JP2007249076A - Information processor and information processing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To analyze behavior of a particle coming into contact with a member while taking a geometric shape of set surface roughness into consideration by setting the surface roughness when a surface of the member has the surface roughness. <P>SOLUTION: The information processor having a member data storage section storing data including property values of a movable member and a particle data storage section storing property data of particles put in a container having the movable member, and computing behavior of a particle coming into contact with the movable member based upon data read out of the data storage sections is equipped with a data setting section which sets data on intervals and height of unevenness as the surface roughness of the movable member in a surface roughness data storage section, a calculation section which calculates relative position data between the particle and movable member based upon data read out of the member data storage section and particle data storage section, a calculation section which calculates an uneven part coming into contact with the particle based upon the calculated position data and interval and height data on the unevenness, and an arithmetic section which finds contact force at the calculated uneven part coming into contact with the particle and computes the behavior of the particle based upon operation of the contact force. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、容器内のトナー粒子の挙動を解析する情報処理技術に関する。   The present invention relates to an information processing technique for analyzing the behavior of toner particles in a container.

電子写真方式の複写機やプリンタにおいては、現像器によって感光体の表面上にトナーによる可視像の形成が行われる。現像器内には微細なトナー粒子が供給されている。このトナー粒子を適切に現像部位に供給し、現像を行うために、トナーを搬送するための部材の表面に表面粗さをつけ、表面の凹凸により数多くのトナー粒子を安定的に搬送させることが行われている。   In electrophotographic copying machines and printers, a developer forms a visible image with toner on the surface of a photoreceptor. Fine toner particles are supplied into the developing device. In order to appropriately supply the toner particles to the development site and perform development, the surface of the member for conveying the toner is given a surface roughness, and a large number of toner particles can be stably conveyed by the unevenness of the surface. Has been done.

近年、トナーを収容する容器内におけるトナー粒子の搬送、攪拌状態を解析する粒子挙動解析が行われつつあり、この解析結果は容器構成の最適化等に活用されつつある。粒子の搬送、攪拌状態では、粒子同士や粒子と容器壁は常に接触状態にある。したがって、粒子挙動解析では粒子同士や粒子と容器壁との間の接触力を求める必要がある。接触力が支配的な系をモデル化し、数値計算により接触力を計算できる離散要素法(DEM)が一般的に用いられている。   In recent years, particle behavior analysis has been performed to analyze the state of toner particle transport and stirring in a container containing toner, and the analysis result is being utilized for optimization of the container configuration and the like. In the state of conveying and stirring the particles, the particles and the particles and the container wall are always in contact with each other. Therefore, in the particle behavior analysis, it is necessary to obtain the contact force between the particles or between the particles and the container wall. A discrete element method (DEM) that can model a system in which the contact force is dominant and calculate the contact force by numerical calculation is generally used.

DEMについては、例えば、非特許文献1に具体的な計算方法が説明されているので、ここでは特徴のみを簡単に説明する。   For DEM, for example, a specific calculation method is described in Non-Patent Document 1, and only features will be briefly described here.

DEMは、粒子をモデル化し、粒子に働く力の運動方程式を解くことにより各時間の粒子の挙動を求める方法である。粒子間、及び粒子と容器壁間の接触力として、バネ(弾性要素)−ダッシュポット(粘性減衰要素)モデルに基づいた弾性反発力と粘性減衰力、及び摩擦力が定義され、運動方程式を解くことにより粒子の挙動を解析するものである。   DEM is a method for determining the behavior of a particle at each time by modeling the particle and solving the equation of motion of the force acting on the particle. As the contact force between particles and between particle and container wall, elastic repulsion force, viscous damping force and friction force based on spring (elastic element) -dashpot (viscous damping element) model are defined, and the equation of motion is solved. This is to analyze the behavior of particles.

図12は接触している2物体(1210、1220)の接触力を法線方向と接線方向に分離したモデルを例示する図である。バネ1201で表す弾性反発力とダッシュポット1202で表す粘性減衰力で接触力がモデル化されている。また、2物体の接線方向に対しては更に摩擦スライダ1203で表す滑り摩擦力が加えられている。尚、これらは2物体が接触しているときにのみ機能するものとする。
“田中他,日本機会学会論文集(B編)、57,534,60(1991)”
FIG. 12 is a diagram illustrating a model in which the contact force of two objects (1210, 1220) in contact is separated into a normal direction and a tangential direction. The contact force is modeled by an elastic repulsive force represented by a spring 1201 and a viscous damping force represented by a dash pot 1202. Further, a sliding friction force represented by a friction slider 1203 is further applied to the tangential direction of the two objects. These functions only when two objects are in contact.
“Tanaka et al., Proceedings of the Japan Opportunity Society (Part B), 57,534,60 (1991)”

しかしながら、電子写真で用いられる現像ローラのように、スリーブ表面に表面粗さを設ける場合には、表面粗さの寸法や形状によって粒子の搬送状態が変化するため、表面粗さを考慮する必要がある。これを従来例のDEMで実現するためには、滑り摩擦の摩擦係数として大きな値を用いる方法が採られている。しかし、DEMにおける滑り摩擦力は粒子の接線方向に働く力としてモデル化されるため、例えば表面粗さの凸部が粒子に与える力とは異なる方向に力が働くことになる。そのため、特に表面粗さが粒子の大きさに対して同等、もしくは大きい場合には、滑り摩擦力だけでは表面粗さの影響を正確に表すことは困難なものとなる。   However, when the surface of the sleeve is provided with a surface roughness, such as a developing roller used in electrophotography, it is necessary to consider the surface roughness because the state of particle transfer varies depending on the size and shape of the surface roughness. is there. In order to realize this with a conventional DEM, a method using a large value as a friction coefficient of sliding friction is employed. However, since the sliding friction force in the DEM is modeled as a force acting in the tangential direction of the particles, for example, the force acts in a direction different from the force that the convex portion of the surface roughness gives to the particles. Therefore, particularly when the surface roughness is equal to or larger than the particle size, it is difficult to accurately represent the influence of the surface roughness only by the sliding frictional force.

本発明は、上記の問題点を鑑み、部材の表面粗さの設定を行い、設定した表面粗さの幾何形状を考慮した部材と接触する粒子の挙動の解析を可能にする情報処理技術を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems, the present invention provides an information processing technique for setting the surface roughness of a member and analyzing the behavior of particles in contact with the member considering the set surface roughness geometry. The purpose is to do.

本発明に係る情報処理装置は、
可動部材の物性値を含むデータを格納する部材データ格納部と、前記可動部材を有する容器内に収められる粒子の物性データを含む粒子データ格納部とを有し、各データ格納部から読み出したデータに基づいて、前記可動部材と接触する前記粒子の挙動を演算する情報処理装置であって、
前記可動部材の表面粗さとして凹凸の間隔と高さのデータを表面粗さデータ格納部に設定するデータ設定手段と、
前記部材データ格納部及び前記粒子データ格納部から読み出したデータに基づいて、前記粒子と前記可動部材との間の相対的な位置データを算出する相対位置算出手段と、
前記相対位置算出手段により算出された位置データと、前記表面粗さデータ格納部に設定されている凹凸の間隔と高さのデータと、に基づいて、前記粒子と接触する凹凸部を算出する接触位置算出手段と、
前記接触位置算出手段により算出された前記粒子と接触する前記凹凸部における接触力を求め、前記接触力の作用による前記粒子の挙動を演算する演算手段とを備えることを特徴とする。
An information processing apparatus according to the present invention includes:
Data read from each data storage unit, including a member data storage unit that stores data including physical property values of the movable member, and a particle data storage unit that includes physical property data of particles contained in the container having the movable member Based on the information processing apparatus for calculating the behavior of the particles in contact with the movable member,
Data setting means for setting the data of the unevenness interval and height as the surface roughness of the movable member in the surface roughness data storage unit;
Relative position calculation means for calculating relative position data between the particles and the movable member based on the data read from the member data storage unit and the particle data storage unit;
Contact for calculating the concavo-convex portion in contact with the particles based on the position data calculated by the relative position calculation means and the data of the concavo-convex interval and height set in the surface roughness data storage unit. Position calculating means;
And calculating means for calculating a behavior of the particles by the action of the contact force by obtaining a contact force at the uneven portion that contacts the particles calculated by the contact position calculating means.

本発明によれば、部材の表面粗さの設定を行い、設定した表面粗さの幾何形状を考慮した部材と接触する粒子の挙動の解析が可能になる。   According to the present invention, it is possible to set the surface roughness of a member and analyze the behavior of particles in contact with the member considering the set surface roughness geometry.

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を添付図面の参照により説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本実施形態においては、2次元断面内に粒子と表面粗さを有する部材が配された場合の粒子挙動計算を例として説明しているが、3次元的な粒子の挙動に関しても同様の3次元モデルを用いることにより解析は可能である。また、図4に示すように、表面粗さを有する部材は直線形状であるとし、部材401の表面に、表面粗さの間隔λと高さaで定義される二等辺三角形405a〜405dの繰り返しで表面粗さが表されるとする。また、部材情報として、部材の一方の端点を基準点402と定義し、基準点402から数えた凹凸の数を凹凸番号と定義する。更に、部材の接線方向の単位ベクトルUt403、法線方向の単位ベクトルUn404を定義し、凹凸部は単位法線ベクトルUnの向きに設定するものとする。   In the present embodiment, the particle behavior calculation in the case where a member having particles and surface roughness is arranged in a two-dimensional cross section is described as an example, but the same three-dimensional behavior also applies to three-dimensional particle behavior. Analysis is possible by using a model. Further, as shown in FIG. 4, the member having the surface roughness is assumed to have a linear shape, and isosceles triangles 405a to 405d defined by the surface roughness interval λ and the height a are repeated on the surface of the member 401. The surface roughness is expressed as Further, as the member information, one end point of the member is defined as a reference point 402, and the number of unevenness counted from the reference point 402 is defined as an unevenness number. Further, a unit vector Ut403 in the tangential direction of the member and a unit vector Un404 in the normal direction are defined, and the concavo-convex part is set in the direction of the unit normal vector Un.

(粒子挙動解析プログラムの構成)
図1(a)は、粒子挙動解析を実行する情報処理装置(以下、「粒子挙動解析装置」ともいう)において解析を実行する粒子挙動解析プログラムモジュールの構成を示す図である。粒子挙動解析プログラムモジュールとハードウエア資源(例えば、図2のCPU200)とが協働して、具体的な処理を実行する手段(制御部100、粒子と表面粗さを持つ部材との作用力計算部115等)が構築される。
(Configuration of particle behavior analysis program)
FIG. 1A is a diagram showing a configuration of a particle behavior analysis program module that executes analysis in an information processing device that executes particle behavior analysis (hereinafter also referred to as “particle behavior analysis device”). Means (control unit 100, acting force between particles and surface roughness member) for executing specific processing in cooperation with particle behavior analysis program module and hardware resource (for example, CPU 200 in FIG. 2) Part 115) is constructed.

制御部100は、粒子挙動解析処理の全体を制御する。初期条件設定部111は、粒子の初期配置や半径、比重などの物性値、解析領域を構成する部材の形状、寸法、位置、並びに時間ステップなどの計算条件の設定を行う。   The control unit 100 controls the entire particle behavior analysis process. The initial condition setting unit 111 sets the initial conditions of particles, physical property values such as radius and specific gravity, and the calculation conditions such as the shape, size, position, and time step of the members constituting the analysis region.

更に、初期条件設定部111は、更に、表面粗さの有無、表面粗さの間隔と高さ、部材のどちらの面に表面粗さを定義するかなど、部材の表面粗さに関する情報を設定することが可能である。   Further, the initial condition setting unit 111 further sets information on the surface roughness of the member, such as whether or not the surface roughness is present, the interval and height of the surface roughness, and which surface of the member is to define the surface roughness. Is possible.

粒子同士の作用力計算部112は、2粒子間の作用力である接触力の計算を行う。粒子と部材との作用力計算部113は、粒子と、粒子に関連して配された容器壁などの部材間の作用力である接触力の計算を行う。粒子に働く外力の計算部114は、粒子に作用する重力、磁気力、静電気力などの外力の計算を行う。粒子の変位計算部116は、粒子に働く力をもとに運動方程式を解き、粒子の速度と変位の計算を行う。粒子挙動表示部117は、各時間の粒子と部材の位置を表示する。   The acting force calculation unit 112 between particles calculates a contact force that is an acting force between two particles. The acting force calculation unit 113 between the particles and the member calculates a contact force that is an acting force between the particles and a member such as a container wall arranged in association with the particles. The external force calculator 114 acting on the particles calculates external forces such as gravity, magnetic force and electrostatic force acting on the particles. The particle displacement calculation unit 116 solves the equation of motion based on the force acting on the particle, and calculates the velocity and displacement of the particle. The particle behavior display unit 117 displays the positions of particles and members at each time.

粒子同士の作用力計算部112と粒子と部材との作用力計算部113では、2つの物体間の接触距離δを定義し、その距離を用いて接触/非接触の判定、並びに接触距離、接線変位、相対速度で決まる接触力の計算を行う。このとき部材の幾何情報は、一般に、2次元解析では直線や円弧、3次元解析では平面や円筒、球などで定義する場合が多く用いられる。   The particle-to-particle action force calculation unit 112 and the particle-to-member action force calculation unit 113 define a contact distance δ between two objects, and use the distance to determine contact / non-contact, as well as contact distance and tangent. Calculate contact force determined by displacement and relative speed. At this time, in many cases, the geometric information of the member is generally defined by a straight line, a circular arc, a three-dimensional analysis, a plane, a cylinder, a sphere, or the like.

粒子と表面粗さを持つ部材との作用力の計算部115は、各粒子の位置に基づき、粒子の最近接近傍にある表面粗さを表す凹凸部の位置を求め、それと粒子との作用力の計算を行う。   Based on the position of each particle, the calculation unit 115 for the acting force between the particle and the member having the surface roughness obtains the position of the concavo-convex portion representing the surface roughness in the vicinity of the particle, and the acting force between it and the particle Perform the calculation.

粒子同士の作用力計算部112から粒子の変位計算部116の処理を繰り返すことにより、各時間の粒子の挙動を求めることができる。   By repeating the processing of the particle force calculator 112 to the particle displacement calculator 116, the behavior of the particles at each time can be obtained.

次に、本実施形態の特徴となる処理を実行する粒子と表面粗さを持つ部材との作用力の計算部(以下、「粒子部材作用力計算部」という)115について、図1(b)、及び図2〜3、図5を参照して説明する。   Next, an operation force calculation unit 115 (hereinafter referred to as a “particle member operation force calculation unit”) 115 between the particles that execute the processing characteristic of the present embodiment and a member having a surface roughness will be described with reference to FIG. A description will be given with reference to FIGS.

図1(b)は粒子部材作用力計算部115を構成する処理部の構成を示す図であり、粒子部材作用力計算部115は、「接触可能性のある凹凸部の設定部118」と「凹凸部と粒子の接触計算部119」とを有する。   FIG. 1B is a diagram illustrating a configuration of a processing unit that constitutes the particle member acting force calculation unit 115. The particle member acting force calculation unit 115 includes “a concavo-convex part setting unit 118 that can be contacted” and “ It has an uneven part and a particle contact calculation part 119 ”.

接触可能性のある凹凸部の設定部118は、粒子と部材の相対位置に基づき、粒子の最近接近傍にある凹凸部の位置を定義する。図5(a)は粒子と部材の相対的な位置の算出を説明する図であり、図5(b)は接触可能性のある凹凸部の定義を説明する図である。   The setting part 118 of the uneven part with a possibility of contact defines the position of the uneven part in the vicinity of the closest particle based on the relative position of the particle and the member. FIG. 5A is a diagram for explaining the calculation of the relative positions of the particles and the members, and FIG. 5B is a diagram for explaining the definition of the concavo-convex portion that may be contacted.

図5(a)に示すように部材の基準点402から粒子501までの距離Xを求め、粒子の最近接にある凹凸部の凹凸番号nを以下の式(1)で求める。   As shown in FIG. 5A, the distance X from the reference point 402 of the member to the particle 501 is determined, and the unevenness number n of the unevenness portion closest to the particle is determined by the following equation (1).

n=int(X/λ)+1 ・・・(1)
ここでintは括弧内の値の整数値を取り出す関数である。
n = int (X / λ) +1 (1)
Here, int is a function for extracting an integer value in the parentheses.

λは、表面粗さの間隔(例えば、凸部の間隔)を示す。   λ represents a surface roughness interval (for example, an interval between convex portions).

粒子と接触する可能性のある凹凸部として、(1)式により求めた凹凸番号nの凹凸部502a、及びその前後にある凹凸番号n+1の凹凸部502bと凹凸番号n−1の凹凸部502cの座標を定義する。   As the concavo-convex portions that may come into contact with the particles, the concavo-convex portion 502a with the concavo-convex number n obtained by the equation (1), and the concavo-convex portion 502b with the concavo-convex number n + 1 and the concavo-convex portion 502c with the concavo-convex number n-1 before and after that Define coordinates.

具体的には、部材を表す方程式と基準点402の座標、部材のどの面に凹凸部を定義するか、基準点からの距離X、表面粗さの間隔λと高さaを基に、点503等の表面粗さをモデル化した三角形を構成する各頂点の座標を求める。   Specifically, based on the equation representing the member and the coordinates of the reference point 402, on which surface of the member the uneven portion is defined, the distance X from the reference point, the surface roughness interval λ and the height a The coordinates of the vertices constituting the triangle modeling the surface roughness such as 503 are obtained.

凹凸部と粒子の接触計算部119は、粒子と部材の接触計算として、接触可能性のある凹凸部の設定部118で定義した3つの凹凸部502a〜502cと粒子の接触判定及び接触力の計算を行う。これは、通常の離散要素法(DEM)と同様の手法を用いて、接線方向及び法線方向に接触力をモデル化すればよい。   The unevenness / particle contact calculation unit 119 calculates the contact between the three unevenness portions 502a to 502c defined by the setting portion 118 of the unevenness with possibility of contact and the calculation of the contact force as the contact calculation between the particle and the member. I do. This may be achieved by modeling the contact force in the tangential direction and the normal direction using a method similar to the ordinary discrete element method (DEM).

図2は、粒子挙動解析装置の構成を示す図である。本装置は、図2に示すように、CPU200、RAM201、表示装置202、入力部203、外部記憶装置204及びバス205とを備える構成となっている。   FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the particle behavior analysis apparatus. As shown in FIG. 2, this apparatus includes a CPU 200, a RAM 201, a display device 202, an input unit 203, an external storage device 204, and a bus 205.

RAM201は、プログラム格納部201a、計算条件データ格納部201b、粒子データ格納部201c、部材データ格納部201d、表面粗さデータ格納部201eを備えている。更に、RAM201は、基準点から粒子までの距離データ格納部201f、最近接の凹凸番号データ格納部201g、接触可能性のある凹凸部データ格納部201h、粒子に働く力データ格納部201iとを備えている。   The RAM 201 includes a program storage unit 201a, a calculation condition data storage unit 201b, a particle data storage unit 201c, a member data storage unit 201d, and a surface roughness data storage unit 201e. Further, the RAM 201 includes a distance data storage unit 201f from the reference point to the particle, a nearest unevenness number data storage unit 201g, a possibly uneven surface data storage unit 201h, and a force data storage unit 201i acting on the particles. ing.

各部の構成を詳述すると、CPU201は、中央処理装置であり、バス201を介して接続された上記各部を制御することが可能である。   The configuration of each unit will be described in detail. The CPU 201 is a central processing unit, and can control the above-described units connected via the bus 201.

RAM201の各格納部201a〜201dには、図1に示したプログラムモジュール(111〜119)、計算条件データ、粒子データ、部材データが格納される。また、RAM201の各格納部201e〜201iには、表面粗さデータ、基準点から粒子までの距離データ、最近接の凹凸番号データ、接触可能性のある凹凸部データ、粒子に働く力データがそれぞれ格納される。   The storage units 201a to 201d of the RAM 201 store the program modules (111 to 119), calculation condition data, particle data, and member data shown in FIG. Each of the storage units 201e to 201i of the RAM 201 has surface roughness data, distance data from the reference point to the particle, nearest unevenness number data, unevenness data with possibility of contact, and force data acting on the particles. Stored.

表示装置202は、ディスプレイやプリンタ等から構成され、CPU201の制御により表示すべきデータを表示することが可能である。入力部203は、キーボードやマウス等から構成され、外部からの入力データを装置内に入力することが可能である。外部記憶装置204は、ハードディスク等で構成されており、各種データを記憶することが可能である。   The display device 202 includes a display, a printer, and the like, and can display data to be displayed under the control of the CPU 201. The input unit 203 includes a keyboard, a mouse, and the like, and can input external input data into the apparatus. The external storage device 204 is composed of a hard disk or the like, and can store various data.

ここで、RAM201に格納される各データの内容として、計算条件データとは、時間ステップ、計算実時間など、計算条件に関する値を含むデータである。粒子データとは、各粒子の位置座標、速度、半径、質量、ヤング率や摩擦係数などの物性値を含むデータである。部材データとは、容器壁などの部材の位置、形状や寸法、部材が移動する場合の速度情報、ヤング率や摩擦係数などの物性値を含むデータである。表面粗さデータとは、部材の表面粗さ有無、表面粗さの凹凸部の間隔と高さ、表面粗さを表す凹凸形状の種類、部材のどちらの面に粗さがあるかの情報、部材の基準点の座標などを含むデータである。基準点から粒子までの距離データは、指定された粒子から基準点までの距離に関するデータである。また、最近接の凹凸番号データは、粒子に最も近い凹凸部の番号のデータであり、具体的には式(1)で求められる値である。接触可能性のある凹凸部データは、粒子と接触する可能性のある3つの凹凸部の位置データであり、本実施形態では3つの三角形を構成する座標の位置データとして定義される。粒子に働く力データは、各粒子に働く接触力、重力などの合力として求められる値である。   Here, as the contents of each data stored in the RAM 201, the calculation condition data is data including a value related to the calculation condition such as a time step and a calculation actual time. The particle data is data including physical coordinates such as position coordinates, velocity, radius, mass, Young's modulus, and friction coefficient of each particle. The member data is data including physical properties such as the position, shape and dimensions of a member such as a container wall, speed information when the member moves, Young's modulus and friction coefficient. Surface roughness data is the presence or absence of the surface roughness of the member, the interval and height of the unevenness portion of the surface roughness, the type of uneven shape representing the surface roughness, information on which surface of the member has roughness, Data including the coordinates of the reference point of the member. The distance data from the reference point to the particle is data relating to the distance from the designated particle to the reference point. Further, the nearest unevenness number data is data of the number of the unevenness closest to the particle, and is specifically a value obtained by Expression (1). The concavo-convex part data that can be contacted is position data of three concavo-convex parts that may come into contact with the particle, and is defined as position data of coordinates constituting three triangles in this embodiment. The force data acting on the particles is a value obtained as a resultant force such as contact force and gravity acting on each particle.

図3は、粒子と表面粗さを持つ部材との作用力の計算部(粒子部材作用力計算部)115における処理の流れを説明するフローチャートである。以下、図3及び図5を参照して粒子と表面粗さを持つ部材との作用力計算を行う処理の流れを説明する。本処理は、CPU200の全体的な制御の下、制御部100、粒子部材作用力計算部115(接触可能性のある凹凸部の設定部118、凹凸部と粒子の接触計算部119)により実行される。   FIG. 3 is a flowchart for explaining the flow of processing in the acting force calculation unit (particle member acting force calculation unit) 115 between particles and a member having surface roughness. Hereinafter, the flow of processing for calculating the acting force between the particles and the member having the surface roughness will be described with reference to FIGS. 3 and 5. This process is executed by the control unit 100, the particle member acting force calculation unit 115 (the uneven portion setting unit 118 that may be contacted, the uneven portion and particle contact calculation unit 119) under the overall control of the CPU 200. The

具体的には、接触可能性のある凹凸部の設定部118は、以下に説明するステップS301〜S303を実行する。   Specifically, the setting unit 118 of the concavo-convex part that may be contacted executes steps S301 to S303 described below.

まず、ステップS301において、粒子データ201cと表面粗さデータ201eを基に、基準点402から粒子501までの相対的な距離X(図5)を計算する。そして、基準点402から粒子501までの距離Xを距離データ格納部201fに格納する。   First, in step S301, a relative distance X (FIG. 5) from the reference point 402 to the particle 501 is calculated based on the particle data 201c and the surface roughness data 201e. Then, the distance X from the reference point 402 to the particle 501 is stored in the distance data storage unit 201f.

次に、ステップS302で、基準点から粒子までの距離データ201fと表面粗さデータ201eをもとに、粒子との最近接位置にある凹凸部の凹凸番号nを式(1)を用いて算出し、最近接の凹凸番号データ201gに格納する。   Next, in step S302, based on the distance data 201f from the reference point to the particle and the surface roughness data 201e, the uneven number n of the uneven portion at the closest position to the particle is calculated using Equation (1). And stored in the nearest unevenness number data 201g.

ステップS303で、最近接の凹凸番号データ201gと表面粗さデータ201eを基に、粒子501と接触する可能性のある3つの凹凸部502a〜cの各頂点座標を求め、接触可能性のある凹凸部データ201hに格納する。   In step S303, based on the nearest unevenness number data 201g and surface roughness data 201e, the vertex coordinates of the three uneven portions 502a to 502c that may come into contact with the particle 501 are obtained, and the unevenness that may be contacted. Stored in the copy data 201h.

例えば、図5(b)に示す粒子と接触可能性のある点503の座標は、(2)式で求めることができる。   For example, the coordinates of the point 503 that may come into contact with the particles shown in FIG. 5B can be obtained by equation (2).

点503の座標=Pの座標+(n+0.5)λUt+aUn ・・・(2)
次に、凹凸部と粒子の接触計算部119は、以下に説明するステップS304の処理を実行する。
Point 503 coordinate = P coordinate + (n + 0.5) λUt + aUn (2)
Next, the uneven | corrugated | grooved part and particle | grain contact calculation part 119 performs the process of step S304 demonstrated below.

ステップS304において、粒子データ201cと接触可能性のある凹凸部データ201hをもとに、粒子501と3つの凹凸部502a〜502cの接触判定及び接触力の計算を離散要素法(DEM)に基づいて行う。そして、求めた接触力の値を粒子に働く力データ201iに足し合わせる。   In step S304, based on the irregularity data 201h that may be in contact with the particle data 201c, the contact determination between the particle 501 and the three irregularities 502a to 502c and the calculation of the contact force are based on the discrete element method (DEM). Do. Then, the obtained contact force value is added to the force data 201i acting on the particles.

ステップS305において、次の粒子がある場合(S305−Yes)、処理をステップS301に戻し、同様の処理を繰り返す。次の粒子がない場合(S305−No)は、処理を終了する。   In step S305, when there is the next particle (S305-Yes), the process returns to step S301, and the same process is repeated. If there is no next particle (S305-No), the process ends.

粒子部材作用力計算部115の処理の特徴は、部材の表面粗さをモデル化し、凹凸の間隔と、凹凸の高さを設定するだけで、表面粗さをもつ部材と粒子との接触判定及び接触力の計算を行うことができることである。   The characteristics of the processing of the particle member acting force calculation unit 115 are to model the surface roughness of the member, and determine the contact between the member having the surface roughness and the particle only by setting the interval between the irregularities and the height of the irregularities. The contact force can be calculated.

計算例として、長さが1mmの部材の表面に、5μm間隔の表面粗さがある場合を例として、粒子の接触判定及び接触力の計算について説明する。   As an example of calculation, particle contact determination and contact force calculation will be described by taking as an example a case where the surface of a member having a length of 1 mm has a surface roughness of 5 μm intervals.

図4に示すように三角形の繰り返しで表面粗さを表すと考えると、三角形の数は200個になる。離散要素法(DEM)に基づいて接触計算を行うためには、部材を表す方程式が必要となることから、三角形を構成する頂点の座標データの設定を三角形の個数分だけ行わなければならない。また、200個の三角形との接触判定の計算も必要となる。   Assuming that the surface roughness is represented by repeating triangles as shown in FIG. 4, the number of triangles is 200. In order to perform contact calculation based on the discrete element method (DEM), an equation representing a member is required. Therefore, it is necessary to set coordinate data of vertices constituting a triangle by the number of triangles. In addition, it is necessary to calculate contact determination with 200 triangles.

しかしながら、本発明の実施形態に係る粒子部材作用力計算部115の処理を用いることにより、粒子と部材の相対位置から粒子と接触する可能性のある3つの三角形の位置が特定できる。そして、特定した3つの三角形と粒子との接触計算のみを行えば良いため、粒子の挙動を求めるための計算負荷を軽くすることができる。   However, by using the processing of the particle member acting force calculation unit 115 according to the embodiment of the present invention, the positions of three triangles that may come into contact with the particle can be specified from the relative positions of the particle and the member. Since only the contact calculation between the three specified triangles and the particles needs to be performed, the calculation load for determining the behavior of the particles can be reduced.

図14は、容器を構成する部材の表面に表面粗さがある場合とない場合について、計算結果に基づく粒子の搬送の様子を可視化した図である。図14において、直線状の部材の上にある4つの粒子が、図中右方向(x方向)への部材の移動に伴いΔt秒間に搬送される状態を示している。図14(a)は表面粗さがない場合、図14(b)は粒径の1/10の高さを持つ表面粗さがある場合、図14(c)は粒径の1/2の高さを持つ表面粗さがある場合を示している。   FIG. 14 is a diagram visualizing the state of particle transport based on the calculation results when the surface of the member constituting the container has and does not have surface roughness. FIG. 14 shows a state in which four particles on a linear member are transported in Δt seconds as the member moves in the right direction (x direction) in the drawing. 14A shows a case where there is no surface roughness, FIG. 14B shows a case where there is a surface roughness having a height of 1/10 of the particle size, and FIG. 14C shows a case where the surface roughness is 1/2. It shows a case where there is a surface roughness having a height.

図14(b)、図14(c)における表面粗さの間隔(λ)はともに粒径と同じとしている。また、全ての計算で表面粗さを除く全ての計算条件は同じに設定している。また、搬送距離を視覚的にわかりやすくするため、Δt秒間の部材の移動位置(L)を図中の点線で示している。   Both the surface roughness intervals (λ) in FIGS. 14B and 14C are the same as the particle diameter. In addition, all the calculation conditions except the surface roughness are set to be the same in all calculations. Further, in order to make the conveyance distance easy to understand visually, the movement position (L) of the member for Δt seconds is indicated by a dotted line in the figure.

表面粗さがない図14(a)では、粒子の搬送距離は部材の搬送距離(L)の約1/6であり、粒子は部材表面上で約(5L/6)滑っている。   In FIG. 14A in which there is no surface roughness, the transport distance of the particles is about 1/6 of the transport distance (L) of the member, and the particles slip about (5L / 6) on the surface of the member.

粒径の1/10の高さの表面粗さをつけた図14(b)では、表面粗さがない場合に比べて搬送距離が約倍(=約L/3)になるものの、粒子は部材表面上で約(2L/3)滑っている。   In FIG. 14B with a surface roughness that is 1/10 of the particle size, the transport distance is about twice (= L / 3) compared to the case where there is no surface roughness. It slips about (2L / 3) on the surface of the member.

一方、粒径の1/2の高さの表面粗さをつけた図14(c)では、粒子は部材と同じ搬送距離(L)となり、部材との間で滑りが発生しない。このように、本発明の実施形態では、部材表面の表面粗さの高さや間隔をモデル化し、粒子挙動の計算に反映することができるため、表面粗さの寸法や形状の違いを考慮した粒子の挙動を計算することが可能になる。   On the other hand, in FIG. 14C where the surface roughness is 1/2 the particle size, the particles have the same transport distance (L) as the member, and no slip occurs between the member. As described above, in the embodiment of the present invention, since the height and interval of the surface roughness of the member surface can be modeled and reflected in the calculation of the particle behavior, the particle considering the difference in the surface roughness size and shape It is possible to calculate the behavior of

これにより、特に部材の大きさが表面粗さの寸法に比べて大きい場合においても、表面粗さのデータを簡単に設定でき、しかも表面粗さを持つ部材と粒子の接触計算の負荷も軽減することができる。   This makes it possible to easily set the surface roughness data, especially when the size of the member is larger than the size of the surface roughness, and also reduces the contact calculation load between the member having the surface roughness and the particle. be able to.

また、本実施形態では、表面粗さの間隔と高さの値を設定できるため、例えば、JIS規格で定義されている種々の表面粗さにより粒子の挙動を計算することができる。この場合、表面粗さとしては、算術平均粗さRa、最大高さRy、十点平均粗さRz、凹凸の平均間隔Sm、局部山頂の平均間隔Sの値を用いることが可能である。これにより、実際の部材の実測データに対応した計算を評価することが可能になる。   In the present embodiment, since the surface roughness interval and height values can be set, for example, the behavior of particles can be calculated based on various surface roughnesses defined in JIS standards. In this case, as the surface roughness, values of arithmetic average roughness Ra, maximum height Ry, ten-point average roughness Rz, unevenness average interval Sm, and local peak sum average interval S can be used. Thereby, it becomes possible to evaluate the calculation corresponding to the actual measurement data of the member.

図14では、部材の形状が直線の例を説明しているが、部材の形状は直線に限定されずその他の形状についても本発明の実施形態を適用することは可能である。部材の形状に沿って、表面粗さの凹凸形状を定義することができるので、容器を構成する種々の形状の部材に適用することは可能である。例えば、図6に示すような破線で示す円弧状の部材601では、円弧に沿って凹凸形状602a〜602eを定義することで直線と同じ処理が可能となる。その際、凹凸番号の計算は式(1)ではなく、基準点402から粒子501までの角度θと、表面粗さの間隔に対応する角度θλを用いて、(3)式により求めることができる。   FIG. 14 illustrates an example in which the shape of the member is a straight line, but the shape of the member is not limited to a straight line, and the embodiment of the present invention can be applied to other shapes. Since the irregular shape of the surface roughness can be defined along the shape of the member, it can be applied to members of various shapes constituting the container. For example, an arc-shaped member 601 indicated by a broken line as shown in FIG. 6 can perform the same processing as a straight line by defining the uneven shapes 602a to 602e along the arc. At that time, the calculation of the unevenness number can be obtained not by the equation (1) but by the equation (3) using the angle θ from the reference point 402 to the particle 501 and the angle θλ corresponding to the surface roughness interval. .

n=int(θ/θλ)+1 ・・・(3)
ここでintは括弧内の値の整数値を取り出す関数である。
n = int (θ / θλ) +1 (3)
Here, int is a function for extracting an integer value in the parentheses.

また、上記の説明では、表面粗さの凹凸形状として二等辺三角形を用いてモデル化をしているが、例えば、図7(a)に示す不等辺三角形701や、図7(b)に示す円弧702で定義することも可能である。不等辺三角形の場合(図7(a))には、表面粗さの間隔(λ)と高さ(a)の情報に加えて、例えば、二辺の比(b1:b2)、偏心度合いを表す値(c1、c2)を設定することで実現可能である。これにより、実際に計測される表面粗さの形状に近い凹凸形状を選択することができる。尚、本発明の趣旨としては、表面粗さのモデル化のためには、二等辺三角形、不等辺三角形、円弧を例としているが、これに限定されるものでなく、表面粗さの間隔(λ)と高さ(a)を特定できる形状であればよい。   Further, in the above description, modeling is performed using an isosceles triangle as the uneven shape of the surface roughness, but for example, an inequilateral triangle 701 shown in FIG. 7A and an example shown in FIG. It can also be defined by an arc 702. In the case of an unequal side triangle (FIG. 7A), in addition to the information of the surface roughness interval (λ) and the height (a), for example, the ratio of two sides (b1: b2) and the degree of eccentricity are set. This can be realized by setting the values (c1, c2) to be expressed. Thereby, the uneven | corrugated shape close | similar to the shape of the surface roughness actually measured can be selected. For the purpose of modeling the surface roughness, an isosceles triangle, an unequal triangle, and an arc are taken as examples for the purpose of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and the surface roughness interval ( Any shape can be used as long as (λ) and height (a) can be specified.

また、上記の説明では2次元断面内で表面粗さを、間隔(λ)と高さ(a)によりモデル化する例を説明しているが、3次元の粒子挙動計算に対しても本発明の実施形態を適用することは可能である。この場合、表面粗さを3次元空間内で、三角柱形状や、円柱形状や視覚錐形状によりモデル化することが可能である。   In the above description, an example in which the surface roughness is modeled by the interval (λ) and the height (a) in the two-dimensional cross section is described, but the present invention is also applied to the three-dimensional particle behavior calculation. It is possible to apply the embodiment. In this case, the surface roughness can be modeled in a three-dimensional space by a triangular prism shape, a cylindrical shape, or a visual cone shape.

図7(c)は三角柱形状703、図7(d)は円柱形状704、図7(e)は、四角錐705により表面粗さをモデル化した例を示す図である。四角錐形状の場合(図7e)、xy平面の辺をそれぞれ異なる長さに定義することで、xy平面内で異なる表面粗さの間隔(λ1、λ2)に設定して表面粗さをモデル化することも可能である。   7C is a diagram showing an example in which the surface roughness is modeled by a triangular prism shape 703, FIG. 7D is a cylindrical shape 704, and FIG. 7E is a quadrangular pyramid 705. In the case of a quadrangular pyramid shape (FIG. 7e), by defining the sides of the xy plane to different lengths, the surface roughness is modeled by setting different surface roughness intervals (λ1, λ2) in the xy plane. It is also possible to do.

また、上記の例(図7(a)〜図7(e))では、表面粗さの高さを一定として説明しているが、例えば、表面粗さの高さを異なる高さ(例えば、図7(e)のa1、a2を参照)に設定してモデル化することも可能である。   In the above example (FIGS. 7A to 7E), the height of the surface roughness is described as being constant. For example, the height of the surface roughness is set to a different height (for example, It is also possible to model by setting (see a1 and a2 in FIG. 7E).

また、上記の説明では部材が移動する場合の処理について言及していないが、各時間における基準点座標や、単位法線ベクトルや単位接線ベクトルなどを、部材の速度情報などに基づき更新すれば良い。これにより、粒子と接触する部材が粒子との相互作用力によって逐次移動する場合についても本発明は適用可能である。   In the above description, the process when the member moves is not mentioned, but the reference point coordinates at each time, the unit normal vector, the unit tangent vector, and the like may be updated based on the velocity information of the member. . As a result, the present invention can also be applied to the case where the member in contact with the particles sequentially moves due to the interaction force with the particles.

(電子写真方式の画像形成装置への適用)
次に、本発明の実施形態の具体的な適用例の1つとして、電子写真方式の画像形成装置(以下、単に「画像形成装置」という)の現像部における現像剤挙動解析について説明する。
(Application to electrophotographic image forming devices)
Next, as one specific application example of the embodiment of the present invention, a developer behavior analysis in a developing unit of an electrophotographic image forming apparatus (hereinafter simply referred to as “image forming apparatus”) will be described.

図13は、画像形成装置における現像部の構成を概略的に説明する図である。図中、1311は感光体ドラム、1312は現像装置、1313は転写部材、1314はクリーニング装置、1315は帯電部材である。現像装置1312内には現像剤であるトナーを感光体ドラム1311に搬送するための現像ローラ1316が装備されている。現像ローラ1316の表面は、トナーを安定に搬送するために、表面粗さが設けられている。本発明を適用することにより、現像ローラの物性や寸法、表面粗さの細かさ(間隔や高さ)などを変えたときの現像剤の搬送状態を計算機で予測することができる。そして、この解析結果は現像装置構成の設計等に活用することができる。   FIG. 13 is a diagram schematically illustrating the configuration of the developing unit in the image forming apparatus. In the figure, 1311 is a photosensitive drum, 1312 is a developing device, 1313 is a transfer member, 1314 is a cleaning device, and 1315 is a charging member. In the developing device 1312, a developing roller 1316 for transporting toner as a developer to the photosensitive drum 1311 is provided. The surface of the developing roller 1316 is provided with a surface roughness in order to stably convey the toner. By applying the present invention, it is possible to predict with a computer the developer conveyance state when the physical properties and dimensions of the developing roller, the fineness of the surface roughness (interval and height), and the like are changed. The analysis result can be used for designing the developing device configuration.

本実施形態によれば、部材の表面に表面粗さがある場合について、表面粗さの設定を行い、設定した表面粗さの幾何形状(間隔、高さ)を考慮した部材と接触する粒子の挙動の解析が可能になる。   According to the present embodiment, in the case where the surface of the member has surface roughness, the surface roughness is set, and the particles that come into contact with the member in consideration of the set surface roughness geometric shape (interval, height) Analysis of behavior becomes possible.

また、粒子の挙動解析の結果に基づき表面粗さが設定された可動部材により現像剤の搬送が可能な現像装置を備える画像形成装置の提供が可能になる。   In addition, it is possible to provide an image forming apparatus including a developing device capable of transporting a developer by a movable member having a surface roughness set based on the result of particle behavior analysis.

(第2実施形態)
第1実施形態では、部材の表面粗さの形状として、同じ形状の凹凸部の繰り返しにより表面粗さをモデル化している。実際の部材の表面は、凹凸の高さや間隔にばらつきがあり、第1実施形態ではこのばらつきを考慮することができない。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, as the shape of the surface roughness of the member, the surface roughness is modeled by repeating uneven portions having the same shape. The actual surface of the member has variations in the height and interval of the unevenness, and this variation cannot be taken into consideration in the first embodiment.

本実施形態では、表面粗さを、部材表面内で周期的に繰り返していると仮定し、寸法や形状の異なる1つ以上の凹凸部を基準領域内で定義し、その基準領域が部材表面で繰り返されているとして、ばらつきをモデル化している。   In this embodiment, it is assumed that the surface roughness is periodically repeated in the member surface, and one or more uneven portions having different dimensions and shapes are defined in the reference region, and the reference region is defined on the member surface. The variation is modeled as being repeated.

更に、接触計算においては、粒子と部材の相対位置に基づき、粒子と近接する基準領域を求め、基準領域に対する粒子の位置情報を求め、それを用いて粒子の接触力を求める方法を用いている。これにより、表面粗さの間隔や高さ、形状にばらつきがある場合の接触力の計算を可能にしている。   Further, in the contact calculation, a method is used in which a reference area close to the particle is obtained based on the relative position between the particle and the member, the position information of the particle with respect to the reference area is obtained, and the contact force of the particle is obtained using the information. . This makes it possible to calculate the contact force when there are variations in the surface roughness interval, height, and shape.

以下、本発明の第2実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、第2実施形態の構成は、第1実施形態と基本的に同じであるので、重複する内容については説明を省略する。また、モデル化の例としては、第1実施形態で説明した例と同様に2次元断面内に粒子と、ばらつきのある表面粗さを有する部材と、が配された場合を代表例として説明する。尚、本実施形態の趣旨は、2次元断面内でモデル化した例に限定するものではなく、第1実施形態の図7(c)〜図7(e)で説明したように3次元のモデル化に対しても同様に適用することは可能である。   Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Since the configuration of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment, the description of the overlapping contents is omitted. Further, as an example of modeling, a case where particles and a member having a varying surface roughness are arranged in a two-dimensional cross section as in the example described in the first embodiment will be described as a representative example. . Note that the gist of the present embodiment is not limited to an example modeled in a two-dimensional section, but a three-dimensional model as described in FIGS. 7C to 7E of the first embodiment. The same can be applied to the conversion.

図8(a)は基準領域(x方向に基準長をLとした領域)内に構成される表面粗さのモデル化を例示する図である。図8(a)に示すように、長さLの基準領域内には表面粗さの間隔(λ1〜λ4)と高さ(a1〜a4)が異なる4つの二等辺三角形801a〜801dにより、基準領域内の表面粗さがモデル化されている。また、4つの二等辺三角形の平均高さをanとする。   FIG. 8A is a diagram exemplifying the modeling of the surface roughness configured in the reference region (region where the reference length is L in the x direction). As shown in FIG. 8A, a reference area having a length L includes four isosceles triangles 801a to 801d having different surface roughness intervals (λ1 to λ4) and heights (a1 to a4). The surface roughness within the region is modeled. In addition, the average height of the four isosceles triangles is defined as an.

図8(b)に示すように、表面粗さを有する部材は直線形状であるとし、部材401の表面に、図8(a)に示した基準領域内の4つの二等辺三角形801a〜801dが繰り返されているとする。また、基準点402から数えた基準領域の数を基準領域番号と定義する。更に、部材情報として、部材の接線方向の単位ベクトルUt403、法線方向の単位ベクトルUn404を定義し、二等辺三角形の凹凸部は単位法線ベクトルUnの向きにあるとする。   As shown in FIG. 8B, the member having the surface roughness is assumed to be linear, and on the surface of the member 401, four isosceles triangles 801a to 801d in the reference region shown in FIG. Suppose it is repeated. Further, the number of reference areas counted from the reference point 402 is defined as a reference area number. Further, as the member information, a unit vector Ut403 in the tangential direction of the member and a unit vector Un404 in the normal direction are defined, and the concavo-convex portion of the isosceles triangle is in the direction of the unit normal vector Un.

(粒子挙動解析プログラムの構成)
図16は、第2実施形態に係る粒子挙動解析を実行する情報処理装置において解析を実行する粒子挙動解析プログラムの構成を示す図である。図中のプログラムモジュールである、制御部100、粒子同士の作用力計算部112〜粒子挙動表示部117は、図1と同じであるため、ここでは説明を省略する。
(Configuration of particle behavior analysis program)
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration of a particle behavior analysis program that executes analysis in an information processing apparatus that executes particle behavior analysis according to the second embodiment. Since the control unit 100, the particle force acting force calculation unit 112 to the particle behavior display unit 117, which are program modules in the figure, are the same as those in FIG. 1, the description thereof is omitted here.

初期条件設定部1611は、粒子の計算条件や、部材の全体的な形状、寸法、位置などの計算条件などの設定を行う。更に、初期条件設定部1611は、基準長さ、表面粗さの間隔と高さの対する平均値とばらつき、部材のどちらの面に表面粗さを定義するかなど、部材の表面粗さに関する情報を更に設定することが可能である。   The initial condition setting unit 1611 sets particle calculation conditions, calculation conditions such as the overall shape, size, and position of the member. Further, the initial condition setting unit 1611 provides information on the surface roughness of the member, such as the reference length, the average value and variation of the surface roughness interval and height, and on which surface of the member the surface roughness is defined. Can be further set.

基準領域内の凹凸部の設定部1620は、基準長さ、表面粗さの間隔と高さの平均値とばらつきを表す値をもとに、基準領域内の凹凸部の数、各凹凸部の位置、間隔と長さを設定する。具体的には、基準長さを表面粗さの平均間隔で割った値を凹凸の数とし、また正規分布などに従うよう乱数を用いて、各凹凸部の間隔と高さを決定する。   The setting unit 1620 for the concavo-convex portion in the reference region is based on the reference length, the average value of the surface roughness interval and the height, and the value representing the variation, and the number of concavo-convex portions in the reference region, Set the position, spacing and length. Specifically, the value obtained by dividing the reference length by the average interval of the surface roughness is used as the number of irregularities, and a random number is used so as to follow a normal distribution or the like, and the intervals and heights of the irregularities are determined.

粒子同士の作用力計算部112〜粒子挙動表示部117の処理を繰り返すことにより、解析ステップの時間Δtごとに粒子の挙動を求めることができる。   By repeating the processing of the acting force calculation unit 112 to the particle behavior display unit 117 between the particles, the behavior of the particles can be obtained for each time Δt of the analysis step.

次に、第2実施形態の特徴となる処理を実行する粒子と表面粗さを持つ部材との作用力の計算部115について、詳しく説明する。
まずは、粒子と表面粗さを持つ部材との作用力の計算部の内容について、図1(b)及び図9〜11を参照して説明する。
Next, a detailed description will be given of the calculation unit 115 for the acting force between the particles that execute the processing that is the characteristic of the second embodiment and the member having the surface roughness.
First, the content of the calculation part of the acting force between the particles and the member having the surface roughness will be described with reference to FIG. 1B and FIGS.

粒子と表面粗さを持つ部材との作用力の計算部115を構成するプログラム構成は、図1(b)と同じ構成であるが、接触可能性のある凹凸部の設定部118の処理内容が異なるので、以下、具体的に説明する。   The program configuration constituting the calculation unit 115 of the acting force between the particles and the member having the surface roughness is the same as that of FIG. 1B, but the processing contents of the setting unit 118 of the uneven portion that may be contacted are the same. Since it is different, it will be specifically described below.

図9は、第2実施形態における粒子と部材の相対的な位置の算出及び接触可能性のある凹凸部を説明する図である。図9(a)に示すように、部材の基準点402から粒子501までの距離Xを求め、粒子501に対して最近接にある基準領域番号mを(4)式で求める。   FIG. 9 is a diagram for explaining the calculation of the relative positions of the particles and the members and the concavo-convex portions that may be contacted in the second embodiment. As shown in FIG. 9A, the distance X from the reference point 402 of the member to the particle 501 is obtained, and the reference region number m closest to the particle 501 is obtained by equation (4).

m=int(X/L)+1 ・・・(4)
ここでintは括弧内の値の整数値を取り出す関数である。
m = int (X / L) +1 (4)
Here, int is a function for extracting an integer value in the parentheses.

次に、粒子と接触する可能性のある凹凸部として、基準領域番号mの基準領域、及びその前後の基準領域(m−1、m+1)の位置を決定し、3つの領域内にある全12個の凹凸部801a〜801lの座標を定義する(図9(b))。具体的には、部材を表す方程式と基準点402の座標、部材のどの面に凹凸部を定義するか、基準点からの距離X、及び基準領域内の凹凸部の位置をもとに、三角形を構成する各頂点の座標を求めることができる。   Next, the positions of the reference region of the reference region number m and the reference regions (m−1, m + 1) before and after the reference region number m are determined as the concavo-convex portions that may come into contact with the particles. The coordinates of the uneven portions 801a to 801l are defined (FIG. 9B). Specifically, based on the equation representing the member and the coordinates of the reference point 402, on which surface of the member the uneven part is defined, the distance X from the reference point, and the position of the uneven part in the reference region Can be obtained.

凹凸部と粒子の接触計算部119は、接触可能性のある凹凸部の設定部118で定義した12個の凹凸部801a〜801lと粒子の接触判定及び接触力の計算を行う。これは、通常の離散要素法(DEM)と同様の手法を用いることにより算出することが可能である。   The concavo-convex part and particle contact calculation unit 119 performs contact determination and calculation of the contact force between the twelve concavo-convex parts 801a to 801l defined by the setting part 118 of the concavo-convex part that can be contacted. This can be calculated by using a method similar to a normal discrete element method (DEM).

図11は、粒子と表面粗さを持つ部材との作用力の計算部(粒子部材作用力計算部)115における処理の流れを説明するフローチャートである。以下、図11、図9及び装置構成を示す図10を参照して粒子と表面粗さを持つ部材との作用力計算を行う処理の流れを説明する。   FIG. 11 is a flowchart for explaining the flow of processing in the acting force calculator (particle member acting force calculator) 115 between the particles and the member having the surface roughness. Hereinafter, the flow of processing for calculating the acting force between particles and a member having surface roughness will be described with reference to FIGS. 11 and 9 and FIG. 10 showing the apparatus configuration.

本処理は、CPU200の全体的な制御の下、制御部100、粒子部材作用力計算部115(接触可能性のある凹凸部の設定部118、凹凸部と粒子の接触計算部119)により実行される。   This process is executed by the control unit 100, the particle member acting force calculation unit 115 (the uneven portion setting unit 118 that may be contacted, the uneven portion and particle contact calculation unit 119) under the overall control of the CPU 200. The

具体的には、接触可能性のある凹凸部の設定部118は、以下に説明するステップS301、S1101及びS303を実行する。   Specifically, the setting unit 118 for the concavo-convex portion that may be contacted executes steps S301, S1101, and S303 described below.

まず、ステップS301において、粒子データ201cと表面粗さデータ201eを基に、基準点402から粒子501までの距離X(図9)を計算し、基準点402から粒子までの距離Xを距離データ格納部201fに格納する。   First, in step S301, the distance X (FIG. 9) from the reference point 402 to the particle 501 is calculated based on the particle data 201c and the surface roughness data 201e, and the distance X from the reference point 402 to the particle is stored as distance data. Stored in the unit 201f.

次に、ステップS1101において、基準点402から粒子501までの距離データ201fと表面粗さデータ201eをもとに、粒子501に対する最近接位置にある基準領域の基準領域番号mを式(4)を用いて求める。そして、基準領域内の凹凸部データ格納部1001に格納する。   Next, in step S1101, based on the distance data 201f from the reference point 402 to the particle 501 and the surface roughness data 201e, the reference region number m of the reference region at the closest position to the particle 501 is expressed by Equation (4). Use to find. And it stores in the uneven | corrugated | grooved part data storage part 1001 in a reference | standard area | region.

ステップS303で、基準領域内の凹凸部データ1002と表面粗さデータ201e、基準領域内の凹凸部データ1001をもとに、粒子501と接触する可能性のある3つの基準領域を求める。そして、3つの基準領域内の12個の凹凸部801a〜801lの各頂点座標を求め、接触可能性のある凹凸部データ格納部201h(図10)に格納する。   In step S303, three reference regions that may come into contact with the particles 501 are obtained based on the uneven portion data 1002 and surface roughness data 201e in the reference region and the uneven portion data 1001 in the reference region. And each vertex coordinate of 12 uneven | corrugated | grooved parts 801a-801l in three reference area | regions is calculated | required, and it stores in the uneven | corrugated | grooved part data storage part 201h (FIG. 10) with a possibility of contact.

この際、粒子と接触可能性のある座標の算出は、第1実施形態で説明した(2)式により求めることが可能である。   At this time, the calculation of the coordinates that may come into contact with the particles can be obtained by the equation (2) described in the first embodiment.

次に、凹凸部と粒子の接触計算部119は、以下に説明するステップS304の処理を実行する。   Next, the uneven | corrugated | grooved part and particle | grain contact calculation part 119 performs the process of step S304 demonstrated below.

ステップS304において、粒子データ201cと接触可能性のある凹凸部データ201hをもとに、粒子501と12個の凹凸部801a〜801lの接触判定及び接触力の計算を離散要素法(DEM)に基づいて行う。そして、求めた接触力の値を粒子に働く力データ201iに足し合わせる。   In step S304, based on the irregularity data 201h that may contact the particle data 201c, the contact determination between the particle 501 and the twelve irregularities 801a to 801l and the calculation of the contact force are based on the discrete element method (DEM). Do it. Then, the obtained contact force value is added to the force data 201i acting on the particles.

ステップS305において、次の粒子がある場合(S305−Yes)、処理をステップS301に戻し、同様の処理を繰り返す。次の粒子がない場合(S305−No)は、処理を終了する。   In step S305, when there is the next particle (S305-Yes), the process returns to step S301, and the same process is repeated. If there is no next particle (S305-No), the process ends.

図15は、容器を構成する部材の表面粗さにばらつきがある場合における2次元断面内の粒子の搬送状態を可視化した図である。   FIG. 15 is a diagram visualizing the transport state of particles in a two-dimensional cross section when there is variation in the surface roughness of the members constituting the container.

図15において、直線状の部材の上にある4つの粒子が、図中右方向(x方向)への部材の移動に伴いΔt秒間に搬送される状態を示している。   FIG. 15 shows a state in which four particles on a linear member are transported in Δt seconds as the member moves in the right direction (x direction) in the figure.

この例は、粒子501の粒径の3/10の平均高さを持つ表面粗さがある場合を計算しており、表面粗さの平均間隔は粒径と同じにしている。また、表面粗さを除く計算条件は、図14と同じに設定している。また、搬送距離を視覚的にわかりやすくするため、Δt秒間の部材の移動位置(L)を図中の点線で示している。   In this example, a case where there is a surface roughness having an average height of 3/10 of the particle diameter of the particle 501 is calculated, and the average interval of the surface roughness is the same as the particle diameter. The calculation conditions excluding the surface roughness are set to be the same as those in FIG. Further, in order to make the conveyance distance easy to understand visually, the movement position (L) of the member for Δt seconds is indicated by a dotted line in the figure.

図15(a)の初期状態では4つの粒子がつながっているが、Δt秒後の移動位置では、図15(b)に示すように、粒子が接している表面粗さの高さの違いによって搬送状態にばらつきが見られる。すなわち、Δt秒間に粒子(1501、1502)と、粒子(1503、1504)とでは、搬送距離にばらつきが生じる。このように、本実施形態では表面粗さの高さや間隔のばらつきを考慮できるため、より具体的な条件を考慮した粒子の挙動計算が可能になる。   In the initial state of FIG. 15 (a), four particles are connected, but at the moving position after Δt seconds, as shown in FIG. 15 (b), due to the difference in height of the surface roughness with which the particles are in contact. Variations are observed in the transport state. That is, the transport distance varies between the particles (1501, 1502) and the particles (1503, 1504) in Δt seconds. As described above, in this embodiment, since the height of the surface roughness and the variation in the interval can be taken into account, it is possible to calculate the behavior of the particles in consideration of more specific conditions.

また、上記の説明では、基準領域内の凹凸形状は連結されている場合について説明しているが、必ずしもその必要はなく、凹凸形状同士が離れている場合にも本発明の実施形態は適用可能である。   Further, in the above description, the case where the concave and convex shapes in the reference region are connected is described, but this is not necessarily required, and the embodiment of the present invention can also be applied when the concave and convex shapes are separated from each other. It is.

例えば、図17(a)に示すように、基準領域内(L)を凹部(1701a、c)と凸部(1701b、d)によりモデル化し、凸部1701bと凸部1701dとの間に凹部1701cが介在するようなモデル化も可能である。   For example, as shown in FIG. 17A, the inside (L) of the reference region is modeled by the concave portions (1701a, c) and the convex portions (1701b, d), and the concave portion 1701c is formed between the convex portions 1701b and 1701d. It is also possible to model such that

また、接触計算においては、図17(b)に示すように、基準領域内において図中の斜線で示される凹凸部領域を定義しておき、係る領域に粒子が含まれるか否かにより接触計算を切り替えることも可能である。例えば、粒子が凹凸部領域内に含まれる場合(図17(b)中の1703a)には凹凸部との接触計算を行う。また、領域内に含まれない場合(図17(b)中の1703b)には凹凸部形状を定義する前の部材形状との接触計算を行うようにする。そして、両方の領域に粒子が含まれる場合(図17(b)中の1803c)には、両方のケース(1703a、1703b)の接触計算を行うことにより、凹凸部の位置が不規則な場合の接触計算を容易にすることが可能になる。   In the contact calculation, as shown in FIG. 17 (b), a concavo-convex region indicated by hatching in the drawing is defined in the reference region, and the contact calculation is performed depending on whether or not particles are included in the region. It is also possible to switch between. For example, when the particle is included in the uneven portion region (1703a in FIG. 17B), contact calculation with the uneven portion is performed. Further, when it is not included in the region (1703b in FIG. 17B), contact calculation with the member shape before defining the uneven portion shape is performed. If particles are included in both regions (1803c in FIG. 17B), the contact calculation of both cases (1703a, 1703b) is performed, and the position of the uneven portion is irregular. It becomes possible to make contact calculation easy.

上記の説明では、部材の形状が直線の場合を例として説明しているが、本発明の趣旨は、これに限定されるものでなく、容器を構成するいろいろな形状の部材に適用可能である。これを実現するためには、粒子挙動計算の座標系とは別に、基準領域の局所座標系を定義し、局所座標系の凹凸部座標を粒子挙動計算の座標系に写像する方法や、粒子の位置を局所座標系に逆写像することで容易に実現できる。   In the above description, the case where the shape of the member is a straight line is described as an example. However, the gist of the present invention is not limited to this, and can be applied to various shapes of members constituting the container. . In order to achieve this, apart from the coordinate system for particle behavior calculation, a local coordinate system for the reference region is defined, and the uneven coordinates of the local coordinate system are mapped to the coordinate system for particle behavior calculation. This can be easily realized by mapping the position back to the local coordinate system.

また、凹凸形状として二等辺三角形を用いているが、不等辺三角形や円弧で定義することも可能である。これにより、実際に計測される表面粗さの形状に近い凹凸形状を選択することができる。更には、三角柱形状や円柱形状、四角錐形状などで定義することで、3次元の粒子挙動計算に対しても適用可能である。また、上記に示した表面粗さの凹凸形状をモデル化するために、2種類以上の形状モデルを混在させることも可能である。これにより実際形状に近い表面粗さの形状を考慮することが可能になる。   In addition, although an isosceles triangle is used as the concavo-convex shape, it can also be defined by an unequal triangle or an arc. Thereby, the uneven | corrugated shape close | similar to the shape of the surface roughness actually measured can be selected. Furthermore, by defining a triangular prism shape, a cylindrical shape, a quadrangular pyramid shape, or the like, it can be applied to a three-dimensional particle behavior calculation. Further, in order to model the uneven shape having the surface roughness shown above, two or more types of shape models can be mixed. As a result, it is possible to consider the shape of the surface roughness close to the actual shape.

本実施形態によれば、部材の表面に表面粗さがある場合について、表面粗さの設定を行い、設定した表面粗さの幾何形状(間隔、高さ)を考慮した部材と接触する粒子の挙動の解析が可能になる。   According to the present embodiment, in the case where the surface of the member has surface roughness, the surface roughness is set, and the particles that come into contact with the member in consideration of the set surface roughness geometric shape (interval, height) Analysis of behavior becomes possible.

ここでは、表面粗さのばらつきを部材表面内で周期的に繰り返していると仮定し、寸法や形状の異なる複数の凹凸部を基準領域内でモデル化している。計算に際しては、表面粗さの平均間隔と高さの平均値、ばらつき(例えば、正規分布などに従って、表面粗さの間隔と高さを設定するための乱数)、基準長さを設定する。これらの値を設定することにより、部材表面全ての凹凸形状の位置を設定しなくても、ばらつきのある表面粗さの寸法や凹凸形状を考慮した部材と粒子の接触計算が可能となる。   Here, it is assumed that the variation in surface roughness is periodically repeated in the member surface, and a plurality of uneven portions having different dimensions and shapes are modeled in the reference region. In the calculation, the average value of the surface roughness average interval and height, the variation (for example, a random number for setting the interval and height of the surface roughness according to the normal distribution), and the reference length are set. By setting these values, it is possible to calculate contact between the member and the particle in consideration of the uneven surface roughness dimension and the uneven shape without setting the position of the uneven shape on the entire member surface.

(他の実施形態)
なお、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給することによっても、達成されることは言うまでもない。また、システムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
(Other embodiments)
Needless to say, the object of the present invention can also be achieved by supplying a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the above-described embodiments to a system or apparatus. Needless to say, this can also be achieved by the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus reading and executing the program code stored in the storage medium.

この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。   In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク,ハードディスク,光ディスク,光磁気ディスク,CD−ROM,CD−R,不揮発性のメモリカード,ROMなどを用いることができる。   As a storage medium for supplying the program code, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.

また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現される。また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態が実現される場合も含まれることは言うまでもない。   Further, the functions of the above-described embodiment are realized by executing the program code read by the computer. In addition, an OS (operating system) running on a computer performs part or all of actual processing based on an instruction of a program code, and the above-described embodiment is realized by the processing. Needless to say.

(a)は、粒子挙動解析を実行する粒子挙動解析プログラムモジュールの構成を示す図である。(b)は、粒子部材作用力計算部115を構成する処理部の構成を示す図である。(a) is a figure which shows the structure of the particle behavior analysis program module which performs a particle behavior analysis. (B) is a figure which shows the structure of the process part which comprises the particle member action force calculation part 115. FIG. 本発明の第1実施形態に係る情報処理装置(粒子挙動解析装置)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the information processing apparatus (particle behavior analysis apparatus) which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る粒子と表面粗さを持つ部材との作用力の計算部115における処理の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of a process in the calculation part 115 of the acting force of the particle | grains and member with surface roughness which concern on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る表面粗さを、間隔と高さのデータにより定義する一例を説明する図である。It is a figure explaining an example which defines the surface roughness which concerns on 1st Embodiment of this invention by the data of a space | interval and height. 第1実施形態における粒子と部材の相対的な位置の算出及び接触可能性のある凹凸部を説明する図である。It is a figure explaining the calculation of the relative position of the particle | grains and member in 1st Embodiment, and the uneven | corrugated | grooved part with a contact possibility. 本発明の第1実施形態に係る表面粗さを、間隔と高さのデータにより定義する一例を説明する図である。It is a figure explaining an example which defines the surface roughness which concerns on 1st Embodiment of this invention by the data of a space | interval and height. 本発明の実施形態に係る表面粗さの定義の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a definition of surface roughness concerning an embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る表面粗さの定義の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the definition of surface roughness concerning a 2nd embodiment of the present invention. 第2実施形態における粒子と部材の相対的な位置の算出及び接触可能性のある凹凸部を説明する図である。It is a figure explaining the uneven | corrugated | grooved part with calculation of the relative position of particle | grains and a member and contact possibility in 2nd Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る情報処理装置(粒子挙動解析装置)の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the information processing apparatus (particle behavior analysis apparatus) which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る粒子と表面粗さを持つ部材との作用力の計算部(粒子部材作用力計算部)115における処理の流れを説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the flow of the process in the calculation part (particle member action force calculation part) 115 of the action force of the particle | grains and member with surface roughness concerning 2nd Embodiment of this invention. 接触している2物体(1210、1220)の接触力を法線方向と接線方向に分離した離散要素モデルを例示する図である。It is a figure which illustrates the discrete element model which isolate | separated the contact force of the two objects (1210, 1220) which are contacting into the normal line direction and the tangential direction. 画像形成装置における現像部の構成を概略的に説明する図である。2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a developing unit in the image forming apparatus. FIG. 容器を構成する部材の表面に表面粗さがある場合とない場合について、計算結果に基づく粒子の搬送の様子を可視化した図である。It is the figure which visualized the mode of the conveyance of the particle | grains based on a calculation result about the case where the surface of the member which comprises a container has surface roughness. 容器を構成する部材の表面粗さにばらつきがある場合における2次元断面内の粒子の搬送状態を可視化した図である。It is the figure which visualized the conveyance state of the particle | grains in a two-dimensional cross section in case there exists dispersion | variation in the surface roughness of the member which comprises a container. 本発明の第2実施形態に係る粒子挙動解析を実行する情報処理装置において解析を実行する粒子挙動解析プログラムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the particle behavior analysis program which performs an analysis in the information processing apparatus which performs the particle behavior analysis which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る表面粗さの定義の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the definition of surface roughness concerning a 2nd embodiment of the present invention.

Claims (19)

可動部材の物性値を含むデータを格納する部材データ格納部と、前記可動部材を有する容器内に収められる粒子の物性データを含む粒子データ格納部とを有し、各データ格納部から読み出したデータに基づいて、前記可動部材と接触する前記粒子の挙動を演算する情報処理装置であって、
前記可動部材の表面粗さとして凹凸の間隔と高さのデータを表面粗さデータ格納部に設定するデータ設定手段と、
前記部材データ格納部及び前記粒子データ格納部から読み出したデータに基づいて、前記粒子と前記可動部材との間の相対的な位置データを算出する相対位置算出手段と、
前記相対位置算出手段により算出された位置データと、前記表面粗さデータ格納部に設定されている凹凸の間隔と高さのデータと、に基づいて、前記粒子と接触する凹凸部を算出する接触位置算出手段と、
前記接触位置算出手段により算出された前記粒子と接触する前記凹凸部における接触力を求め、前記接触力の作用による前記粒子の挙動を演算する演算手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。
Data read from each data storage unit, including a member data storage unit that stores data including physical property values of the movable member, and a particle data storage unit that includes physical property data of particles contained in the container having the movable member Based on the information processing apparatus for calculating the behavior of the particles in contact with the movable member,
Data setting means for setting the data of the unevenness interval and height as the surface roughness of the movable member in the surface roughness data storage unit;
Relative position calculation means for calculating relative position data between the particles and the movable member based on the data read from the member data storage unit and the particle data storage unit;
Contact for calculating the concavo-convex portion in contact with the particles based on the position data calculated by the relative position calculation means and the data of the concavo-convex interval and height set in the surface roughness data storage unit. Position calculating means;
An information processing apparatus comprising: an operation unit that obtains a contact force at the uneven portion in contact with the particle calculated by the contact position calculation unit and calculates a behavior of the particle by the action of the contact force.
前記設定手段は、前記凹凸の間隔と高さのデータにより特定される形状を前記可動部材上に複数設定することにより前記可動部材の表面粗さをモデル化することを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。   The said setting means models the surface roughness of the said movable member by setting multiple shapes on the said movable member specified by the data of the space | interval and height of the said unevenness | corrugation. The information processing apparatus described. 前記設定手段は、前記可動部材の表面を複数の領域に分割し、前記領域内に含まれる複数の凹凸形状に対して、異なる凹凸間隔と異なる高さのデータを設定して、前記表面粗さをモデル化することを特徴とする請求項1または2に記載の情報処理装置。   The setting means divides the surface of the movable member into a plurality of regions, sets data of different unevenness intervals and different heights for the plurality of uneven shapes included in the region, and the surface roughness The information processing apparatus according to claim 1, wherein the information processing apparatus is modeled. 前記設定手段は、前記可動部材の表面を複数の領域に分割し、前記領域内に凹凸形状を含まない領域と凹凸形状を含む領域とを設定して、前記表面粗さをモデル化することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の情報処理装置。   The setting unit divides the surface of the movable member into a plurality of regions, sets a region that does not include the uneven shape and a region that includes the uneven shape in the region, and models the surface roughness. The information processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the information processing apparatus is characterized in that: 前記接触位置算出手段は、前記相対位置算出手段が算出する位置データに基づいて、前記粒子が前記凹凸形状を含む第1領域内に位置するか、前記凹凸形状を含まない第2領域内に位置するか、または、前記第1及び第2領域の双方に位置するかを判定することを特徴とする請求項1または4に記載の情報処理装置。   The contact position calculating means is based on the position data calculated by the relative position calculating means, and the particles are located in a first region including the uneven shape or in a second region not including the uneven shape. 5. The information processing apparatus according to claim 1, wherein the information processing apparatus determines whether or not it is located in both of the first and second regions. 前記演算手段は、前記接触位置算出手段の判定に基づいて、前記接触力の算出を切り替えることを特徴とする請求項1または5に記載の情報処理装置。   The information processing apparatus according to claim 1, wherein the calculation unit switches calculation of the contact force based on determination by the contact position calculation unit. 前記表面粗さの高さのデータには、算術平均粗さRa、最大高さRy、十点平均粗さRzの少なくともいずれか1つが含まれることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の情報処理装置。 7. The surface roughness height data includes at least one of arithmetic average roughness Ra, maximum height Ry, and ten-point average roughness Rz. The information processing apparatus according to item 1. 前記表面粗さの間隔のデータには、凹凸の平均間隔Sm、局部山頂の平均間隔Sの少なくともいずれか1つが含まれることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の情報処理装置。   The information according to any one of claims 1 to 6, wherein the data of the surface roughness interval includes at least one of an average interval Sm of unevenness and an average interval S of local peaks. Processing equipment. 可動部材の物性値を含むデータを格納する部材データ格納部と、前記可動部材を有する容器内に収められる粒子の物性データを含む粒子データ格納部とを有し、各データ格納部から読み出したデータに基づいて、前記可動部材と接触する前記粒子の挙動を演算する情報処理装置における情報処理方法であって、
前記可動部材の表面粗さとして凹凸の間隔と高さのデータを表面粗さデータ格納部に設定するデータ設定工程と、
前記部材データ格納部及び前記粒子データ格納部から読み出したデータに基づいて、前記粒子と前記可動部材との間の相対的な位置データを算出する相対位置算出工程と、
前記相対位置算出工程により算出された位置データと、前記表面粗さデータ格納部に設定されている凹凸の間隔と高さのデータと、に基づいて、前記粒子と接触する凹凸部を算出する接触位置算出工程と、
前記接触位置算出工程により算出された前記粒子と接触する前記凹凸部における接触力を求め、前記接触力の作用による前記粒子の挙動を演算する演算工程と
を備えることを特徴とする情報処理方法。
Data read from each data storage unit, including a member data storage unit that stores data including physical property values of the movable member, and a particle data storage unit that includes physical property data of particles contained in the container having the movable member Based on the information processing method in the information processing apparatus for calculating the behavior of the particles in contact with the movable member,
A data setting step for setting the data of the interval and height of the unevenness as the surface roughness of the movable member in the surface roughness data storage unit,
Relative position calculation step for calculating relative position data between the particles and the movable member based on the data read from the member data storage unit and the particle data storage unit,
Contact for calculating the uneven portion that contacts the particle based on the position data calculated by the relative position calculating step and the data of the interval and height of the unevenness set in the surface roughness data storage unit. A position calculating step;
An information processing method comprising: a calculation step of obtaining a contact force at the concave and convex portion in contact with the particle calculated by the contact position calculation step, and calculating a behavior of the particle by the action of the contact force.
前記設定工程は、前記凹凸の間隔と高さのデータにより特定される形状を前記可動部材上に複数設定することにより前記可動部材の表面粗さをモデル化することを特徴とする請求項9に記載の情報処理方法。   10. The surface roughness of the movable member is modeled by setting a plurality of shapes specified by the interval and height data of the unevenness on the movable member in the setting step. The information processing method described. 前記設定工程は、前記可動部材の表面を複数の領域に分割し、前記領域内に含まれる複数の凹凸形状に対して、異なる凹凸間隔と異なる高さのデータを設定して、前記表面粗さをモデル化することを特徴とする請求項9または10に記載の情報処理方法。   The setting step divides the surface of the movable member into a plurality of regions, sets data of different unevenness intervals and different heights for the plurality of uneven shapes included in the region, and the surface roughness The information processing method according to claim 9, wherein the information processing method is modeled. 前記設定工程は、前記可動部材の表面を複数の領域に分割し、前記領域内に凹凸形状を含まない領域と凹凸形状を含む領域とを設定して、前記表面粗さをモデル化することを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の情報処理方法。   The setting step divides the surface of the movable member into a plurality of regions, sets a region that does not include the uneven shape and a region that includes the uneven shape in the region, and models the surface roughness. The information processing method according to claim 9, wherein the information processing method is any one of claims 9 to 11. 前記接触位置算出工程は、前記相対位置算出工程が算出する位置データに基づいて、前記粒子が前記凹凸形状を含む第1領域内に位置するか、前記凹凸形状を含まない第2領域内に位置するか、または、前記第1及び第2領域の双方に位置するかを判定することを特徴とする請求項9または12に記載の情報処理方法。   In the contact position calculation step, the particles are located in a first region including the uneven shape or in a second region not including the uneven shape based on the position data calculated by the relative position calculation step. 13. The information processing method according to claim 9, wherein it is determined whether or not it is located in both of the first and second regions. 前記演算工程は、前記接触位置算出工程の判定に基づいて、前記接触力の算出を切り替えることを特徴とする請求項9または13に記載の情報処理方法。   The information processing method according to claim 9 or 13, wherein the calculation step switches the calculation of the contact force based on the determination in the contact position calculation step. 前記表面粗さの高さのデータには、算術平均粗さRa、最大高さRy、十点平均粗さRzの少なくともいずれか1つが含まれることを特徴とする請求項9乃至14のいずれか1項に記載の情報処理方法。 15. The surface roughness height data includes at least one of arithmetic average roughness Ra, maximum height Ry, and ten-point average roughness Rz. The information processing method according to item 1. 前記表面粗さの間隔のデータには、凹凸の平均間隔Sm、局部山頂の平均間隔Sの少なくともいずれか1つが含まれることを特徴とする請求項9乃至14のいずれか1項に記載の情報処理方法。   The information according to any one of claims 9 to 14, wherein the data on the surface roughness interval includes at least one of an average interval Sm of unevenness and an average interval S of local peaks. Processing method. 請求項9乃至16のいずれか1項に記載の情報処理方法の算出結果に基づき表面粗さが設定された可動部材を有する現像装置と、
前記現像装置の可動部材により搬送された現像剤に基づいて、画像形成を行う画像形成手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
A developing device having a movable member having a surface roughness set based on a calculation result of the information processing method according to any one of claims 9 to 16,
Image forming means for forming an image based on the developer conveyed by the movable member of the developing device;
An image forming apparatus comprising:
請求項9乃至16のいずれか1項に記載の情報処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。   A program for causing a computer to execute the information processing method according to any one of claims 9 to 16. 請求項18に記載のプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ可読の記憶媒体。   A computer-readable storage medium storing the program according to claim 18.
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