(57)【要約】【課題】装置全体に存在する粉体の分布を考慮した粉体搬送シミュレーション装置及び粉体搬送シミュレーションプログラムを提供する。【解決手段】第１算出部１８ａは、搬送部材における粉体量と搬送部材による粉体１６の搬送速度との関係及び搬送部材による粉体の搬送速度と方向転回部に滞留する粉体量との関係に基づき搬送部材における粉面高さを算出し、第２算出部１８ｂは、吸着搬送部への粉体吸着量と第１算出部１８ａが算出した搬送部材における粉体の粉面高さの変動との関係及び搬送部材における粉面高さと吸着搬送部への粉体吸着量との関係に基づき、吸着搬送部に粉体が吸着された場合の搬送部材における粉体の粉面高さを算出し、入力条件設定部２０は、上記第２算出部１８ｂが算出した粉面高さに基づいて、吸着搬送部の動作解析に必要な入力条件を設定する。【選択図】図３
2014122995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を攪拌しながら互いに逆方向に搬送する少なくとも２本の搬送部材が隣接され、前記各搬送部材の両端部に形成された方向転回部を介して粉体を往復移動させる攪拌搬送手段の前記搬送部材における粉体の任意の現象時間での粉面高さを、前記搬送部材における粉体量と前記搬送部材による粉体の搬送速度との関係、及び前記搬送部材による粉体の搬送速度と前記方向転回部に滞留する粉体量との関係に基づいて算出する第１の粉面高さ算出手段と、
前記攪拌搬送手段の搬送部材から粉体を吸着して受け取り搬送する吸着搬送手段への粉体吸着量と前記第１の粉面高さ算出手段が算出した粉面高さの変動との関係、及び前記搬送部材における粉面高さと吸着搬送手段への粉体吸着量との関係に基づいて、前記任意の現象時間での前記搬送部材における粉体の粉面高さを算出する第２の粉面高さ算出手段と、
前記第２の粉面高さ算出手段が算出した粉面高さに基づいて、前記吸着搬送手段の動作解析に必要な入力条件を設定する入力条件設定手段と、
を備えることを特徴とする粉体搬送シミュレーション装置。
【請求項２】
前記搬送部材及び方向転回部における粉体量は、前記搬送部材及び方向転回部における粉体が存在する空間を予め決定した大きさ及び数に分割した仮想的な空間への粉体の出入りを演算することにより求めることを特徴とする請求項１に記載の粉体搬送シミュレーション装置。
【請求項３】
コンピュータを、
粉体を攪拌しながら互いに逆方向に搬送する少なくとも２本の搬送部材が隣接され、前記各搬送部材の両端部に形成された方向転回部を介して粉体を往復移動させる攪拌搬送手段の前記搬送部材における粉体の任意の現象時間での粉面高さを、前記搬送部材における粉体量と前記搬送部材による粉体の搬送速度との関係、及び前記搬送部材による粉体の搬送速度と前記方向転回部に滞留する粉体量との関係に基づいて算出する第１の粉面高さ算出手段、
前記攪拌搬送手段の搬送部材から粉体を吸着して受け取り搬送する吸着搬送手段への粉体吸着量と前記第１の粉面高さ算出手段が算出した粉面高さの変動との関係、及び前記搬送部材における粉面高さと吸着搬送手段への粉体吸着量との関係に基づいて、前記任意の現象時間での前記搬送部材における粉体の粉面高さを算出する第２の粉面高さ算出手段、
前記第２の粉面高さ算出手段が算出した粉面高さに基づいて、前記吸着搬送手段の動作解析に必要な入力条件を設定する入力条件設定手段、
として機能させることを特徴とする粉体搬送シミュレーションプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体搬送シミュレーション装置及び粉体搬送シミュレーションプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ装置、ファクシミリ装置、あるいはそれらの機能を有する複合機などの電子写真方式を利用する画像形成装置において、使用される粉体（トナー粒子やキャリア粒子など）の挙動をコンピュータ上で模擬すること、すなわちシミュレーションが広く行われている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、所定の領域内で運動する多数の粉体の挙動を解析する粉体挙動解析装置であって、個別要素法を用いた粒子挙動解析により、流体解析で用いる物性値を求める物性値算出手段と、該算出された物性値を用いて、流体解析手法により粉体の挙動解析を行なう流体解析手段とを具備する構成が記載されている。
【０００４】
また、下記特許文献２には、解析対象の空間に配置された解析対象粒子が、連続体としての性質が強い位置と個々の粒子としての性質が強い位置との間を移動したとき、当該解析対象粒子の物性を移動前の状態から移動後の状態に変換する物性変換部と、前記解析対象粒子が、前記連続体としての性質が強い位置に存在するときには前記解析対象粒子を前記連続体として取り扱う挙動解析を行なうとともに、前記解析対象粒子が、前記個々の粒子としての性質が強い位置に存在するときには前記解析対象粒子を前記個々の粒子として取り扱う挙動解析を行なうデータ処理部とを備えたことを特徴とする粒子挙動解析装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６?３３０１５６号公報
【特許文献２】特開２００９−７５２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、装置全体に存在する粉体の分布を考慮した粉体搬送シミュレーション装置及び粉体搬送シミュレーションプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の粉体搬送シミュレーション装置の発明は、粉体を攪拌しながら互いに逆方向に搬送する少なくとも２本の搬送部材が隣接され、前記各搬送部材の両端部に形成された方向転回部を介して粉体を往復移動させる攪拌搬送手段の前記搬送部材における粉体の任意の現象時間での粉面高さを、前記搬送部材における粉体量と前記搬送部材による粉体の搬送速度との関係、及び前記搬送部材による粉体の搬送速度と前記方向転回部に滞留する粉体量との関係に基づいて算出する第１の粉面高さ算出手段と、前記攪拌搬送手段の搬送部材から粉体を吸着して受け取り搬送する吸着搬送手段への粉体吸着量と前記第１の粉面高さ算出手段が算出した粉面高さの変動との関係、及び前記搬送部材における粉面高さと吸着搬送手段への粉体吸着量との関係に基づいて、前記任意の現象時間での前記搬送部材における粉体の粉面高さを算出する第２の粉面高さ算出手段と、前記第２の粉面高さ算出手段が算出した粉面高さに基づいて、前記吸着搬送手段の動作解析に必要な入力条件を設定する入力条件設定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記搬送部材及び方向転回部における粉体量は、前記搬送部材及び方向転回部における粉体が存在する空間を予め決定した大きさ及び数に分割した仮想的な空間への粉体の出入りを演算することにより求めることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の粉体搬送シミュレーションプログラムの発明は、コンピュータを、粉体を攪拌しながら互いに逆方向に搬送する少なくとも２本の搬送部材が隣接され、前記各搬送部材の両端部に形成された方向転回部を介して粉体を往復移動させる攪拌搬送手段の前記搬送部材における粉体の任意の現象時間での粉面高さを、前記搬送部材における粉体量と前記搬送部材による粉体の搬送速度との関係、及び前記搬送部材による粉体の搬送速度と前記方向転回部に滞留する粉体量との関係に基づいて算出する第１の粉面高さ算出手段、前記攪拌搬送手段の搬送部材から粉体を吸着して受け取り搬送する吸着搬送手段への粉体吸着量と前記第１の粉面高さ算出手段が算出した粉面高さの変動との関係、及び前記搬送部材における粉面高さと吸着搬送手段への粉体吸着量との関係に基づいて、前記任意の現象時間での前記搬送部材における粉体の粉面高さを算出する第２の粉面高さ算出手段、前記第２の粉面高さ算出手段が算出した粉面高さに基づいて、前記吸着搬送手段の動作解析に必要な入力条件を設定する入力条件設定手段、として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、装置全体に存在する粉体の分布を考慮した粉体搬送シミュレーションを行うことができる。
【００１１】
また、請求項２の発明によれば、粉体量の演算を高速で実行することができる。
【００１２】
また、請求項３の発明によれば、装置全体に存在する粉体の分布を考慮した粉体搬送シミュレーションを行うことができるプログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係る粉体搬送シミュレーション装置のシミュレーション対象である装置の構成例を示す図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】実施形態に係る粉体搬送シミュレーション装置の構成例の機能ブロック図である。
【図４】実施形態に係る第１算出部が使用する搬送部材における粉体量と搬送部材による粉体の搬送速度との関係の例を示す図である。
【図５】単位長さあたり粉体量が少ない場合と多い場合の、搬送部材を構成するオーガの周囲における粉体の状態の例を示す図である。
【図６】実施形態に係る第１算出部が使用する、搬送部材による粉体の搬送速度と方向転回部に滞留する粉体量との関係の説明図である。
【図７】実施形態に係る第２算出部が使用する、吸着搬送部への粉体吸着量と第１算出部が算出した任意の現象時間での搬送部材における粉体の粉面高さの変動との関係の例を示す図である。
【図８】実施形態に係る第２算出部が使用する、搬送部材における粉体の流動が安定したときの搬送部材での粉面高さと吸着搬送部１２への粉体吸着量との関係の例を示す図である。
【図９】実施形態に係る搬送部材と吸着搬送部の任意の現象時間における動作点の例を示す図である。
【図１０】実施形態に係る粉体搬送シミュレーション装置の動作例のフロー図である。
【図１１】搬送部材の数が３本の場合の攪拌搬送部及び吸着搬送部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１５】
図１には、実施形態に係る粉体搬送シミュレーション装置のシミュレーション対象である装置の構成例が示される。また、図２には、図１のＩＩ−ＩＩ断面図が示される。図１、図２の例は、プリンタ装置、ファクシミリ装置、あるいはそれらの機能を有する複合機などの電子写真方式を利用する画像形成装置における現像機であり、攪拌搬送部１０と吸着搬送部１２とを含んで構成されている。また、吸着搬送部１２は、図２に示された感光体ロール１４に粉体１６を供給する。なお、図１において、重力は紙面の表から裏に向かう方向に作用している。
【００１６】
攪拌搬送部１０は、２本の搬送部材１０ａ、１０ｂを備えており、搬送部材１０ａ，１０ｂはオーガ（スクリュー式搬送機）等により構成されている。２本の搬送部材１０ａ、１０ｂは、オーガにより粉体１６を攪拌しながら互いに逆方向（図１に示された矢印方向）に搬送する。また、攪拌搬送部１０の両端部には方向転回部１０ｃ、１０ｄが形成されており、方向転回部１０ｃ、１０ｄにおいて搬送部材１０ａ、１０ｂにより直線的に搬送されてきた粉体１６の進行方向が変更（転回）される。図１の例では、搬送部材１０ａにより搬送された粉体１６の進行方向が方向転回部１０ｃで転回され、搬送部材１０ａとは逆方向に粉体１６を搬送する搬送部材１０ｂ側に粉体１６が供給される。同様に、搬送部材１０ｂにより搬送された粉体１６の進行方向が方向転回部１０ｄで転回され、搬送部材１０ｂとは逆方向に粉体１６を搬送する搬送部材１０ａ側に粉体１６が供給される。このようにして、攪拌搬送部１０では、粉体１６が攪拌されながら往復移動される。なお、搬送部材１０ａ，１０ｂの間には、間仕切り１０ｅが設けられ、方向転回部１０ｃ、１０ｄ以外で搬送部材１０ａ，１０ｂの間を粉体１６が移動することを防止している。
【００１７】
また、吸着搬送部１２は、現像ロール（マグロール、マグネットローラ、磁気搬送ローラとも言われる）であり、搬送部材１０ａ，１０ｂの一方（例えば搬送部材１０ａ）から粉体１６を吸着して受け取り、感光体ロール１４に供給する。吸着搬送部１２の近傍には、吸着した粉体１６の高さ規制部材や層形成部材として機能する規制ブレード（トリマーバー）１５を備えており、吸着搬送部１２の内部に設けられた図示しないマグネットによる磁力線により形成された粉体層の高さを規制するようになっている。また、感光体ロール１４に渡せなかった粉体１６は、攪拌搬送部１０に戻るように構成されている。
【００１８】
なお、上記粉体１６は、現像機で使用される粉体であり、例えばトナー粒子とキャリア粒子とを含む現像材等である。また、図２に示された例では、粉体１６が搬送部材１０ａ，１０ｂを構成するオーガのスクリューの形状を反映した状態で搬送されている。
【００１９】
図３には、本実施形態に係る粉体搬送シミュレーション装置の構成例の機能ブロック図が示される。図３において、粉体搬送シミュレーション装置は、粉面高さ算出部１８、入力条件設定部２０及び記憶部２２を含んで構成されている。なお、上記粉体搬送シミュレーション装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ、Ｉ／Ｏ等を備えており、各種演算を行うコンピュータとして構成されている。
【００２０】
図３において、粉面高さ算出部１８は、第１算出部１８ａと第２算出部１８ｂとを含んでいる。第１算出部１８ａは、攪拌搬送部１０の搬送部材１０ａにおける粉体１６の、任意の現象時間での粉面高さを、搬送部材１０ａ、１０ｂを構成するオーガの周囲に存在する粉体量と搬送部材１０ａ、１０ｂによる粉体１６の搬送速度との関係、及び搬送部材１０ａ、１０ｂによる粉体の搬送速度と方向転回部１０ｃ、１０ｄに滞留する粉体量との関係に基づいて算出する。
【００２１】
ここで、任意の現象時間とは、シミュレーション対象である装置（例えば現像機）の起動時点から任意の経過時間を言う。この場合、装置内の粉体の状態は、必ずしも定常状態に達しているとは限らない。また、搬送部材１０ａ、１０ｂにおける粉体量と搬送部材１０ａ、１０ｂによる粉体の搬送速度との関係、及び搬送部材１０ａ、１０ｂによる粉体の搬送速度と方向転回部１０ｃ、１０ｄに滞留する粉体量との関係は後述する。
【００２２】
第２算出部１８ｂは、上記吸着搬送部１２への粉体吸着量と上記第１算出部１８ａが算出した任意の現象時間での搬送部材１０ａにおける粉面高さの変動との関係、及び上記搬送部材１０ａにおける粉面高さと吸着搬送部１２への粉体吸着量との関係に基づいて、吸着搬送部１２に粉体が吸着された場合の、上記任意の現象時間での上記搬送部材１０ａにおける粉体１６の粉面高さを算出する。この場合、上記第１算出部１８ａが算出した粉面高さは、搬送部材１０ａにおける粉面高さの初期値として使用する。上記第２算出部１８ｂにおける粉面高さの算出工程は後述する。
【００２３】
入力条件設定部２０は、上記第２算出部１８ｂが算出した粉面高さに基づいて、上記吸着搬送部１２の動作解析に必要な入力条件を設定する。ここで、吸着搬送部１２の動作解析に必要な入力条件とは、例えば搬送部材１０ａと吸着搬送部１２との距離、搬送部材１０ａから吸着搬送部１２へ供給される粉体１６の供給速度等がある。搬送部材１０ａと吸着搬送部１２との距離としては、例えばそれらを構成するロールの中心間距離、最短の表面間距離等がある。
【００２４】
記憶部２２は、ハードディスク装置、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の不揮発性メモリにより構成され、粉体１６の物性、後述する図４（ａ）、（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）、図７（ｃ）、図８（ｂ）の関係その他のデータ及びＣＰＵの動作プログラム等の、上記各処理に必要な情報を記憶させる。
【００２５】
図４（ａ）、（ｂ）には、上記第１算出部１８ａが使用する、搬送部材１０ａ、１０ｂにおける粉体量と搬送部材１０ａ、１０ｂによる粉体１６の搬送速度との関係の例が示される。
【００２６】
本実施形態では、搬送部材１０ａ、１０ｂの粉体搬送機構を単純化し、直線構造の搬送部材１０ａ、１０ｂの単位長さあたりに存在する粉体量に粉体の搬送速度が比例するとして粉体搬送速度を決定する。図４（ａ）には、上記単位長さあたりに存在する粉体量と搬送部材１０ａ、１０ｂの粉体搬送速度との関係が示される。図４（ａ）の横軸が単位長さあたりに存在する粉体量（「単位長さあたりの粉体量」と表記）であり、縦軸が搬送速度である。この関係は、予め実験的に求めてもよいし、粉面高さ算出部１８が有限体積法等により演算して求めてもよい。なお、図４（ａ）の横軸、縦軸の単位は任意に設定できるが、例えば横軸がｇ／ｍ、縦軸がｇ／秒等とすることができる。
【００２７】
図４（ａ）では、「単位長さあたりの粉体量」が少ない場合と多い場合（数値は規定せず、相対的な比較として「少ない場合」及び「多い場合」と表現している）における搬送速度が例示されている。「単位長さあたりの粉体量」が少ない場合の搬送速度がａ１であり、多い場合の搬送速度がａ２である。これらの搬送速度ａ１、ａ２に対応して、図４（ｂ）には、搬送時間の経過（横軸）とともに変化（増加）する粉体１６の累積の搬送質量（縦軸）が示される。
【００２８】
図５（ａ）、（ｂ）には、図４（ａ）、（ｂ）で述べた、単位長さあたりの粉体量が少ない場合と多い場合の、搬送部材１０ａ、１０ｂを構成するオーガの周囲における粉体１６の状態が例示されている。図５（ａ）が粉体１６が少ない場合であり、図５（ｂ）が多い場合である。なお、図５（ａ）、（ｂ）は、あくまで例示であり、搬送部材１０ａ、１０ｂの構造等の相違により粉体１６の状態は異なってくる。また、上記第１算出部１８ａが算出する粉面高さは、オーガの形状等は考慮せず、粉面形状を平面として算出する。なお、粉面高さは、例えば搬送部材１０ａ、１０ｂを構成するオーガの中心を通る水平線と粉面との距離としてもよいし、オーガの外周の最下点と粉面との距離としてもよい。さらに、これ以外に、適宜粉面高さを定義してもよい。
【００２９】
図６（ａ）、（ｂ）には、上記第１算出部１８ａが使用する、搬送部材１０ａ、１０ｂによる粉体の搬送速度と方向転回部１０ｃ、１０ｄに滞留する粉体量との関係の説明図が示される。図６（ａ）、（ｂ）に示された関係も、予め実験的に求めてもよいし、粉面高さ算出部１８が有限体積法等により演算して求めてもよい。
【００３０】
図６（ａ）では、縦軸に方向転回部１０ｃ、１０ｄに存在する粉体量が示され、横軸に搬送部材１０ａ、１０ｂが起動してからの経過時間が示される。図６（ａ）において、搬送部材１０ａ、１０ｂの起動時（経過時間０）に方向転回部１０ｃ、１０ｄに存在していた粉体量（初期粉体量）がＸだったとした場合、方向転回部１０ｃ、１０ｄの内部に滞留する粉体量は、搬送部材１０ａまたは搬送部材１０ｂから流入する粉体量（流入速度）及び搬送部材１０ａまたは搬送部材１０ｂから流出する粉体量（流出速度）によって決まる。なお、搬送部材１０ａまたは搬送部材１０ｂから流出する粉体の流出速度は、方向転回部１０ｃ、１０ｄの内部に滞留する粉体量と搬送部材１０ａ、１０ｂを構成するオーガの搬送性能によって決まる。
【００３１】
図６（ａ）は、方向転回部１０ｃまたは１０ｄに存在する粉体量の変化の状況を表している。すなわち、Ｘなる粉体量が存在する方向転回部１０ｃまたは１０ｄに、搬送部材１０ａまたは１０ｂから流入速度ａ３で粉体が流入するときに、当該流入速度ａ３が流出速度より小さく、上記方向転回部１０ｃまたは１０ｄの初期粉体量Ｘを維持できない速度である場合、方向転回部１０ｃまたは１０ｄ中に滞留する粉体量は、図６（ａ）の曲線Ａ３の様に、時間の経過とともに減少してゆく。方向転回部１０ｃまたは１０ｄ中に滞留する粉体量が減少すると、方向転回部１０ｃまたは１０ｄから搬送部材１０ｂまたは１０ａに流出する粉体量（流出速度）も減少し、ある時間経過後に、方向転回部１０ｃまたは１０ｄ中の粉体の滞留量が一定量に収束する。図６（ａ）では、この一定量をＸ３と表記している。
【００３２】
一方、方向転回部１０ｃまたは１０ｄに、搬送部材１０ａまたは１０ｂから流入速度ａ４で粉体が流入するときに、当該流入速度ａ４が流出速度より大きい場合には、方向転回部１０ｃまたは１０ｄ中に滞留する粉体量は、図６（ｂ）の曲線Ａ４の様に、時間の経過とともに増加してゆく。方向転回部１０ｃまたは１０ｄ中に滞留する粉体量が増加すると、方向転回部１０ｃまたは１０ｄから搬送部材１０ｂまたは１０ａに流出する粉体量（流出速度）も増加し、ある時間経過後に、方向転回部１０ｃまたは１０ｄ中の粉体の滞留量が一定量に収束する。図６（ａ）では、この一定量をＸ４と表記している。なお、流入速度ａ３、ａ４の単位は任意に設定できるが、例えばｇ／秒等とすることができる。
【００３３】
図６（ｂ）には、図６（ａ）に示された各流入速度ａ３、ａ４と方向転回部１０ｃまたは１０ｄ中の粉体１６の、一定量に収束した後の滞留量Ｘ３、Ｘ４との関係が示される。図６（ｂ）に示された関係では、流入速度ａ３、ａ４と滞留量Ｘ３、Ｘ４とが直線関係（例えば正比例関係）となっている。
【００３４】
第１算出部１８ａは、搬送部材１０ａ、１０ｂを構成するオーガの周囲に存在する粉体量と搬送部材１０ａ、１０ｂによる粉体の搬送速度との関係（図４（ａ））、及び搬送部材１０ａ、１０ｂによる粉体の搬送速度と方向転回部１０ｃ、１０ｄに滞留する粉体量との関係（図６（ａ）、（ｂ））から、攪拌搬送部１０の各部に存在する粉体１６の量を算出する。この場合、攪拌搬送部１０の各部に存在する粉体１６の総量及び搬送部材１０ａ、１０ｂ及び方向転回部１０ｃ、１０ｄに存在する粉体量の初期値（上記Ｘ等）は、シミュレーションの設定値として予め与えられ、記憶部２２に格納されている。
【００３５】
上記演算は、例えば攪拌搬送部１０の各部に存在する粉体１６の総量と方向転回部１０ｃ、１０ｄに滞留する粉体量とから搬送部材１０ａ、１０ｂに存在する粉体量を算出し（総量−滞留量）、有限体積法等により搬送部材１０ａ、１０ｂの各部における粉体量（単位長さ当たりの粉体量）を算出することにより行うことができる。あるいは、搬送部材１０ａ、１０ｂに存在する粉体量を搬送部材１０ａ、１０ｂの長さで平均して求めてもよい。但し、攪拌搬送部１０の各部に存在する粉体１６の量の算出方法は、これらに限定されるものではない。
【００３６】
なお、攪拌搬送部１０の各部に存在する粉体１６の量（搬送部材１０ａ、１０ｂを構成するオーガの周囲に存在する粉体量と方向転回部１０ｃ、１０ｄに滞留する粉体量）の算出は、各部を適宜分割した仮想的な空間への粉体１６の出入りを演算すること（有限体積法）により行うことができる。搬送部材１０ａ、１０ｂ及び方向転回部１０ｃ、１０ｄにおける粉体１６が存在する空間をどの程度の大きさ及び数に分割するかについては、予め決定しておく。
【００３７】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、上記第２算出部１８ｂが使用する、吸着搬送部１２への粉体吸着量と上記第１算出部１８ａが算出した任意の現象時間での搬送部材１０ａにおける粉体１６の粉面高さの変動との関係の例が示される。図７（ａ）は吸着搬送部１２への粉体吸着量が少ない場合の例であり、図７（ｂ）は吸着搬送部１２への粉体吸着量が多い場合の例である。いずれの場合においても、搬送部材１０ａにある量の粉体１６が存在している状態で、吸着搬送部１２へ粉体１６が吸着された場合、吸着された粉体１６の量（粉体吸着量）の分だけ搬送部材１０ａにおける粉体量が減少し、粉面高さが低下する。  
【００３８】
図７（ａ）、（ｂ）では、搬送部材１０ａから吸着搬送部１２へ吸着した粉体１６を三角形状の図形Ａｄにより模式的に表現している。図７（ａ）の例では、図７（ｂ）の例に比べて吸着搬送部１２へ吸着した粉体１６の量が少ないので、搬送部材１０ａにおける粉体１６の粉面高さは、図７（ａ）の例の方が、図７（ｂ）の例よりも高くなっている。
【００３９】
図７（ｃ）は、上記図７（ａ）、（ｂ）に示される、吸着搬送部１２への粉体吸着量と搬送部材１０ａにおける粉体１６の粉面高さの変動との任意の現象時間における関係を表すグラフである。図７（ｃ）の縦軸が粉体吸着量であり、横軸が粉面高さである。図７（ｃ）に示されるように、粉体吸着量と粉面高さとは比例しており、粉体吸着量が増加すると粉面高さが減少する。図７（ｃ）のグラフ（直線）では、直線と横軸が交わる点が第１算出部１８ａが算出した粉面高さであり、吸着搬送部１２への粉体吸着量が０（零）の場合、すなわち第２算出部１８ｂの演算の初期値を表している。従って、図７（ｃ）は、吸着搬送部１２への粉体吸着量と上記第１算出部１８ａが算出した任意の現象時間での搬送部材１０ａにおける粉面高さの変動との関係を表している。また、図７（ｃ）において、粉体吸着量と粉面高さの変動との関係を表すグラフが複数示されているのは、第１算出部１８ａが算出した粉面高さが複数ある場合を意味している。なお、図７（ｃ）のグラフは直線（比例関係）として表現されているが、必ずしも直線になるとは限らず、曲線となる場合もある。また、図７（ｃ）において、縦軸は、一定時間（吸着搬送部１２の一定回転数毎）に吸着搬送部１２に吸着する粉体量としてもよい。
【００４０】
また、図７（ｃ）に示された、吸着搬送部１２へ吸着する粉体１６の量と搬送部材１０ａにおける粉体１６の粉面高さとの関係は、予め実験的に求めてもよいし、粉面高さ算出部１８が有限体積法等により演算して求めてもよい。なお、上記グラフの決定に使用される第１算出部１８ａが算出した粉面高さは、任意の現象時間における値であるので、図７（ｃ）に示された関係（グラフ）も任意の現象時間におけるものである。
【００４１】
図８（ａ）、（ｂ）には、上記第２算出部１８ｂが使用する、搬送部材１０ａにおける粉体１６の流動が安定したときの搬送部材１０ａでの粉面高さと吸着搬送部１２への粉体吸着量との関係の例が示される。ここで、搬送部材１０ａにおける粉体１６の流動が安定したときとは、搬送部材１０ａに備えられたオーガが数回回転し、粉体１６の流動状態が一定の状態（定常状態）となったときを言う。
【００４２】
図８（ａ）において、搬送部材１０ａから吸着搬送部１２が吸着する粉体量は、搬送部材１０ａを構成するオーガと吸着搬送部１２を構成する現像ロールとの距離、搬送部材１０ａにおける粉体１６の粉面高さ、吸着搬送部１２が粉体を吸着する吸着力（磁気力）等によって決まる。従って、粉面高さ算出部１８は、予めシミュレーションの設定値として与えられているオーガと現像ロールとの距離及び搬送部材１０ａにおける粉体１６の粉面高さ毎に吸着搬送部１２が吸着する粉体量を算出する。吸着搬送部１２が吸着する粉体量の算出方法としては、例えば粉体１６に含まれる磁性体であるキャリア粒子が吸着搬送部１２から受ける磁場およびキャリア粒子同士による磁気相互作用によって力を受けて吸着搬送部１２に吸着する現象を、個々のキャリア粒子とそれに静電的に付着しているトナー粒子の挙動として微小時間毎に計算することにより行う。なお、上記演算に使用するオーガと現像ロールとの距離は、それぞれの中心間の距離、最短の表面間距離等である。また、吸着搬送部１２が粉体を吸着する吸着力は、吸着搬送部１２に備えられているマグネットの仕様等として予め与えられ、上記シミュレーションの設定値として与えられた各値とともに記憶部２２に格納する。
【００４３】
図８（ｂ）は、上記図８（ａ）に示される、搬送部材１０ａでの粉面高さと吸着搬送部１２への粉体吸着量との関係を表すグラフである。図８（ｂ）の縦軸が粉体吸着量であり、横軸が粉面高さである。図８（ｂ）に示されるように、搬送部材１０ａでの粉面高さが増加すると、吸着搬送部１２への粉体吸着量は右肩上がりの曲線（例えば２次曲線）をたどって増加する。この関係は、上述したように粉面高さ算出部１８が有限体積法等により演算して求めてもよいし、予め実験的に求めてもよい。
【００４４】
なお、上述したように、吸着搬送部１２が感光体ロール１４に渡せなかった粉体１６は、攪拌搬送部１０に戻るように構成されているので、この粉体１６の戻り量を考慮して上述した図７（ｃ）及び図８（ｂ）に示された関係を求めるのが好適である。
【００４５】
図９には、搬送部材１０ａと吸着搬送部１２の任意の現象時間における動作点の例が示される。この場合の動作点は、図７（ｃ）に示された直線と図８（ｂ）に示された曲線の交点（連立方程式の解）として求められる。
【００４６】
図９では、縦軸が吸着搬送部１２への粉体吸着量であり、横軸が搬送部材１０ａにおける粉面高さである。図９の意味は以下の通りである。すなわち、図７（ｃ）に示されるように、第１算出部１８ａが算出した任意の現象時間における粉面高さを初期値として吸着搬送部１２への粉体吸着量に応じて搬送部材１０ａにおける粉面高さが低下してゆくが、図８（ｂ）に示されるように粉面高さの低下に応じて吸着搬送部１２への粉体吸着量も減少する。このため、図９において直線と曲線の交点で粉面高さと粉体吸着量とがバランスする。なお、図９の交点を求める演算に使用される、図７（ｃ）に示された関係は、任意の現象時間における値であるので、上記演算の結果も任意の現象時間におけるものである。図９に示された結果は、記憶部２２に格納する。
【００４７】
入力条件設定部２０は、シミュレーションの設定値として記憶部２２に格納されたオーガと現像ロールとの距離及び搬送部材１０ａにおける粉面高さ及びシミュレーションに使用したこれらの値毎の吸着搬送部１２への粉体吸着量を読み出し、吸着搬送部１２の動作解析に必要な入力条件とする。
【００４８】
なお、吸着搬送部１２の動作解析は、従来公知の個別要素法（粉体粒子１粒毎に運動方程式を解く演算方法）により行うことができる。
【００４９】
図１０には、本実施形態に係る粉体搬送シミュレーション装置の動作例のフロー図が示される。図１０において、粉面高さ算出部１８が、攪拌搬送部１０の各部に存在する粉体１６の総量及び搬送部材１０ａ、１０ｂ及び方向転回部１０ｃ、１０ｄに存在する粉体量の初期値、オーガと現像ロールとの距離、搬送部材１０ａにおける粉体１６の粉面高さ（図８（ｂ）の関係の算出に使用する）、吸着搬送部１２が粉体を吸着する吸着力等のシミュレーションの設定値を受け取ると（Ｓ１）、第１算出部１８ａが、図４（ａ）及び図６（ａ）、（ｂ）等の関係に基づき、任意の現象時間での搬送部材１０ａにおける粉面高さの初期値を算出する（Ｓ２）。なお、上記Ｓ１におけるシミュレーションの設定値は、図示しない適宜な入力装置、例えばキーボード、ポインティングデバイス等を使用して入力することができる。
【００５０】
次に、第２算出部１８ｂが、図７（ｃ）、図８（ｂ）及び図９等の関係に基づき、吸着搬送部１２に粉体が吸着された場合の、上記任意の現象時間での上記搬送部材１０ａにおける粉体１６の粉面高さを算出する（Ｓ３）。
【００５１】
入力条件設定部２０は、上記第２算出部１８ｂが算出した粉面高さに基づいて、オーガと現像ロールとの距離、搬送部材１０ａにおける粉面高さ及びシミュレーションに使用したこれらの値毎の吸着搬送部１２への粉体吸着量等の、上記吸着搬送部１２の動作解析に必要な入力条件を設定する（Ｓ４）。
【００５２】
上述した、図１０の各ステップを実行するためのプログラムは、記録媒体に格納することも可能であり、また、そのプログラムを通信手段によって提供しても良い。その場合、例えば、上記説明したプログラムについて、「プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体」の発明または「データ信号」の発明として捉えても良い。
【００５３】
なお、以上の説明では、攪拌搬送部１０が２本の搬送部材１０ａ、１０ｂで構成されている例を用いたが、搬送部材の数は３本であってもよい。
【００５４】
図１１には、搬送部材の数が３本の場合の攪拌搬送部１０及び吸着搬送部１２の断面図が示される。図１１において、攪拌搬送部１０ａ、１０ｂが略鉛直方向に配列されており、鉛直方向において攪拌搬送部１０ａ、１０ｂの間で且つ吸着搬送部１２の下方の位置に３本目の攪拌搬送部１０ｃが配置されている。図１１の例では、図１の例と同様に、攪拌搬送部１０ａ、１０ｂの間でオーガにより粉体１６を攪拌しながら互いに逆方向に搬送する。また、攪拌搬送部１０ａから吸着搬送部１２に粉体１６が吸着されるとともに、吸着搬送部１２及び攪拌搬送部１０ａから剥離した粉体１６が攪拌搬送部１０ｃに落下する。さらに、攪拌搬送部１０ｃから剥離した粉体１６が攪拌搬送部１０ｂに落下する。このように、粉体１６が３本の攪拌搬送部１０ａ、１０ｂ、１０ｃの間を移動しつつ、吸着搬送部１２には、攪拌搬送部１０ａ、１０ｃから粉体１６が供給される。
【００５５】
図１１の構成においては、攪拌搬送部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及び吸着搬送部１２の全体を考慮して、上述した各方法により装置内の各位置における粉体１６の量を演算する。この際に、粉体１６を液状であるかのように仮定して演算してもよい。なお、攪拌搬送部１０ａ、１０ｂ、１０ｃの直線部分と、各攪拌搬送部間とでは、粉体１６の量と搬送能力との関係が変わるため、それぞれ独立して演算するのが好適である。この場合、例えば図７（ｃ）、図８（ｂ）、図９と同様にして、吸着搬送部１２に存在する粉体１６の量と、攪拌搬送部１０ａ、１０ｂ、１０ｃ側にある粉体１６の量とを相関させ、上記演算に反映させる。
【符号の説明】
【００５６】
１０  攪拌搬送部、１０ａ、１０ｂ、搬送部材、１０ｃ、１０ｄ  方向転回部、１０ｅ  間仕切り、１２  吸着搬送部、１４  感光体ロール、１５  規制ブレード、１６  粉体、１８  粉面高さ算出部、１８ａ  第１算出部、１８ｂ  第２算出部、２０  入力条件設定部、２２  記憶部。
【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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【図１１】
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