(57)【要約】【課題】画像に濃度変動、色ずれが生じてしまう問題を検証し、対策後の効果確認を事前に行うことが可能な設計支援装置を提供する。【解決手段】本発明の設計支援装置５０は、作像駆動系シミュレーションに関するパラメータ、紙搬送系シミュレーションに関するパラメータ、各機構を製品仕様情報を基に動作させる制御パラメータ、および印刷位置に関するパラメータなどの演算に必要なパラメータを入力するパラメータ入力部１０と、入力したパラメータを基に、感光体ドラムＹ３−１、感光体ドラムＣ３−２、感光体ドラムＭ３−３、感光体ドラムＫ３−４、中間転写ベルト３−１７、および紙３−２１の挙動を演算する挙動演算部１１と、印刷位置の算出を行う印刷位置演算部１２と、印刷位置の算出結果、各挙動の算出結果を出力する出力部１３と、を備えて構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作像駆動系シミュレーションに関するパラメータ、紙搬送系シミュレーションに関するパラメータ、各機構を製品仕様情報を基に動作させる制御パラメータ、及び印刷位置に関するパラメータを少なくとも入力するパラメータ入力部と、前記パラメータ入力部により入力したパラメータを基に、駆動系、及び紙搬送の挙動を予測する挙動演算部と、印刷位置の算出を行う印刷位置演算部と、前記印刷位置の算出結果、各挙動の算出結果を出力する出力部と、を有する設計支援装置において、
シミュレーションの対象を感光体ドラム及び中間転写ベルトを使用する画像形成装置とした場合、前記印刷位置演算部は、前記感光体ドラム上の露光点で露光された潜像が現像されて前記中間転写ベルトの一次転写位置まで移動する時間を、前記感光体ドラム上の露光点が移動する距離データに基づいて算出し、前記現像されたトナー像が前記一次転写位置で転写されて二次転写位置まで移動する時間を、前記中間転写ベルト上のトナー像が移動する距離データに基づいて算出することを特徴とする設計支援装置。
【請求項２】
前記印刷位置演算部は、前記感光体ドラム上の露光点で露光された潜像が現像されて前記中間転写ベルトの一次転写位置まで移動する時間を、該感光体ドラムが回転することにより生じる回転角度データに基づいて算出することを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項３】
前記パラメータ入力部に画像ドット中心位置、露光時間、及び画像ドット情報の少なくとも１つを入力し、前記挙動演算部及び前記印刷位置演算部により画像ドット中心位置の紙上での印刷位置を算出し、前記印刷位置に前記パラメータ入力部で入力した画像ドット情報の中心位置を合わせて予測出力画像を作成して前記出力部から出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の設計支援装置。
【請求項４】
前記移動時間に係るデータを近似曲線により補完することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設計支援装置に関し、さらに詳しくは、複写機、プリンターなどの電子写真プロレスによる画像形成装置を設計する上で、有益な設計情報を出力する設計支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真プロレスによる画像形成装置はカラー化が進むにつれて高画像品質への要望が益々高くなっている。しかし、それと相反して開発競争の激化に伴って、開発期間が短縮され、製品のライフサイクルが短くなっているのも事実である。そのような環境の中で、画像品質を維持するためには、試作品による評価を実施して、その結果を設計に反映させることが不可欠であるが、実際問題として試作品を製造する時間的な余裕がないのも現状である。そこで、コンピュータによるシミュレーション技術を利用した設計支援装置が提案されている。例えば、特許文献１には、計算機内など、仮想空間上で作成された仮想機、いわゆるデジタルモックアップ上で、ドラム照射から紙への転写までプロセス時間を予測し、その結果から搬送されてきた紙の位置に対する印刷位置を算出する設計支援装置について開示されている。
【特許文献１】特開２００５−７８５７０公報
【特許文献２】特開２００１−２９７１２１公報
【特許文献３】特許第３８３９５６８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示されている従来技術では、詳細表現用の計算では、例えば感光体ドラムが露光を受けるタイミングで露光位置での着色を表現し、ドラム回転により中間転写ベルトか用紙に転写する位置でそれを転移していく計算を進めるとしている。しかし、この方法では、ドラム表面に表現された着色位置をドラム回転中にも把握する必要がある。また、中間転写ベルトへ到達したか否かを各計算時間毎に確認する必要があり、しかも画像位置変動による影響を考慮するためには数マイクロ秒単位の管理が必要であるため、計算が複雑、膨大になるといった問題がある。
また、簡易表現用の計算では、例えば感光体ドラムに露光をなされてから、紙に転写されるまでの時間、つまりプロセス処理遅延時間を事前に定義してから計算する必要があるため、例えば、感光対ドラムの回転ムラなどの問題から、露光するタイミング毎にプロセス処理遅延時間が異り、露光タイミング毎の設定を事前に定義しなければならず、画像を形成するためには膨大な設定を必要とするといった実現困難な問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、作像プロセス中の感光対ドラム、中間転写ベルト、および紙の位置を予めシミュレーションにより予測したデータを用いることにより、画像に濃度変動、色ずれが生じてしまう問題を検証し、対策後の効果確認を事前に行うことが可能な設計支援装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、作像駆動系シミュレーションに関するパラメータ、紙搬送系シミュレーションに関するパラメータ、各機構を製品仕様情報を基に動作させる制御パラメータ、及び印刷位置に関するパラメータを少なくとも入力するパラメータ入力部と、前記パラメータ入力部により入力したパラメータを基に、駆動系、及び紙搬送の挙動を予測する挙動演算部と、印刷位置の算出を行う印刷位置演算部と、前記印刷位置の算出結果、各挙動の算出結果を出力する出力部と、を有する設計支援装置において、シミュレーションの対象を感光体ドラム及び中間転写ベルトを使用する画像形成装置とした場合、前記印刷位置演算部は、前記感光体ドラム上の露光点で露光された潜像が現像されて前記中間転写ベルトの一次転写位置まで移動する時間を、前記感光体ドラム上の露光点が移動する距離データに基づいて算出し、前記現像されたトナー像が前記一次転写位置で転写されて二次転写位置まで移動する時間を、前記中間転写ベルト上のトナー像が移動する距離データに基づいて算出することを特徴とする。
【０００５】
請求項２は、前記印刷位置演算部は、前記感光体ドラム上の露光点で露光された潜像が現像されて前記中間転写ベルトの一次転写位置まで移動する時間を、該感光体ドラムが回転することにより生じる回転角度データに基づいて算出することを特徴とする。
請求項３は、前記パラメータ入力部に画像ドット中心位置、露光時間、及び画像ドット情報の少なくとも１つを入力し、前記挙動演算部及び前記印刷位置演算部により画像ドット中心位置の紙上での印刷位置を算出し、前記印刷位置に前記パラメータ入力部で入力した画像ドット情報の中心位置を合わせて予測出力画像を作成して前記出力部から出力することを特徴とする。
請求項４は、前記移動時間に係るデータを近似曲線により補完することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、予め計算または実測した各挙動を基に、露光点から印刷位置を１点毎に求めることができるため、簡便かつ高速に印刷位置を予測することができる。
また、感光体ドラム表面位置の代わりに感光体ドラム回転角度を用いているため、シミュレートした状態から導かれた値を直接用いることが可能であり、データの加工をする必要がなく、より簡便に印刷位置を予測することができる。
また、擬似的または計測した画像を用いて予測した印刷位置から画像を可視化できるため、印刷位置だけではわからない画像イメージを人間の知覚で評価することができる。
また、予め計算または実測した各挙動データの分解能が粗くても、近似式で補完することで、マイクロ秒以下の各挙動を予測できるため、実際の電子写真プロセスで管理されている露光タイミングでの印刷位置を予測できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明で対象としている画像形成装置の基本的な構成を示す図である。この画像形成装置４０は、４色に分解された４つの画像形成用の感光体１があって、それぞれに光書込み装置２と現像器３を備えている。各感光体１と接触しているように中間転写ベルト５がレイアウトされ、転写位置６にて搬送された支持体７（転写紙）と接触されるようになっている。さらに搬送された支持体７は定着器８に送り込まれるようになっている。
以下に、本画像形成装置４０による作像動作を説明する。光書込み装置２によって感光体１上に潜像を形成する。この潜像に従って現像器３によってトナーによる像形成を行い、さらに感光体１と中間転写ベルト５を同期させて、駆動ローラ４によって回転駆動させることで、前記トナー像を中間転写ベルト５上に転写（１次転写）する。この操作を、同期をとりながら４色に分解された感光体１ごとに実施することで、フルカラーの像を中間転写ベルト５上に形成する。形成されたフルカラートナー像は、転写位置６にて支持体７に転写（２次転写）され、さらにこの支持体７を搬送して定着器８にて加圧熱定着する。また、中間転写ベルト５には、余分なトナーを除去するためのクリーニング装置９なども付属している。
【０００８】
図２は本発明に係る設計支援装置の機能を説明する機能ブロック図である。
本発明の設計支援装置５０は、感光体ドラムＹ、転写ベルト等の作像駆動系シミュレーションに関するパラメータ、紙搬送系シミュレーションに関するパラメータ、各機構を製品仕様情報を基に動作させる制御パラメータ、および印刷位置に関するパラメータなどの演算に必要なパラメータを入力するパラメータ入力部１０と、入力したパラメータを基に、感光体ドラムＹ３−１、感光体ドラムＣ３−２、感光体ドラムＭ３−３、感光体ドラムＫ３−４、中間転写ベルト３−１７、および紙３−２１の挙動を演算する挙動演算部１１と、印刷位置の算出を行う印刷位置演算部１２と、印刷位置の算出結果、各挙動の算出結果を生データまたはグラフ、印刷位置を可視化した例えば擬似画像等に加工したデータを出力する出力部１３と、を備えて構成されている。
【０００９】
図３は本実施形態で対象となる作像駆動系の２次元モデルイメージ図である。図４は本発明に係る設計支援装置の動作を説明するフローチャートである。図２及び図３を参照して図４のフローチャートに基づいて本発明の設計支援装置５０の動作について説明する。
先ず、感光体ドラムＹ、転写ベルト等の作像駆動系シミュレーションに関するパラメータと、紙搬送系シミュレーションに関するパラメータ、各機構を製品仕様情報を基に動作させる制御パラメータ、および印刷位置に関するパラメータなど、演算に必要なパラメータをパラメータ入力部１０で入力する（Ｓ１）。この入力方法は手入力、ＣＡＤ、プリプロセッサ等からの自動設定など一部の入力方法に限定されるものではない。
次に、入力したパラメータを基に、感光体ドラムＹ３−１、感光体ドラムＣ３−２、感光体ドラムＭ３−３、感光体ドラムＫ３−４、中間転写ベルト３−１７、および紙３−２１の挙動を挙動演算部１１でシミュレートする（Ｓ２）。
【００１０】
次に、挙動演算部１１で、シミュレートした結果から作像プロセスに関わる時間に対する挙動を抽出する（Ｓ３）。図５はその例である。このグラフは各時間に対するに二次転写位置３−２５上でのベルト移動量を示している。また、感光体ドラムＹ３−１、感光体ドラムＣ３−２、感光体ドラムＭ３−３、感光体ドラムＫ３−４、中間転写ベルト３−１７の挙動については、作像駆動系をシミュレートする方法として、例えば、特開２００１−２９７１２１（特許文献２）がある。これは駆動軸の回転を伝動ベルトにより伝達してドラムを回転させるドラム回転機構をモデル化し、前記駆動軸の動作に対する前記ドラムの挙動を解析するドラム回転機構設計支援方法であり、ベルト剛性、ローラおよびドラムの慣性モーメントなどから、時間ステップ毎に運動方程式を解いてドラム、ベルト等の挙動を算出する方法である。この例ではドラムの挙動シミュレーションに関する発明であるが、これを応用して転写ベルトの挙動を予測することも可能である。また、紙搬送系をシミュレートする方法としては、例えば、特許第３８３９５６８号（特許文献３）がある。これは紙の動力学モデルを用いて紙の経時変化、つまり移動量を算出している。ただし、各挙動をシミュレーション方法としては、これを算出するものであれば上記に限定されるものではない。例えば、ローラ形状、回転ムラ、偏心等の幾何な情報から、ベルト巻取り半径×ローラ回転速度＝ベルト搬送量、として、上記が満たすよう計算することでローラ挙動を幾何的に計算して図５と同等な情報を得ても良い。さらに、シミュレーションではなく、パラメータ入力部１０で図５と同等なデータを入力することで、以降の動作を行っても良い。この入力では、実験値、予測値に限定されるものではない。
【００１１】
次に印刷位置演算部１２で、印刷位置の算出を行う（Ｓ４）。図３の例で説明する。パラメータの入力Ｓ１で設定した露光点の情報、具体的には感光体ドラムＫ３−４表面上の露光点３−２２の位置、およびそのときの露光時間情報を基に、まず露光時間時の経路長Ａ３−２３を求め、感光体ドラムＫが回転することで、露光点３−２２が一次転写位置３−２６までに到達する一次転写時間を求める。次に一次転写時間での経路長Ｂ３−２４を求め、ベルトが搬送することで二次転写位置３−２５に到達したときの二次転写時間を求める。さらに二次転写時間での、二次転写位置３−２５に対する紙３−２１の位置を求め、この位置を印刷位置とする。尚、経路長Ａ３−２３および経路長Ｂ３−２４は、それぞれ露光時間時および一次転写時間時の感光体ドラムおよびベルト搬送駆動系のローラ群の状態から求めているが、簡易的に計算するため、モデル設定時の情報から求めた経路長を常に用いても良い。
【００１２】
次に、経路長Ａ３−２３と、経路長Ｂ３−２４での移動時間を求める方法を図５を用いて説明する。この例では一次転写位置３−２６から二次転写位置３−２３への移動時間を算出する方法を例として説明したものである。まず、一次転写時間から二次転写ローラ上でのベルト移動量を求める（５−１）。次に経路長Ｂ３−２４に前記一次転写時間から二次転写ローラ上でのベルト移動量を足し（５−２）、その位置から二次転写時間を求める（５−３）。露光点３−２２から一次転写位置３−２６までの移動時間についても、時間に対する一次転写位置３−２６上での感光体ドラムＫの表面位置移動量情報から、同様にして求める。
次に、印刷位置の算出結果、各挙動の算出結果を生データまたはグラフ、印刷位置を可視化した例えば擬似画像等に加工したデータを出力部１３で出力する（Ｓ５）。
以上の例では、２次元データを基に説明してきたが、これを３次元データで計算しても良い。この場合は露光点の走査方向（図３紙面垂直方向）位置と、ローラの傾き、ベルトが斜行・蛇行するなどの影響による露光点３−２２と一次転写位置３−２６間での走査方向のずれ量、および一次転写位置３−２６と二次転写位置３−２５間のずれ量から、二次転写位置で紙に転写される位置について走査方向の位置も含めて印刷位置を求めても良い。
【００１３】
上記の具体例では、一次転写位置３−２６に到達する時間を経路長Ａ３−２３と、一次転写位置３−２６上での感光体ドラムＫ３−４の表面移動距離により求めているが、表面移動距離の代わりに感光体ドラムＫ３−４の回転角度を用いて一次転写時間を求めても良い。即ち、挙動演算部１１でシミュレートした結果から、作像プロセスに関わる時間に対する挙動を抽出する際に、図６のように各時間に対するに感光体ドラムＫ３−４の回転角度を抽出する（Ｓ３）。一次転写位置での時間を求める方法について図６及び図７を用いて説明する。
感光体ドラムＫ３−４表面上の露光点３−２２の位置、及びそのときの露光時間情報を基に、まず、露光時間時の経路角度Ａ７−１を求め、感光体ドラムＫ３−４が回転することで、露光点３−２２が一次転写位置３−２６までに到達する一次転写時間を求める。具体的には図６のように、まず、露光時間から感光体ドラムＫ３−４の回転角度を求める（６−１）。次に前記感光体ドラムＫ３−４の回転角度に経路角度Ａ７−１を足し（６−２）、その位置から一次転写時間を求める（６−３）。
尚、図６と同様な結果が得られるのであれば、シミュレーションの種類を限定するものではない。また、パラメータ入力部１０より設定することで、シミュレーションを省いても良い。また、経路角度Ａ７−１については、モデル設定時の情報のみを用いて簡易計算しても良い。
【００１４】
次に、出力部１３の算出結果の出力では、紙３−２１上の印刷位置の情報に擬似的に作成した電子写真作像プロセスで得られる画像を用いて出力する。このブロック図を図８に示す。同じ構成要素には図２と同じ参照番号を付して説明する。例えば、画像ドットを出力するため、パラメータ入力部１０に入力パラメータとして画像ドット中心位置と露光時間、および画像ドット情報を少なくとも１つ入力する。挙動演算部１１および印刷位置演算部１２により画像ドット中心位置の紙上の印刷位置を算出する。次に出力部１３で、印刷位置にパラメータ入力部１０で入力した画像ドット情報の中心位置を合わせ、これを出力することで擬似的に作成した予測画像を得ることができる。
この出力例を図９に示す。これは紙が突入したときに二次転写位置３−２５で負荷変動が生じて中間転写ベルト３−１７が線速変動を起こし、印刷位置が変動することで画像ドット位置が変動した様子を出力した例である。このようにベルト線速変動によって、濃度が濃い部分（９−１）と薄い部分（９−２）を可視化している。尚、この例では擬似的に作成した電子写真作像プロセスで得られる画像を用いているが、実際の画像をスキャナー等で取り込んだデータを用いても良い。
図５および図８では、各時間に対する挙動、つまり図５を例に説明すると二次転写点でのベルト通過量により印刷位置を求めている。このデータの分解能がマイクロ秒よりも粗い場合は、近似式により補完する。例えば、図１０のように計算ステップ幅１０−１がミリ秒単位で出力されたデータを用いる場合、２次式による曲線１０−２で補完しマイクロ秒レベルでの一次転写時間を設定後、二次転写時間を求める。この例では近似式に２次式を用いたが、次数を限定しない。また高度な近似式、例えばスプライン曲線を用いるなど近似方法を限定したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明で対象としている画像形成装置の基本的な構成を示す図である。
【図２】本発明に係る設計支援装置の機能を説明する機能ブロック図である。
【図３】本実施形態で対象となる作像駆動系の２次元モデルイメージ図である。
【図４】本発明に係る設計支援装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】経路長Ａ３−２３と、経路長Ｂ３−２４での移動時間を求める方法を説明する図である。
【図６】一次転写位置での時間を求める方法について説明する図である。
【図７】一次転写位置での時間を回転角から求める方法について説明する図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る設計支援装置の機能を説明する機能ブロック図である。
【図９】擬似的に作成した予測画像の出力例を示す図である。
【図１０】移動時間に対するデータを近似曲線により補完する動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  感光体、２  光書込み装置、３  現像器、４  駆動ローラ、５  中間転写ベルト、６  転写位置、７  支持体、８  定着器、９  クリーニング装置、１０  パラメータ入力部、１１  挙動演算部、１２  印刷位置演算部、１３  出力部、４０  画像形成装置、５０、５１  設計支援装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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