放電場における特異な力学現象の解明とマイクロ機器への応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550246
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 川本 広行 早稲田大学, 理工学部, 教授 (50318763)
• Keywords: 気体放電 / コロナ放電 / イオン風 / マイクロマシン / フラッタ / 運動力学

Research Abstract

針対平板電極系放電場における下記のような得意な力学現象のメカニズムを明らかにし,これらをマイクロ機器へ応用することを目的とした研究を行った.本研究により,以下のような成果が得られた.
(1)静電モーゼ効果 イオン伝導性を付与した水を平板電極にすると,水面が変化する現象が生じる.この現象のメカニズムを解明するために,まず針対平板電極系における力学作用として,暗流域ではクーロン力が,コロナ放電域ではクーロン力に加えてイオン風の反力が作用するが,火花放電域では有意な力に働かないことを示した.つぎに,放電場解析と流れ場解析を相み合わせた解析や実験によって,静電モーゼ効果は,静電力やコロナ放電時のイオン風によって生じることを明らかにした.また,この現象をマイクロマシンの駆動源として利用できることを示した.
(2)コロナジェット現象 針電極が極低剛性の場合,上述のイオン風によって針電極にフラッタ様の横振動が生じることを明らかにした.本研究で行られた知見は,オゾナイザやレーザプリンタの帯電器,および各種プラズマ応用機器や高電圧機器に潜在するトラブルの解決に寄与すると考えられる.
(3)静電ウォータージェット現象 絶縁チューブの中を水で満たして針電極とし高電圧を印加すると,静電力によって水を吐出する現象が観測される.この現象は,上述の放電形態に対応していくつかの特徴的なモードに分類できることを詳細な観測によって明らかにし,それらのメカニズムを検討した.また,適当なパルス電圧を印加することによって,この液滴滴下が制御できることを示し,この現象を新しいインクジェットプリンタの印字ヘッドへ適用できることを実証した.
(4)その他 静電力を利用した紙の剥離・搬送機構を開発し,特許出願した.

Research Products

• [Publications] 川本, 梅津, 小泉, 白石: "針対平板電極系放電場における静電静水力学効果について"日本機械学会論文集(C編). 69巻,678号. 328-334 (2003)
• [Publications] 川本, 高崎, 安田: "針対平板電極系放電場における針電極の動力学"日本機械学会論文集(C編). 69巻,681号. 1449-1455 (2003)
• [Publications] 川本, 安田, 梅津: "針対平板電極系コロナ放電場におけるイオン風について"日本機械学会論文集(C編). 70巻,689号. 169-175 (2004)
• [Publications] 梅津, 川本: "針対平板電極系における火花放電時の力について"日本機械学会論文集(C編). 印刷中. (2004)
• [Publications] H.Kawamoto, K.Arai, R.Koizumi, S.Umezu: "Electrostatic Inkjet Phenomena Utilizing Pin-to-Plate System"Proc.of the 2003 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint MIPE. 327-328 (2003)
• [Publications] N.Nakayama, H.Kawamoto, M.Nakatsuhara: "Electrostatic Pull-off of Magnetic Bead Chains in Two-Component Magnetic Development System of Electrophotography"Proc.of the 2003 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint MIPE. 323-324 (2003)
• [Publications] H.Kawamoto, S.Umezu, J.Shiraishi: "Paper Separation and Feed Utilizing Electrostatic Force"Proc.of the 2003 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint MIPE. 329-330 (2003)
• [Publications] M.Nakano, H.Kawamoto: "Investigation of a Non-Magnetic and Non-Contact AC Development Process in Electrophotography"Proc.of the 2003 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint MIPE. 331-332 (2003)
• [Publications] H.Kawamoto: "Basic research and application on dynamics of electromagnetic particles for imaging technology"Particles 2003 : Imaging, Marking, and Printing Applications of Particle Technology. 57 (2003)
• [Publications] H.Kawamoto, K.Arai, R.Koizumi: "Electrostatic Inkjet Phenomena in Pin-to-Plate Discharge System"IS&T's NIP19 : Int.Conf.on Digital Printing Technologies. 359-364 (2003)
• [Publications] S.Umezu, J.Shiraishi, H.Nishimura, H.Kawamoto: "Paper Separation and Feed Mechanisms Utilizing Electrostatic Force"IS&T's NIP19 : Int.Conf.on Digital Printing Technologies. 559-564 (2003)
• [Publications] M.Nakano, H.Kawamoto, I.Itoh: "Influence of Toner Charge on Magnetic Chain Formation in Magnetic Single-Component Development System of Electrophotography"IS&T's NIP19 : Int.Conf.on Digital Printing Technologies. 74-78 (2003)
• [Publications] 川本, 中島, 鴨井: "インクジェットプリンタの最新技術"日本AEM学会誌. Vol.11, No.1. 23-29 (2003)
• [Publications] 川本: "OA機械(機械工学年鑑,情報・精密機械)"日本機械学会誌. Vol.106, No.1017. 642 (2003)
• [Publications] 川本: "オゾンを発生しない複写機"電気学会誌. Vol.123. 660-663 (2003)
• [Publications] 川本: "放電力学-放電にともなう力学現象とその応用"AEM学会誌. Vol.11, No.3. 161-166 (2003)
• [Publications] 川本: "高画質化に向けた現像プロセスのシミュレーション"MATERIAL STAGE. 54-59 (2003)
• [Publications] 川本, 梅津, 小泉, 白石, 安田: "針対平板電極系放電場における静電静水力学効果について"電気学会放電研究会資料. ED-03-2, DEI-03-7. 7-13 (2003)
• [Publications] 西村, 梅津, 白石, 川本: "静電力を利用する紙の分離機構"日本機械学会 関東学生会第42回 学生員卒業研究発表講演会 講演前刷集. 5-6 (2003)
• [Publications] 中山, 渡辺, 渡辺, 川本: "電子写真二成分磁気ブラシにおける磁性キャリア粒子の電界剥離現象"第15回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集. 205-208 (2003)
• [Publications] 仲野, 川本: "電子写真の非磁性非接触AC反転現象におけるライン画像の再現特性"第15回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集. 209-212 (2003)
• [Publications] 梅津, 安田, 曽我部, 川本: "針体平板電極系放電場における火花放電時に働く力について"第15回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集. 213-218 (2003)
• [Publications] 西村, 梅津, 白石, 川本: "静電力を利用する紙の分離機構"第15回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集. 219-222 (2003)
• [Publications] 中津原, 山田, 須甲, 中山, 川本: "電磁界中における電磁粒子の電界効果"第15回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集. 223-226 (2003)
• [Publications] 川本: "電子写真プロセスのシミュレーション"Japan Hard Copy 2003論文集. 99-102 (2003)
• [Publications] 梅津, 西村, 川本: "静電力を利用する用紙剥離・搬送機構"Japan Hard Copy 2003論文集. 73-76 (2003)
• [Publications] 白石, 梅津, 黒宮, 川本: "斜毛シートを用いた静電駆動機構について"日本機械学会2003年次大会 講演論文集. Vol.V. 285-286 (2003)
• [Publications] 梅津, 白石, 西村, 川本: "静電力を利用した紙の分離に関する研究"日本機械学会2003年次大会講演論文集. Vol.V. 287-288 (2003)
• [Publications] 山村, 梅津, 川本, 村田, 池尻, 吉沢: "針対平板電極系放電場におけるイオン風について"日本機械学会 機械力学・計測制御部門講演会,Dynamics & Design Conference 2003. 94 (2003)
• [Publications] 川本, 新井, 小泉, 梅津: "針対平板電極系における静電インクジェット現象"電気学会 放電研究会資料. ED-03-248. 51-58 (2003)
• [Publications] 仲野, 川本, 伊藤: "磁性1成分現象においてトナー電荷がトナーチェーンに及ぼす影響"Japan Hard Copy 2003 Fall Meeting. 41-44 (2003)
• [Publications] 中山, 山田, 川本: "平行平板電極中における導電性粒子のダイナミクス"日本機械学会 情報・知能・精密機器部門講演会(IIP2004). (未定). (2004)
• [Publications] 鈴木, 梅津, 小泉, 川本: "静電インクジェット現象における微小液滴吐出"日本機械学会 情報・知能・精密機器部門講演会(IIP2004). (未定). (2004)
• [Publications] 川本: "コロナ放電場におけるオゾン生成"岩谷直治記念財団 研究報告書. Vol.26. 9-11 (2003)
• [Publications] 川本: "電磁場・放電場を利用する画像形成技術に関する研究"財団法人 大川情報通信基金 第15回 研究助成成果概要集. 39 (2003)