コピー機の謎解明！静電気が描く「見えない文字」を可視化する実験

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

コピー機の仕組みがわかる！？静電気を使った不思議な実験

ボタンひとつで、魔法のように紙が複製されるコピー機。学校やコンビニ、オフィスで当たり前に使っていますが、あの「速さ」と「正確さ」の秘密、知りたくありませんか？ 実は、冬場にセーターを脱ぐとパチッとくる、あの「静電気」がカギを握っているんです！ 普段はちょっと厄介（やっかい）に感じる静電気が、コピー機の中では「見えない手」のように大活躍。インクの粉（トナー）を紙にピタッとくっつける、重要な役割を果たしています。

今回は、そんな静電気の不思議な力を借りて、何もないところから文字を浮かび上がらせる、まるで魔法のような実験をご紹介します。これがわかれば、あなたも「コピー機はかせ」になれるかも？ 身近な材料で簡単にできるので、ぜひ挑戦してみてください！

用意するもの

プラスチックボード（お肉等の入っていたプラスチックトレーなどでも可）、タオル、スチールウール、やすり

※　カラーボードという発泡スチロールでできたボードがダイソー等で売られています。100円ショップで手軽に揃（そろ）うものばかりですね！

方法

１　プラスチックボードを机の上において、タオルを指にまきつけて文字かきます。もちろんインクが出るわけではありません。でも、この「こする」という作業こそが、目に見えない魔法の「下書き」になるんです。今回は「かがく」と書きました。

２　スチールウールをこの上に巻きます（まきちらします）。スチールウールをもって、やすりでゴシゴシこすりましょう。スチールウールを細かい粉にするのがポイントです。なぜなら、細かい粉の方が、あとで静電気の力にくっつきやすくなるからです。

怪我をしないように保護者の方といっしょにやりましょうね。

３　ある程度まいたら、軽くボードを叩（たた）いて余分な粉を落とします。あら不思議！タオルでこすった通りの文字が現れます！面白いですね。

「かがく」の文字現る！

仕組み

なぜ、こんな不思議なことが起こるのでしょうか？

発泡スチロール（プラスチックボード）をタオル（布）などでこすると、「摩擦帯電（まさつたいでん）」という現象が起こります。これは、異なる物質同士がこすれ合うことで、電気が移動して静電気が発生する現象。セーターを脱ぐときにパチパチするのもこれですね。この実験では、ボードの表面がマイナスの電気を帯びます。

目にはこの段階では見えませんが、摩擦で描いた部分は（特に強く）帯電しています。これがポイントです。ボードの上には、静電気でできた「見えない文字」が描かれている状態なのです。

そこへ、細かくしたスチールウール（金属）の粉をまくと、スチールウールの粉が「静電誘導（せいでんゆうどう）」という現象を起こします。ボードのマイナスの電気が、金属であるスチールウールの粉の中にあるプラスの電気を引き寄せるのです。電気にはプラスとマイナスが引き合う力（クーロン力といいます）がありますからね。

その結果、静電気がたまっている部分、つまり「見えない文字」が描かれた部分にだけ、スチールウールの粉がピタッ！とはりつきます。最後に余分な粉を落とすと、文字が浮かび上がる、というわけです。

静電誘導について、詳しくはこちらの記事もご覧ください「風船をアルミ缶に近づけてみる」。

これはコピー機の仕組みと基本的な原理は同じです。

実際のコピー機では、まず「感光ドラム」という筒（つつ）全体を静電気で帯電させます。次に、コピーしたい原稿に強い光を当て、その反射した光をドラムに当てます。

すると、原稿の「白い紙」の部分から反射した光が、ドラムの静電気を消してしまいます（光が当たると電気が逃げる特殊な性質を使っています）。

結果、原稿の「黒い文字や絵」の部分（そこからは光が反射しないため）だけが、ドラムの上で帯電したまま残ります。これが、実験で作った「見えない文字」と同じ状態です。

そこへ、トナーというインクの細かい粉（実験で使ったスチールウールの粉と同じ役目ですね！）を近づけると、静電気が残っている部分（＝黒い文字の部分）にだけトナーが引き寄せられてくっつきます。

最後に、そのトナーを紙に写し取り、熱でギュッと押し付けて固定（定着）すれば、コピー完了！というわけです。身近なコピー機に、こんなスゴい科学が隠されていたなんて、面白いですよね！ 家庭でも簡単にできて、暗号のようで面白いこの実験。お試しあれ！

静電気発生マシーン（バンデグラフ）を使うと、こんな面白い実験が！！

大規模な静電気実験には、バンデグラフがおすすめ！そんなバンデグラフを使った面白実験も公開しています。この実験は、広瀬すずさん・鈴木亮平さん・やす子さん・チョコレートプラネッツの長田さん・松尾さん等とテレビ番組にて行った実験も含まれます。詳しくはこちらをどうぞ。

※ なお、静電気発生装置（バンデグラフ）を用いた実験については、必ず専門家の方の立ち合いのもと行ってください。お気をつけてお試しください。また静電気実験に関するご依頼（実験教室やTV監修・出演等）についてはこちらからお願いします。

【特集】やめられなくなる！静電気実験

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