JP2004286506A - Friction evaluating device and friction evaluating method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、複写機またはプリンタ内に搭載されている感光体ドラム−転写ベルト間のスリップ負荷の評価など、ベルトとドラム間で発生するスリップ負荷および摩擦係数などの摩擦特性の評価値を測定する摩擦評価装置及び摩擦評価方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、プーリに測定したい巻付け角度でベルトを巻き付け、前記ベルトの一端を荷重検出器に取り付けた状態で他端部に引張力を加え、この状態でプーリに回転駆動を加えるようにしてベルトとプーリ間の摩擦力を測定する装置がある。例えば、特開平9−243482号公報に開示されてる技術では、プーリと、前記プーリと同一回転中心で回動可能な検出器取付ジグを具備し、荷重検出器は検出器取付ジグに固定配置してある。検出器取付ジグは、固定ブレーキにより回動・回動不能状態にできるようにしてある。
【0003】
この摩擦力の測定装置では、検出器取付ジグを回転させると巻付け角度は変化するが、前記検出器取付ジグはプーリと同一回転中心で回動可能なものとしてあるから、ベルトのプーリの巻き付け端から荷重検出器からまでのベルトの長さLは変化しない。したがって、巻付け角度が変化しても同一条件下での摩擦力の測定が可能となる。また、ベルトの振れにより、真の巻付け角度はたえず変化しているが、検出器取付ジグを回動可能状態して測定途中に回動させることにより、巻付け角度が変化する場合の摩擦力(静止摩擦力を含む)の変化を測定することも可能である。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−243482号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ベルト−プーリ間の摩擦力は、ベルト両端のベルト張力により決定される。ベルトの一端の張力をT1、他端の張力をT2とすると、摩擦力Pは、下記式により表せる。
P=T1−T2 …(1)
【0006】
特開平9−243482号公報の「摩擦力の測定装置」では、ベルトの他端のベルト張力が常に一定であるという条件を基に、他端のベルト張力の変動量ΔT2を摩擦力Pと等価であると見なして計測している。つまり、プーリを回転させる前はP=0であるから、重りの重量をW、荷重検出器側のベルト張力をTsとすると前式(1)により、
W=Ts …(2)
また、プーリ回転時の摩擦力をPs、荷重検出器側のベルト張力をTs′とすると、プーリ回転時は、
W+Ps=Ts′ …(3)
であり、よって、
Ps=Ts′−W=Ts′−Ts …(4)
となり、Ts′−Ts、つまり荷重検出器側のベルト張力変動量が摩擦力Psと等価になる。
また、理論的にはベルト張力と接触角度(ベルトと回転体との接触部分の角度)により、下記式5を用いて摩擦係数を評価することができる。
μ=ln(T3/T4)/θ …(5)
ここで、μ:摩擦係数、T3:張り側ベルト張力、T4:ゆるみ側ベルト張力、θ:接触角度
【0007】
しかし、特開平9−243482号公報の「摩擦力の測定装置」の方法では、プーリにベルトを装着する際に、静摩擦力を発生させずに装着させることが困難であるため、前式(2)のように初期のベルト張力と重りの荷重とを正確に一致させることは難しく、摩擦特性を高精度に評価することが困難である。
【0008】
本発明は、ベルト両端に荷重検出器を装着することでベルト両端のベルト張力を評価することで、摩擦特性(摩擦係数やスリップ負荷)を高精度に評価することを課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の摩擦評価装置は、回転体と、ベルト体と、前記ベルト体を前記回転体に接触させた状態で前記ベルト体を保持するベルト体保持手段と、前記回転体を回転駆動する回転体駆動手段と、前記ベルト体の引張り荷重を計測するベルト引張り荷重計測手段と、前記引張り荷重計測手段により計測したベルト引張り荷重と、評価式を基に摩擦特性の評価値を算出する摩擦特性評価値算出手段と、を有し、前記回転体駆動手段により前記回転体を回転駆動させ、前記引張り荷重計測手段により計測した、前記回転体と前記ベルト体間で発生するベルト引張り荷重を基に、前記回転体と前記ベルト体間の摩擦評価値を算出する摩擦評価装置において、前記ベルト引張り荷重計測手段は、前記ベルト体の張り側の荷重を計測するベルト張り側引張り荷重計測手段と、前記ベルト体のゆるみ側の荷重を検出するベルトゆるみ側引張り荷重計測手段とを備え、前記摩擦特性評価値算出手段は、前記ベルト張り側引張り荷重計測手段により計測したベルト張り側引張り荷重と、前記ベルトゆるみ側引張り荷重計測手段により計測したベルトゆるみ側引張り荷重と、評価式と、を基に、前記回転体と前記ベルト体間の摩擦特性の評価値を算出することを特徴とする。
【0010】
請求項2の摩擦評価装置は、請求項1に記載の摩擦評価装置において、前記摩擦特性評価値算出手段は、前記ベルト張り側引張り荷重と前記ベルトゆるみ側引張り荷重との比と、前記回転体と前記ベルト体との接触角度を基に、前記摩擦特性の評価値として前記回転体と前記ベルト体間の摩擦係数を算出することを特徴とする。
【0011】
請求項3の摩擦評価装置は、請求項1に記載の摩擦評価装置において、前記回転体摩擦評価値算出手段は、前記ベルト張り側引張り荷重と前記ベルトゆるみ側荷重との差より、前記摩擦特性の評価値として前記回転体と前記ベルト体間に発生するスリップ負荷を算出することを特徴とする。
【0012】
請求項4の摩擦計測装置は、請求項1に記載の摩擦評価装置において、前記ベルト体の張り側の荷重を計測するベルト張り側引張り荷重計測部と、前記ベルト体のゆるみ側の荷重を計測するベルトゆるみ側引張り荷重計測部と、を移動可能としたベルト引張り荷重計測移動手段を有することを特徴とする。
【0013】
請求項5の摩擦評価装置は、請求項4に記載の摩擦評価装置において、前記ベルト引張り荷重計測移動部の位置を検出するベルト引張り荷重計測移動位置検出手段を有することを特徴とする。
【0014】
請求項6の摩擦評価装置は、請求項4に記載の摩擦評価装置において、前記回転体の軸方向に対し、前記ベルト張り側引張り荷重計測部と、前記ベルトゆるみ側引張り荷重計測部とを、それぞれ回転自由に保持する計測部回転自由保持手段を有することを特徴とする。
【0015】
請求項7の摩擦評価装置は、請求項1に記載の摩擦評価装置において、前記ベルト体保持手段は、前記ベルト体を回転自由に保持するベルト体回転自由保持手段を有することを特徴とする。
【0016】
請求項8の摩擦評価装置は、請求項1に記載の摩擦評価装置において、前記回転体に対し前記ベルト体を介して対向の位置に帯電体を設け、前記回転体と前記帯電体との間に電位差を発生させる電位差発生手段を有することを特徴とする。
【0017】
請求項9の摩擦評価方法は、回転体とベルト体とを対象として、前記ベルト体を前記回転体に接触させた状態で前記ベルト体を保持するベルト体保持工程と、前記回転体を回転駆動する回転体駆動工程と、前記ベルト体の引張り荷重を計測するベルト引張り荷重計測工程と、前記ベルト引張り荷重計測工程により計測したベルト引張り荷重と、評価式を基に摩擦特性の評価値を算出する摩擦特性評価値算出工程と、を有し、前記回転体駆動工程により前記回転体を回転駆動させ、前記ベルト引張り荷重計測工程により計測した、前記回転体と前記ベルト体間で発生するベルト引張り荷重を基に、前記回転体と前記ベルト体間の摩擦評価値を算出する摩擦評価方法において、前記ベルト引張り荷重計測工程は、前記ベルト体の張り側の荷重を計測するベルト張り側引張り荷重計測工程と、前記ベルト体のゆるみ側の荷重を検出するベルトゆるみ側引張り荷重計測工程とからなり、前記摩擦特性評価値算出工程は、前記ベルト張り側引張り荷重計測工程により計測したベルト張り側引張り荷重と、前記ベルトゆるみ側引張り荷重計測工程により計測したベルトゆるみ側引張り荷重と、評価式と、を基に、前記回転体と前記ベルト体間の摩擦特性の評価値を算出することを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は実施形態の摩擦評価装置の全体構成を示す図である。なお、図1において、図2〜図6等に示した詳細な構成は図示を省略してある。
【0019】
[請求項1に対応する具体的構成](図1、図2、図3)
実施形態の摩擦評価装置は、評価対象である回転体1およびベルト体2と、このベルト体2を回転体1に接触させた状態でこのベルト体2を保持するベルト体保持部3と、回転体1を回転駆動する回転体駆動部4と、一方のベルト体保持部3を介してベルト体2の張り側の荷重を計測するベルト張り側引張り荷重計測部5と、他方のベルト体保持部3を介してベルト体2のゆるみ側の荷重を検出するベルトゆるみ側引張り荷重計測部6と、ベルト張り側引張り荷重計測部5およびベルトゆるみ側引張り荷重検出部6を保持する引張り荷重計測保持部14と、回転体1とベルト体2間の摩擦状態の評価値を算出する回転体摩擦評価部11とにより構成されている。
【0020】
前記ベルト体保持部3は、例えば図2のように、前記ベルト体2をゴム部材7で挟み、さらに金属板8で挟んだ後、ボルト9およびナット10で締め付けるように構成されている。前記回転体駆動部4は例えばモータを用いる。前記ベルト張り側引張り荷重計測部5および前記ベルトゆるみ側引張り荷重計測部6は、例えばフォースゲージを用いる。前記回転体摩擦評価部11は、例えばベルト張り側引張り荷重計測部5およびベルトゆるみ側引張り荷重計測部6より計測した引張り荷重データのインターフェイスを持つパソコンを用いる。
【0021】
前記引張り荷重検出部保持部14は、図3のように、前記ベルトゆるみ側荷重計測部6をスライダー部15に図の左右方向に摺動自在に固定し、このスライダー部15をスライダーベース部16に固定するように構成されている。ベルトゆるみ側荷重計測部6は、ネジを切った棒部材17に固定し、ナット18を回転させることでベルトゆるみ側引張り荷重計測部6が移動するように構成されている。なお、前記ベルト引張り側引張り荷重計測部5についても同様に構成されている。
【0022】
ベルト体保持部3は「ベルト体保持手段」に対応し、回転体駆動部4は「回転体駆動手段」に対応する。また、ベルト張り側引張り荷重計測部5は「ベルト張り側引張り荷重検出手段」に対応し、ベルトゆるみ側引張り荷重計測部6は「ベルトゆるみ側引張り荷重検出手段」に対応し、このベルト張り側引張り荷重計測部5とベルトゆるみ側引張り荷重計測部6が、「ベルト引張り荷重計測手段」に対応する。
【0023】
以上の構成により次のように動作する。前記ベルト体保持部3は、ベルト体2を回転体1に接触させるようにベルト体2の端部を保持する。ベルト張り側引っ張り荷重計測部5、およびベルトゆるみ側荷重計測部6の両者をナット18を回転させることでベルト引っ張り方向に移動し、ベルト体2に対して任意のベルト張力を発生させる。次に、回転体駆動部4により回転体1を任意の速度で回転させ、ベルト体2の張り側の荷重(ベルト張り側引張り荷重)をベルト張り側引張り荷重計測部5で計測する。また、ベルト体2のゆるみ側の荷重(ベルトゆるみ側引張り荷重)をベルトゆるみ側引張り荷重計測部6で計測する。そして、後述のように、回転体摩擦評価部11で、張り側の荷重、ゆるみ側の荷重及び評価式により、摩擦係数を算出する。
【0024】
[請求項2に対応する具体的構成](図1)
請求項2に対応して、前記回転体摩擦評価部11は、前式(5)の摩擦係数算出式に基づく演算が可能な機能を持つ回転体摩擦係数算出部12を備えている。この回転体摩擦係数算出部12は、さらに具体的にはマイコンのCPUが演算プログラムを実行する機能として構成される。
【0025】
回転体摩擦係数算出部12は、ベルト張り側引張り荷重計測部5で計測した前記張り側の荷重のデータと、ベルトゆるみ側引張り荷重計測部6で計測した前記ゆるみ側の荷重のデータと、例えば予め手入力された接触角度のデータを入力し、前式(5)の理論式を基に摩擦係数を算出する。そして、回転体摩擦評価部11は、摩擦係数を例えば図示しないディスプレイ等に出力するよう動作する。
【0026】
[請求項3に対応する具体的構成]
前記回転体摩擦評価部11は、前式(1)のスリップ負荷算出式に基づく演算が可能な機能を持つスリップ負荷算出部13を備えている。このスリップ負荷算出部13は、さらに具体的にはマイコンのCPUが演算プログラムを実行する機能として構成される。
【0027】
スリップ負荷算出部13は、ベルト張り側引張り荷重計測部5で計測した前記張り側の荷重のデータと、ベルトゆるみ側引張り荷重計測部6で計測した前記ゆるみ側の荷重のデータとを入力し、前式(1)の理論式を基にスリップ負荷を算出する。そして、回転体摩擦評価部11は、スリップ負荷を例えば図示しないディスプレイ等に出力するよう動作する。
【0028】
[請求項4に対応する具体的構成](図1,図3)
図1の摩擦評価装置は、前記ベルト体2の張り側の荷重を計測するベルト張り側引張り荷重計測部5と、前記ベルト体2のゆるみ側の荷重を計測するベルトゆるみ側引張り荷重計測部6とを移動可能としたベルト引張り荷重計測移動部22により構成されている。このベルト引張り荷重計測移動部22は、前記回転体1の中心軸に対し直交する方向(垂直方向)に、任意の高さにガイド23に沿って移動可能とする。そして、任意の高さに設定後クランプ部(図示せず)により固定するように動作する。なお、ベルト引張り荷重計測移動部22は「ベルト引張り荷重計測移動手段」に対応する。
【0029】
[請求項5に対応する具体的構成](図3)
図3のように、前記ベルト引張り荷重計測部移動部22にベルト引張り荷重計測移動位置検出部19を配置するように構成にされており、このベルト引張り荷重計測移動位置検出部19は、例えばリニアーエンコーダで構成する。または、レーザー測長器を前記ベルト引張り荷重計測部移動部22に配置するように構成してもよい。ベルト引張り荷重計測移動位置検出部1−19あるいは図示しないレーザー測長器は「ベルト引張り荷重計測移動位置検出手段」に対応する。
【0030】
ベルト引張り荷重計測移動位置検出部19は、前記ベルト引張り荷重計測移動部22の位置を検出し、その情報を出力するように動作する。例えば、図4に示すように、回転体1の軸からベルト引張り荷重計測移動部22上のベルト張り側引張り荷重計測部5の回動軸Oを通る鉛直線までの距離(既知の値)をL、回転体1の半径(既知の値)をRとすると、ベルト張り側の接触角度をα/2に設定したい場合、回転体1の軸位置からベルト張り側引張り荷重計測部5の回動軸Oまでの高さxをベルト引張り荷重計測移動部22の位置から割り出し、これらのL、R、xを下式(6)に代入して、逆算することにより、接触角度α/2を設定することができる。
x=(L−Rsin(α/2))tan(α/2)−Rcos(α/2) …(6)
【0031】
[請求項6に対応する具体的構成](図3)
前記ベルト張り側引張り荷重計測部5と、前記ベルトゆるみ側引張り荷重計測部6を、前記回転体1の中心軸と平行な軸に対して回転自由に保持した計測部回転自由保持部24を用いて構成されている。例えば、図3のように、前記スライダーベース部16に軸16a(軸の方向は図面に対して直角な方向)を設け、軸受け21により保持する。なお、ベルト引張り側引張り荷重計測部5についても同様に構成されている。これにより、ベルト体2を装着し、ベルト張り側引張り荷重計測部5およびベルトゆるみ側引張り荷重計測部6を移動した際に、ベルト体2に発生した引張り張力により、ベルト張り側引張り荷重計測部5およびベルトゆるみ側引張り荷重計測部6がその荷重検出方向がベルト引張り荷重方向に向くように動作する。計測中に、ベルト張り側引張り荷重計測部5およびベルトゆるみ側引張り荷重計測部6廻りのアンバランスにより回転方向に振動する場合は、クランプ部(図示せず)により計測部回転自由保持部24を固定することが望ましい。
【0032】
[請求項7に対応する具体的構成](図5)
前記ベルト体保持部3を、前記ベルト張り側引張り荷重計測部5および前記ベルトゆるみ側引張り荷重計測部6に対して回転自由に固定するベルト体回転自由保持部25を用いて構成されている。例えば、図5のように、ベルト体保持部3の中央に取付金具26を設け、前記ベルト張り側引張り荷重計測部5または前記ベルトゆるみ側引張り荷重計測部6に装着された取付フック27を前記取付金具26に引っかける。これにより、ベルト体2を装着し、前記ベルト張り側引張り荷重計測部5および前記ベルトゆるみ側引張り荷重計測部6およびを移動した際に、ベルト体2に発生する引張り張力分布によって、ベルト体保持部3が回転するように動作し、ベルト張力分布が均一になる。
【0033】
[請求項8に対応する具体的構成](図6)
図6に示したように、回転体1に対しベルト体2を介して対向する位置に帯電体として例えば帯電ブラシ28を設け、回転体1と帯電ブラシ28を電圧発生装置30に接続するように構成する。そして、電圧発生装置30により電圧を掛けて、回転体1と帯電ブラシ28との間に電位差を発生させるように動作する。これにより、電位差による静電気発生位置での摩擦評価が可能になる。
【0034】
複写機、プリンタの電写真プロセスの場合、感光体ドラムに現像されたトナーを転写ベルトにバイアス電圧により転写することが一般的に行われている。このため、感光体ドラムと転写ベルト間のスリップ負荷を評価するためには、バイアス電圧を掛けた状態での計測が必要である。前記特開平9−243482号公報の方法では、バイアス電圧を掛ける装置を容易に装着可能であるが、接触角度毎にバイアス電圧を掛ける装置を移動する機構が必要であるが、上記実施形態(請求項8)では、ベルト両端のベルト固定位置を変更することで接触角度を設定しているので、バイアス電圧を掛けた状態でのスリップ負荷および摩擦係数を容易に測定することができる。
【0035】
[評価結果]
実施形態の摩擦評価装置を用いて評価した、感光体ドラムおよび転写ベルト間の摩擦係数を図7に、スリップ負荷を図8にそれぞれ示す。摩擦係数ではトナーが付着した際に摩擦係数が小さくなることを定量的に評価することができた。また、感光体ドラムと転写ベルト間の界面の変化による、感光体ドラム1回転周期での摩擦係数の変動を捕らえることができるようになった。また、電位差による静電力によって転写ベルトと感光体ドラム間の巻き付け力の増大により、スリップ負荷が増加する傾向を捕らえることができるようになった。
【0036】
【発明の効果】
請求項1の摩擦評価装置及び請求項9の摩擦評価方法によれば、ベルト体の張り側引張り荷重と、ゆるみ側引張り荷重を同時に計測できるので、ベルト体を装着時に張り側張力とゆるみ側張力の計測値により、任意の初期ベルト引張り荷重を正確に設定することができ、摩擦特性(摩擦係数やスリップ負荷)を高精度に評価することができる。
【0037】
請求項2の摩擦評価装置によれば、ベルト体の張り側引張り荷重とゆるみ側引張り荷重の比が求まるので、正確な摩擦係数を評価することができる。
【0038】
請求項3の摩擦評価装置によれば、ベルト体の張り側引張り荷重とゆるみ側引張り荷重の差が求まるので、正確なスリップ負荷を評価することができる。
【0039】
請求項4の摩擦評価装置によれば、ベルト引張り荷重計測部を任意の位置に設定可能になるので、任意の接触角度を設定することができる。
【0040】
請求項5の摩擦評価装置によれば、ベルト引張り荷重計測部を任意の位置に正確に設定可能になるので、任意の接触角度を正確に設定することができる。
【0041】
請求項6の摩擦評価装置によれば、ベルト体の初期ベルト引張り荷重を設定する際に、ベルト引張り荷重計測部がベルト引張り荷重方向に正確に向くようになるため、任意の接触角度を正確に設定することができる。また、ベルト引張り荷重を正確に計測することができる。
【0042】
請求項7の摩擦評価装置によれば、ベルト体のベルト張力分布によりベルト体保持部が不均一なベルト張力分布を緩和するようになるため、ベルト体の引張り荷重による回転体への押し当て力が回転体の軸方向に対して均一に負荷することができる。また、ベルト体保持部を一点で支えているため、全体のベルト体引張り荷重を正確に計測できる。
【0043】
請求項8の摩擦評価装置によれば、移動可能なベルト引張り荷重計測部と帯電体とで構成しているため、帯電体を移動することなく任意の接触角度と、電位差による静電気発生位置での摩擦評価が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の摩擦評価装置の全体構成を示す図である。
【図2】本発明の実施形態における前記ベルト体保持部の一例を示す図である。
【図3】本発明の実施形態における引張り荷重検出部保持部、ベルト引張り荷重計測部移動部及び計測部回転自由保持部の一例を示す図である。
【図4】本発明の実施形態における接触角度と荷重計測移動部の位置との関係を説明する図である。
【図5】本発明の実施形態におけるベルト体回転自由保持部の一例を示す図である。
【図6】本発明の実施形態における帯電体を設けた例を説明する図である。
【図7】本発明の実施形態の摩擦評価装置を用いて評価した摩擦係数の評価例を示す図である。
【図8】本発明の実施形態の摩擦評価装置を用いて評価したスリップ負荷の評価例を示す図である。
【符号の説明】
1 回転体
2 ベルト体
3 ベルト体保持部
4 回転体駆動部
5 ベルト張り側引張り荷重計測部
6 ベルトゆるみ側引張り荷重計測部
11 回転体摩擦評価部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides, for example, evaluation of slip characteristics between a belt and a drum, such as evaluation of a slip load between a photosensitive drum and a transfer belt mounted in a copying machine or a printer, and evaluation values of friction characteristics such as a friction coefficient. The present invention relates to a friction evaluation device and a friction evaluation method for measuring.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a belt is wound around a pulling angle to be measured on a pulley, a pulling force is applied to the other end of the belt while one end of the belt is attached to a load detector, and a rotational drive is applied to the pulley in this state to form a belt. There is a device for measuring the frictional force between pulleys. For example, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-243482, a pulley and a detector mounting jig rotatable about the same rotation center as the pulley are provided, and the load detector is fixedly disposed on the detector mounting jig. It is. The detector mounting jig is configured to be able to be turned or not turned by a fixed brake.
[0003]
In this frictional force measuring device, when the detector mounting jig is rotated, the winding angle changes. However, since the detector mounting jig is configured to be rotatable about the same rotation center as the pulley, the winding of the belt pulley is performed. The length L of the belt from the end to the load detector does not change. Therefore, even if the winding angle changes, the friction force can be measured under the same conditions. In addition, the true wrapping angle is constantly changing due to the runout of the belt, but the frictional force when the wrapping angle is changed by rotating the detector mounting jig in the rotatable state during the measurement is measured. It is also possible to measure changes in (including static friction).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-9-243482
[Problems to be solved by the invention]
Here, the frictional force between the belt and the pulley is determined by the belt tension at both ends of the belt. Assuming that the tension at one end of the belt is T1 and the tension at the other end is T2, the frictional force P can be expressed by the following equation.
P = T1-T2 (1)
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-243482 discloses a "measuring device for frictional force", in which the fluctuation amount .DELTA.T2 of the belt tension at the other end is equivalent to the frictional force P based on the condition that the belt tension at the other end of the belt is always constant. Is measured assuming that That is, since P = 0 before the pulley is rotated, if the weight of the weight is W and the belt tension on the load detector side is Ts, the following equation (1) is used.
W = Ts (2)
When the frictional force at the time of pulley rotation is Ps and the belt tension at the load detector side is Ts', at the time of pulley rotation,
W + Ps = Ts' (3)
So,
Ps = Ts'-W = Ts'-Ts (4)
Ts′−Ts, that is, the amount of belt tension fluctuation on the load detector side becomes equivalent to the frictional force Ps.
Also, theoretically, the coefficient of friction can be evaluated using the following equation 5 based on the belt tension and the contact angle (the angle of the contact portion between the belt and the rotating body).
μ = ln (T3 / T4) / θ (5)
Here, μ: friction coefficient, T3: tension on the tension side belt, T4: tension on the loose side belt, θ: contact angle
However, in the method of the "measuring device for frictional force" disclosed in JP-A-9-243482, it is difficult to attach the belt to the pulley without generating a static frictional force when attaching the belt to the pulley. ), It is difficult to accurately match the initial belt tension with the weight load, and it is difficult to evaluate the friction characteristics with high accuracy.
[0008]
An object of the present invention is to evaluate a friction characteristic (friction coefficient or slip load) with high accuracy by evaluating a belt tension at both ends of a belt by attaching a load detector to both ends of the belt.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The friction evaluation device according to claim 1, wherein the rotating body, a belt body, a belt body holding unit that holds the belt body in a state where the belt body is in contact with the rotating body, and a rotation that rotationally drives the rotating body. Body drive means, belt tension load measurement means for measuring the tension load of the belt body, belt tension load measured by the tension load measurement means, and friction characteristic evaluation for calculating an evaluation value of friction characteristic based on an evaluation formula Value calculating means, and has the rotating body driven by the rotating body driving means, measured by the tensile load measuring means, based on the belt tension load generated between the rotating body and the belt body, In the friction evaluation device for calculating a friction evaluation value between the rotating body and the belt body, the belt tension load measuring means includes a belt tension side tension measuring a tension side load of the belt body. A load measuring unit; and a belt slack side tensile load measuring unit that detects a load on the slack side of the belt body. The friction characteristic evaluation value calculating unit includes a belt tension side measured by the belt tension side tensile load measuring unit. An evaluation value of a friction characteristic between the rotating body and the belt body is calculated based on a tensile load, a belt loose side tensile load measured by the belt loose side tensile load measuring unit, and an evaluation formula. And
[0010]
The friction evaluation device according to
[0011]
The friction evaluation device according to
[0012]
A friction measuring device according to a fourth aspect of the present invention is the friction evaluation device according to the first aspect, wherein a belt tension side tension load measuring unit that measures a tension side load of the belt body, and measures a loose side load of the belt body. And a belt tension load measuring / moving means capable of moving the belt slack side.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the friction evaluation device according to the fourth aspect, further comprising a belt tension load measurement movement position detecting unit that detects a position of the belt tension load measurement movement unit.
[0014]
The friction evaluation device according to
[0015]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a friction evaluation device according to the first aspect, wherein the belt body holding means includes a belt body rotation free holding means for holding the belt body freely.
[0016]
The friction evaluation device according to
[0017]
The friction evaluation method according to claim 9, further comprising a belt body holding step of holding the belt body in a state where the belt body is in contact with the rotating body, for the rotating body and the belt body, and rotating the rotating body. A rotating body driving step, a belt tensile load measuring step of measuring the tensile load of the belt body, and a belt tensile load measured by the belt tensile load measuring step, and calculating an evaluation value of a friction characteristic based on an evaluation formula. A frictional characteristic evaluation value calculating step, wherein the rotating body is rotationally driven in the rotating body driving step, and a belt tensile load generated between the rotating body and the belt body measured in the belt tensile load measuring step. In the friction evaluation method for calculating a friction evaluation value between the rotating body and the belt body based on the following, the belt tensile load measuring step includes measuring a tension side load of the belt body. A belt tension side tension load measurement step, and a belt slack side tension load measurement step of detecting a loose side load of the belt body, wherein the frictional characteristic evaluation value calculation step is performed by the belt tension side tension load measurement step. Based on the measured belt tension side tensile load, the belt looseness side tensile load measured in the belt loosening side tensile load measuring step, and the evaluation formula, based on the evaluation value, the evaluation value of the frictional property between the rotating body and the belt body. It is characterized in that it is calculated.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the entire configuration of the friction evaluation device of the embodiment. In FIG. 1, the detailed configurations shown in FIGS. 2 to 6 and the like are omitted.
[0019]
[Specific configuration corresponding to claim 1] (FIGS. 1, 2, and 3)
The friction evaluation device according to the embodiment includes a rotating body 1 and a
[0020]
The belt
[0021]
As shown in FIG. 3, the tension load detecting
[0022]
The belt
[0023]
The following operation is performed by the above configuration. The belt
[0024]
[Specific configuration corresponding to claim 2] (FIG. 1)
Corresponding to claim 2, the rotating body
[0025]
The rotating body friction
[0026]
[Specific configuration corresponding to claim 3]
The rotating
[0027]
The slip
[0028]
[Specific Configuration Corresponding to Claim 4] (FIGS. 1 and 3)
The friction evaluation device shown in FIG. 1 includes a belt tension side tension load measuring unit 5 for measuring the tension side load of the
[0029]
[Specific configuration corresponding to claim 5] (FIG. 3)
As shown in FIG. 3, a belt tension load measurement movement
[0030]
The belt tension load measurement / movement
x = (L−Rsin (α / 2)) tan (α / 2) −Rcos (α / 2) (6)
[0031]
[Specific configuration corresponding to claim 6] (FIG. 3)
Using a measuring unit rotation
[0032]
[Specific configuration corresponding to claim 7] (FIG. 5)
The belt
[0033]
[Specific configuration corresponding to claim 8] (FIG. 6)
As shown in FIG. 6, for example, a charging
[0034]
In the case of an electrophotographic process of a copying machine or a printer, transfer of toner developed on a photosensitive drum to a transfer belt by a bias voltage is generally performed. For this reason, in order to evaluate the slip load between the photosensitive drum and the transfer belt, it is necessary to perform measurement with a bias voltage applied. In the method disclosed in JP-A-9-243482, a device for applying a bias voltage can be easily mounted, but a mechanism for moving the device for applying a bias voltage for each contact angle is required. In the item 8), since the contact angle is set by changing the belt fixing positions at both ends of the belt, the slip load and the friction coefficient in a state where the bias voltage is applied can be easily measured.
[0035]
[Evaluation results]
FIG. 7 shows the coefficient of friction between the photosensitive drum and the transfer belt, and FIG. 8 shows the slip load, evaluated using the friction evaluation device of the embodiment. With respect to the friction coefficient, it was possible to quantitatively evaluate that the friction coefficient was reduced when the toner was attached. Further, it is possible to capture a change in the friction coefficient in one rotation cycle of the photosensitive drum due to a change in the interface between the photosensitive drum and the transfer belt. Further, the tendency of the slip load to increase due to the increase in the winding force between the transfer belt and the photosensitive drum due to the electrostatic force due to the potential difference can be grasped.
[0036]
【The invention's effect】
According to the friction evaluation device of the first aspect and the friction evaluation method of the ninth aspect, the tension side tension load and the loose side tension load of the belt body can be measured simultaneously, so that the tension side and the loose side tension when the belt body is mounted. By using the measured values, it is possible to accurately set an arbitrary initial belt tension load, and to evaluate friction characteristics (friction coefficient and slip load) with high accuracy.
[0037]
According to the friction evaluation device of the second aspect, since the ratio between the tension side tensile load and the loose side tension load of the belt body is obtained, an accurate friction coefficient can be evaluated.
[0038]
According to the friction evaluation device of the third aspect, the difference between the tension load on the tension side and the tension load on the loose side of the belt body is obtained, so that an accurate slip load can be evaluated.
[0039]
According to the friction evaluation device of the fourth aspect, since the belt tension load measuring unit can be set at an arbitrary position, an arbitrary contact angle can be set.
[0040]
According to the friction evaluation device of the fifth aspect, since the belt tension load measuring unit can be set accurately at an arbitrary position, an arbitrary contact angle can be set accurately.
[0041]
According to the friction evaluation device of
[0042]
According to the friction evaluation device of the seventh aspect, since the belt body holding portion relaxes the uneven belt tension distribution due to the belt tension distribution of the belt body, the pressing force against the rotating body due to the tensile load of the belt body. Can be uniformly applied in the axial direction of the rotating body. Further, since the belt body holding portion is supported at one point, the entire belt body tensile load can be accurately measured.
[0043]
According to the friction evaluation device of the eighth aspect, since the friction evaluation device is constituted by the movable belt tension load measuring unit and the charged body, any contact angle can be obtained without moving the charged body and the position at the position where static electricity is generated due to the potential difference. Friction evaluation becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a friction evaluation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the belt body holding unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a tensile load detecting unit holding unit, a belt tensile load measuring unit moving unit, and a measuring unit rotation free holding unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a contact angle and a position of a load measurement moving unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a belt body rotation free holding unit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which a charging member is provided according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of evaluation of a friction coefficient evaluated using the friction evaluation device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an example of evaluating a slip load evaluated using the friction evaluation device according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (9)
ベルト体と、
前記ベルト体を前記回転体に接触させた状態で前記ベルト体を保持するベルト体保持手段と、
前記回転体を回転駆動する回転体駆動手段と、
前記ベルト体の引張り荷重を計測するベルト引張り荷重計測手段と、
前記引張り荷重計測手段により計測したベルト引張り荷重と、評価式を基に摩擦特性の評価値を算出する摩擦特性評価値算出手段と、
を有し、
前記回転体駆動手段により前記回転体を回転駆動させ、前記引張り荷重計測手段により計測した、前記回転体と前記ベルト体間で発生するベルト引張り荷重を基に、前記回転体と前記ベルト体間の摩擦評価値を算出する摩擦評価装置において、
前記ベルト引張り荷重計測手段は、前記ベルト体の張り側の荷重を計測するベルト張り側引張り荷重計測手段と、前記ベルト体のゆるみ側の荷重を検出するベルトゆるみ側引張り荷重計測手段とを備え、
前記摩擦特性評価値算出手段は、前記ベルト張り側引張り荷重計測手段により計測したベルト張り側引張り荷重と、前記ベルトゆるみ側引張り荷重計測手段により計測したベルトゆるみ側引張り荷重と、評価式と、を基に、前記回転体と前記ベルト体間の摩擦特性の評価値を算出することを特徴とする摩擦評価装置。A rotating body,
A belt body,
Belt body holding means for holding the belt body in a state where the belt body is in contact with the rotating body,
Rotating body driving means for rotatingly driving the rotating body;
Belt tension load measuring means for measuring the tension load of the belt body,
Belt tensile load measured by the tensile load measuring means, friction characteristic evaluation value calculation means for calculating the evaluation value of the friction characteristic based on the evaluation formula,
Has,
The rotating body is rotationally driven by the rotating body driving means, and the belt tension load generated between the rotating body and the belt body is measured by the tensile load measuring means. In a friction evaluation device that calculates a friction evaluation value,
The belt tension load measurement unit includes a belt tension side tension load measurement unit that measures a tension side load of the belt body, and a belt slack side tension load measurement unit that detects a loose side load of the belt body.
The frictional characteristic evaluation value calculating means, the belt tension side tensile load measured by the belt tension side tensile load measuring means, the belt loose side tensile load measured by the belt loosening side tensile load measuring means, the evaluation formula, A friction evaluation apparatus for calculating an evaluation value of a friction characteristic between the rotating body and the belt body.
前記摩擦特性評価値算出手段は、
前記ベルト張り側引張り荷重と前記ベルトゆるみ側引張り荷重との比と、前記回転体と前記ベルト体との接触角度を基に、前記摩擦特性の評価値として前記回転体と前記ベルト体間の摩擦係数を算出することを特徴とする摩擦評価装置。The friction evaluation device according to claim 1,
The friction characteristic evaluation value calculation means,
Based on the ratio between the belt tension side tensile load and the belt slack side tensile load, and the contact angle between the rotating body and the belt body, the friction between the rotating body and the belt body is used as an evaluation value of the friction characteristic. A friction evaluation device for calculating a coefficient.
前記回転体摩擦評価値算出手段は、
前記ベルト張り側引張り荷重と前記ベルトゆるみ側荷重との差より、前記摩擦特性の評価値として前記回転体と前記ベルト体間に発生するスリップ負荷を算出することを特徴とする摩擦評価装置。The friction evaluation device according to claim 1,
The rotating body friction evaluation value calculation means,
A friction evaluation device, wherein a slip load generated between the rotating body and the belt body is calculated as an evaluation value of the friction characteristic from a difference between the belt tension side load and the belt slack side load.
前記ベルト体の張り側の荷重を計測するベルト張り側引張り荷重計測部と、前記ベルト体のゆるみ側の荷重を計測するベルトゆるみ側引張り荷重計測部と、を移動可能としたベルト引張り荷重計測移動手段を有することを特徴とする摩擦計測装置。The friction evaluation device according to claim 1,
A belt tension load measurement movement that enables movement of a belt tension side tension load measurement unit that measures the tension side load of the belt body, and a belt slack side tension load measurement unit that measures the loose side load of the belt body. A friction measuring device comprising means.
前記ベルト引張り荷重計測移動部の位置を検出するベルト引張り荷重計測移動位置検出手段を有することを特徴とする摩擦評価装置。The friction evaluation device according to claim 4,
A friction evaluation device comprising a belt tension load measurement movement position detecting means for detecting a position of the belt tension load measurement movement section.
前記回転体の軸方向に対し、前記ベルト張り側引張り荷重計測部と、前記ベルトゆるみ側引張り荷重計測部とを、それぞれ回転自由に保持する計測部回転自由保持手段を有することを特徴とする摩擦評価装置。The friction evaluation device according to claim 4,
A friction unit having a measurement unit rotation free holding unit that holds the belt tension side tension load measurement unit and the belt looseness side tension load measurement unit in a freely rotatable manner with respect to the axial direction of the rotating body. Evaluation device.
前記ベルト体保持手段は、前記ベルト体を回転自由に保持するベルト体回転自由保持手段を有することを特徴とする摩擦評価装置。The friction evaluation device according to claim 1,
A friction evaluation device, wherein the belt body holding means includes a belt body rotation free holding means for holding the belt body freely.
前記回転体に対し前記ベルト体を介して対向の位置に帯電体を設け、前記回転体と前記帯電体との間に電位差を発生させる電位差発生手段を有することを特徴とする摩擦評価装置。The friction evaluation device according to claim 1,
A friction evaluation device, comprising: a charging member provided at a position facing the rotating member via the belt member; and a potential difference generating means for generating a potential difference between the rotating member and the charging member.
前記ベルト体を前記回転体に接触させた状態で前記ベルト体を保持するベルト体保持工程と、
前記回転体を回転駆動する回転体駆動工程と、
前記ベルト体の引張り荷重を計測するベルト引張り荷重計測工程と、
前記ベルト引張り荷重計測工程により計測したベルト引張り荷重と、評価式を基に摩擦特性の評価値を算出する摩擦特性評価値算出工程と、
を有し、
前記回転体駆動工程により前記回転体を回転駆動させ、前記ベルト引張り荷重計測工程により計測した、前記回転体と前記ベルト体間で発生するベルト引張り荷重を基に、前記回転体と前記ベルト体間の摩擦評価値を算出する摩擦評価方法において、
前記ベルト引張り荷重計測工程は、前記ベルト体の張り側の荷重を計測するベルト張り側引張り荷重計測工程と、前記ベルト体のゆるみ側の荷重を検出するベルトゆるみ側引張り荷重計測工程とからなり、
前記摩擦特性評価値算出工程は、前記ベルト張り側引張り荷重計測工程により計測したベルト張り側引張り荷重と、前記ベルトゆるみ側引張り荷重計測工程により計測したベルトゆるみ側引張り荷重と、評価式と、を基に、前記回転体と前記ベルト体間の摩擦特性の評価値を算出することを特徴とする摩擦評価方法。For the rotating body and the belt body,
A belt body holding step of holding the belt body in a state where the belt body is in contact with the rotating body,
A rotating body driving step of rotatingly driving the rotating body;
A belt tensile load measuring step of measuring the tensile load of the belt body,
Belt tensile load measured by the belt tensile load measuring step, a friction characteristic evaluation value calculation step of calculating an evaluation value of the friction characteristic based on the evaluation formula,
Has,
The rotator is driven to rotate by the rotator driving step, and the belt tension load generated between the rotator and the belt body is measured by the belt tension load measuring step. In the friction evaluation method of calculating the friction evaluation value of
The belt tension load measurement step includes a belt tension side tension load measurement step of measuring a tension side load of the belt body, and a belt slack side tension load measurement step of detecting a loose side load of the belt body.
The frictional characteristic evaluation value calculation step, the belt tension side tensile load measured in the belt tension side tensile load measuring step, the belt loose side tensile load measured in the belt loosening side tensile load measuring step, and the evaluation formula, A friction evaluation method for calculating an evaluation value of a friction characteristic between the rotating body and the belt body.
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