技術の系統化調査報告

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情報用紙製造技術の系統化

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国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.17 2012.August国立科学博物館
技術の系統化調査報告 第 17 集
平成24（2012）
年8月20日■編集

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国立科学博物館

産業技術史資料情報センター（担当：コーディネイト・エディット 永田 宇征、エディット 大倉 敏彦）■発行

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