JP2012181248A - 粉体の混合比計算方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
コンピュータが、流路の構成に関するデータと前記流路を流動する複数の粉体の物理量に関するデータとを少なくとも含む初期条件データを取得する取得ステップと、
コンピュータが、前記初期条件データを用い、前記複数の粉体の混合比の前記流路内での分布の時間変化を数値計算する計算ステップと、
コンピュータが、前記計算ステップの計算結果を出力装置に出力する出力ステップと、を含み、
前記計算ステップでは、式(1)を用いて、各時刻での、前記流路内の各位置における前記複数の粉体の混合比が計算されることを特徴とする混合比計算方法である。
流路の構成に関するデータと前記流路を流動する複数の粉体の物理量に関するデータとを少なくとも含む初期条件データを取得する取得手段と、
前記初期条件データを用い、前記複数の粉体の混合比の前記流路内での分布の時間変化を数値計算する計算手段と、
前記計算手段の計算結果を出力する出力手段と、を含み、
前記計算手段は、前記式(1)を用いて、各時刻での、前記流路内の各位置における前記複数の粉体の混合比を計算することを特徴とする混合比計算装置である。
また、粉体の存在密度の空間分布を計算で求めて、流路内の粉体の混合比分布の経時変化を計算することが可能となる。
以下に、本発明を実施するための形態について必要に応じて図面を参照しつつ詳しく説明する。実施例1においては、電子写真方式の画像形成装置における二成分現像容器内を循環する現像剤の質量密度に既知の空間分布がある場合に、現像剤を連続体とみなして移流拡散方程式を解いてトナー濃度分布の経時変化を求める方法を代表例として説明する。
と現像剤存在密度m[g/m]の積として解き、トナー濃度分布の経時変化を求める。なお、vは流速ベクトル、Dは拡散係数である。
また、上記RAM101は、プログラム101a、現像器構成データ101b、計算条件データ101c、物理量データ101d、トナー濃度分布データ101eを格納する。これらのプログラムおよび初期設定として与えられるデータは、外部記憶装置104または不図示のROMなどの不揮発性の記憶媒体に格納されており、混合比計算を行う際にRAM101にロードされる。なお、本実施例では、初期条件設定部100b、トナー濃度計算部100c、出力装置102が、それぞれ、本発明の取得手段、計算手段、出力手段に対応する。
布など、物理量の値である。トナー濃度分布データ101eとは、タイムステップ毎に計算されたトナー濃度分布を逐次更新していく値である。
図3(a)に現像剤質量分布を示す。スクリューの違いに応じて現像剤の空間分布が変化している。図中、中心部分の点線は現像容器内の現像室と撹拌室とを仕切る線であり、線の左側は撹拌室であり、右側は現像室に対応している。図3(b)に初期トナー濃度を示す。撹拌室の初期トナー濃度を4wt%、現像室の初期トナー濃度を12wt%に設定している。図3(c)に現像剤質量とトナー濃度から計算されるトナー質量分布を示す。現像剤質量の空間分布とトナー濃度の空間分布に応じて、トナー質量も空間分布を持っている。
計算時間が計算終了時間を超えていれば、計算を終了する(ステップS205)。計算結果は、ディスプレイやプリンタなどの出力装置102に出力される。
ができた。
なお、本実施例においては、現像器内の流路が現像室と撹拌室を循環する1次元で記述される流路を例に説明したが、縦撹拌型の現像器のように、流路が分岐や合流する場合に対しても適用可能である。また、流路を2次元や3次元にしてもよい。これにより、より複雑な流路を持つ現像器に対しても容易に適用することができる。
なお、本実施例においては、移流拡散方程式を解く際にCIP法を用いたが、数値計算の差分スキームは多々有り、風上差分、Leap−Frogスキーム、Lax−Wendoroffスキーム、流束制限法などの他の差分スキームを用いても構わない。
また、本実施例においては、電子写真の二成分現像器を例に説明したが、流路が規定できる粉体搬送装置に対しても容易に適用可能であることは言うまでもない。
実施例1では、現像剤質量密度分布を既知としてトナー濃度分布の経時変化を求める方法を説明した。実施例2においては、現像剤質量密度分布に時間変化がある場合に、トナー濃度分布の経時変化を計算する方法を説明する。
本実施例の計算方法の特徴は、実施例1では現像剤質量密度分布を既知としてトナー濃度分布の経時変化を求めていたのに対して、非定常状態の現像剤質量密度分布とトナー濃度分布の経時変化を連成して計算することである。このことについて詳しく説明する。
計算時間が計算終了時間を超えていれば、計算を終了する(ステップS205)。計算結果は、ディスプレイやプリンタなどの出力装置102に出力される。
度を求めているが、粉体を流体として考慮し、ナビエストークス方程式を使用して求めても良い。また、個別要素法で現像器全体の現像剤の挙動を解いて現像剤質量密度分布を求めても構わない。
なお、本実施例においては、現像剤質量密度分布を非定常状態として求めたが、現像剤質量密度分布が定常状態とみなせる場合には、初期設定後に一度だけ定常状態の現像剤質量密度分布を求めればよい。
なお、本実施例においては、現像剤の存在密度として質量密度を用いているが、現像剤の個数密度などを用いても良い。
なお、本実施例においては、移流拡散方程式を解く際にCIP法を用いたが、数値計算の差分スキームは多々有り、風上差分、Leap−Frogスキーム、Lax−Wendoroffスキーム、流束制限法などの他の差分スキームを用いても構わない。
また、本実施例においては、電子写真の二成分現像器を例に説明したが、流路が規定できる粉体搬送装置に対しても容易に適用可能であることは言うまでもない。
実施例3においては、食品の粉体混合工程において、本発明を適用する例を説明する。図8に食品の粉体混合装置の一例を示す。この装置は麺類を製造するために小麦粉とデンプンの混合物とアルギン酸を混合するための装置である。粉体供給ホッパー801に小麦粉とデンプンが充填されており搬送スクリュー802によって搬送される。また、粉体供給ホッパー803にはアルギン酸が充填されており、搬送スクリュー804によって搬送される。これら各粉体は主流路806に移動し、主流路806に移動した粉体は空気輸送によって搬送される。そして、混合機805で全ての粉体が混合される。
100a:制御部
100b:初期条件設定部(取得手段)
100c:トナー濃度計算部(計算手段)
102:出力装置(出力手段)
601:連続の式の計算部(更新手段)
602:流速分布の修正部(更新手段)
Claims (9)
- 前記計算ステップは、各時刻で、前記流路内の各位置における前記粉体の流速分布および粉体存在密度を更新する更新ステップを含んでおり、
前記更新された流速分布および粉体存在密度を用いて、前記複数の粉体の混合比が計算されることを特徴とする請求項1に記載の混合比計算方法。 - 前記更新ステップでは、前記流路内の粉体の流動を表す連続の式と、前記流路内の粉体の流動性能特性とを用いて、前記粉体の流速分布および粉体存在密度が計算されることを特徴とする請求項2に記載の混合比計算方法。
- 前記流路は、電子写真方式の画像形成装置における二成分現像器内の流路であり、前記複数の粉体は、二成分現像剤におけるトナーとキャリアであることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の混合比計算方法。
- 前記計算手段は、各時刻で、前記流路内の各位置における前記粉体の流速分布および粉体存在密度を更新する更新手段を含んでおり、
前記更新された流速分布および粉体存在密度を用いて、前記複数の粉体の混合比を計算することを特徴とする請求項5に記載の混合比計算装置。 - 前記更新手段は、前記流路内の粉体の流動を表す連続の式と、前記流路内の粉体の流動性能特性とを用いて、前記粉体の流速分布および粉体存在密度を計算することを特徴とする請求項6に記載の混合比計算装置。
- 前記流路は、電子写真方式の画像形成装置における二成分現像器内の流路であり、前記複数の粉体は、二成分現像剤におけるトナーとキャリアであることを特徴とする請求項5〜7のうちいずれか1項に記載の混合比計算装置。
- 請求項1〜4のうちいずれか1項に記載の混合比計算方法の各ステップ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。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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