(57)【要約】【課題】  層構造を構成する各層の電荷をシミュレーション処理により算出する装置および方法を提供する。【解決手段】  解析対象となる層構造の構成情報をパラメータとして入力し、パラメータに基づいて、各層の電荷を算出する。連続する第ｉ層と第ｉ＋１層の境界の電荷密度σｉ，ｉ＋１に関する微分方程式と、各表面電荷密度の関係式に基づいて、各層の電荷算出処理を実行する。さらに、時間（ｔ）に伴って変化する層の厚み情報ｄ（ｔ）を含めて、時間推移に伴う各層の電荷推移を算出する。本構成により、例えば画像形成装置におけるロール間を移動する媒体の電荷を算出することが可能となり、媒体電荷による傾きの発生を予測することが可能であり、傾き発生を是正する装置構成や制御構成を持つ装置を設計、製造することが可能となる。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
層構造を構成する各層の電荷をシミュレーション処理により算出するシミュレーション装置であり、
解析対象となる層構造の構成情報をパラメータとして入力する入力部と、
前記パラメータに基づいて、各層の電荷を算出するデータ処理部と、
を有することを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項２】
解析対象となる層構造の構成情報は、時間（ｔ）に伴って変化する層の厚み情報ｄ（ｔ）を含み、
前記データ処理部は、
時間推移に伴う各層の電荷推移を算出する処理を実行する構成であることを特徴とする請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項３】
前記データ処理部は、
層構造を構成する各層中、連続する第ｉ層と第ｉ＋１層の境界の電荷密度σｉ，ｉ＋１に関する微分方程式と、各表面電荷密度の関係式に基づいて、各層の電荷算出処理を実行する構成であることを特徴とする請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項４】
前記データ処理部は、
解析対象となる層構造に空気層が含まれる場合において、空気層が無視できるレベルである領域においては、空気層の厚さｄａｉｒを下記の設定、すなわち、
ｄａｉｒ＝δ、
δ≪１、
として各層の電荷計算を実行する構成であることを特徴とする請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項５】
前記データ処理部は、
各時刻における空気層と、空気層にかかる電圧との関係をＰａｓｈｅｎ電圧と比較することで、放電の発生有無を判定し、該判定に基づいて電荷計算を行なう構成であることを特徴とする請求項１に記載のシミュレーション装置。
【請求項６】
画像形成装置であり、
電圧の印加されたロール部を介した媒体の入出力を行なう構成を有し、
前記ロール部の層構成情報に基づくシミュレーション処理によって算出した媒体の電荷状態に基づいて決定された電圧を印加する剥離部電極を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
画像形成装置製造方法であり、
電圧の印加されたロール部を介した媒体の入出力を行なう構成を有する画像形成装置の製造において、前記ロール部の層構成情報に基づくシミュレーション処理によって算出した媒体の電荷状態に基づいて、ロール部のスキュー（交差）調整を実行するステップを有することを特徴とする画像形成装置製造方法。
【請求項８】
層構造を構成する各層の電荷をシミュレーション処理により算出するシミュレーション方法であり、
解析対象となる層構造の構成情報をパラメータとして入力する入力ステップと、
前記パラメータに基づいて、各層の電荷を算出するデータ処理ステップと、
を有することを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項９】
解析対象となる層構造の構成情報は、時間（ｔ）に伴って変化する層の厚み情報ｄ（ｔ）を含み、
前記データ処理ステップは、
時間推移に伴う各層の電荷推移を算出する処理を実行するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載のシミュレーション方法。
【請求項１０】
前記データ処理ステップは、
層構造を構成する各層中、連続する第ｉ層と第ｉ＋１層の境界の電荷密度σｉ，ｉ＋１に関する微分方程式と、各表面電荷密度の関係式に基づいて、各層の電荷算出処理を実行するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載のシミュレーション方法。
【請求項１１】
前記データ処理ステップは、
解析対象となる層構造に空気層が含まれる場合において、空気層が無視できるレベルである領域においては、空気層の厚さｄａｉｒを下記の設定、すなわち、
ｄａｉｒ＝δ、
δ≪１、
として各層の電荷計算を実行するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載のシミュレーション方法。
【請求項１２】
前記データ処理ステップは、
各時刻における空気層と、空気層にかかる電圧との関係をＰａｓｈｅｎ電圧と比較することで、放電の発生有無を判定し、該判定に基づいて電荷計算を行なうステップを含むことを特徴とする請求項８に記載のシミュレーション方法。
【請求項１３】
層構造を構成する各層の電荷をコンピュータ上においてシミュレーション処理により算出するコンピュータ・プログラムであり、
解析対象となる層構造の構成情報をパラメータとして入力する入力ステップと、
前記パラメータに基づいて、各層の電荷を算出するデータ処理ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレーション装置、画像形成装置、および方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。さらに、詳細には、１次元電界計算処理を適用したシミュレーション処理により、例えば、ロール間に挟まれた用紙の帯電状態を解析し、解析結果に応じて調整処理を施すことで、搬送用紙の傾きの効率的な調整を可能としたシミュレーション装置、画像形成装置、および方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
シミュレーションは、物理的、生態的、あるいは社会的に実行される挙動を数式化若しくはモデル化し、ほぼ同じ法則に支配されるシステム挙動として例えばコンピュータ上で仮想的に実現する処理であり、シミュレーションによって現実的に発生し得る事態の予測や評価が可能となる。シミュレーション技術を利用することにより、さまざまな局面におけるシステムの挙動を現実に体験する前に予測することができる。
【０００３】
例えばシミュレーション処理によって得られたパラメータに基づいて、現実のシステムを制御することで、予測されるシステムのエラーや異常、あるいは事故を回避することができる。
【０００４】
コピー機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置では、トレーに格納された用紙が装置内部に送り込まれた後、例えば転写ロール、定着ロール、搬送ベルトなどによって搬送され、所定の画像形成処理がなされた後に出力部に出力される。なお、画像形成装置における画像処理工程に関しては、例えば特許文献１〜３に記載されている。
【０００５】
例えば転写ロール部において、用紙は正の電圧が印加された転写ロールと接地された対抗ロール間に挟まれて搬送される。このような状態で用紙は表面、裏面がそれぞれ帯電状態になる。この帯電に起因する静電力によって用紙はロールに対する吸着を起こし傾きが発生する場合がある。このような用紙の傾きは後工程における紙のしわや、紙詰まりなどを起こす原因となる。
【０００６】
このような画像形成装置における不具合を解消するため、画像形成装置に実際に用紙を搬送させて、各ロールや搬送ベルト上の用紙状態をチェックし、調整を行なうという方法があるが、どのような傾きの場合にどのような調整手法が有効であるかについては明確でなく、効率的な調整手法が確立されるに至っていないのが現状である。
【特許文献１】特開２００３−２１５９３３号公報
【特許文献２】特開平０４−０３４４８１号公報
【特許文献３】特開昭６１−０２６０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、１次元電界計算処理を適用したシミュレーション処理により、例えば、ロール間に挟まれた用紙の帯電状態を解析し、解析結果に応じて調整処理を施すことで、搬送用紙の傾きの効率的な調整を可能としたシミュレーション装置、画像形成装置、および方法、並びにコンピュータ・プログラム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】
【０００８】
本発明の第１の側面は、層構造を構成する各層の電荷をシミュレーション処理により算出するシミュレーション装置であり、解析対象となる層構造の構成情報をパラメータとして入力する入力部と、前記パラメータに基づいて、各層の電荷を算出するデータ処理部とを有することを特徴とするシミュレーション装置にある。
【０００９】
さらに、本発明のシミュレーション装置の一実施態様において、解析対象となる層構造の構成情報は、時間（ｔ）に伴って変化する層の厚み情報ｄ（ｔ）を含み、前記データ処理部は、時間推移に伴う各層の電荷推移を算出する処理を実行する構成であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明のシミュレーション装置の一実施態様において、前記データ処理部は、層構造を構成する各層中、連続する第ｉ層と第ｉ＋１層の境界の電荷密度σｉ，ｉ＋１に関する微分方程式と、各表面電荷密度の関係式に基づいて、各層の電荷算出処理を実行する構成であることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明のシミュレーション装置の一実施態様において、前記データ処理部は、解析対象となる層構造に空気層が含まれる場合において、空気層が無視できるレベルである領域においては、空気層の厚さｄａｉｒを下記の設定、すなわち、
ｄａｉｒ＝δ、
δ≪１、
として各層の電荷計算を実行する構成であることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明のシミュレーション装置の一実施態様において、前記データ処理部は、各時刻における空気層と、空気層にかかる電圧との関係をＰａｓｈｅｎ電圧と比較することで、放電の発生有無を判定し、該判定に基づいて電荷計算を行なう構成であることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の第２の側面は、画像形成装置であり、電圧の印加されたロール部を介した媒体の入出力を行なう構成を有し、前記ロール部の層構成情報に基づくシミュレーション処理によって算出した媒体の電荷状態に基づいて決定された電圧を印加する剥離部電極を有することを特徴とする画像形成装置にある。
【００１４】
さらに、本発明の第３の側面は、画像形成装置製造方法であり、電圧の印加されたロール部を介した媒体の入出力を行なう構成を有する画像形成装置の製造において、前記ロール部の層構成情報に基づくシミュレーション処理によって算出した媒体の電荷状態に基づいて、ロール部のスキュー（交差）調整を実行するステップを有することを特徴とする画像形成装置製造方法にある。
【００１５】
さらに、本発明の第４の側面は、層構造を構成する各層の電荷をシミュレーション処理により算出するシミュレーション方法であり、解析対象となる層構造の構成情報をパラメータとして入力する入力ステップと、前記パラメータに基づいて、各層の電荷を算出するデータ処理ステップとを有することを特徴とするシミュレーション方法にある。
【００１６】
さらに、本発明のシミュレーション方法の一実施態様において、解析対象となる層構造の構成情報は、時間（ｔ）に伴って変化する層の厚み情報ｄ（ｔ）を含み、前記データ処理ステップは、時間推移に伴う各層の電荷推移を算出する処理を実行するステップを含むことを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明のシミュレーション方法の一実施態様において、前記データ処理ステップは、層構造を構成する各層中、連続する第ｉ層と第ｉ＋１層の境界の電荷密度σｉ，ｉ＋１に関する微分方程式と、各表面電荷密度の関係式に基づいて、各層の電荷算出処理を実行するステップを含むことを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明のシミュレーション方法の一実施態様において、前記データ処理ステップは、解析対象となる層構造に空気層が含まれる場合において、空気層が無視できるレベルである領域においては、空気層の厚さｄａｉｒを下記の設定、すなわち、
ｄａｉｒ＝δ、
δ≪１、
として各層の電荷計算を実行するステップを含むことを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明のシミュレーション方法の一実施態様において、前記データ処理ステップは、各時刻における空気層と、空気層にかかる電圧との関係をＰａｓｈｅｎ電圧と比較することで、放電の発生有無を判定し、該判定に基づいて電荷計算を行なうステップを含むことを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明の第５の側面は、層構造を構成する各層の電荷をコンピュータ上においてシミュレーション処理により算出するコンピュータ・プログラムであり、解析対象となる層構造の構成情報をパラメータとして入力する入力ステップと、前記パラメータに基づいて、各層の電荷を算出するデータ処理ステップとを有することを特徴とするコンピュータ・プログラムにある。
【００２１】
なお、本発明のコンピュータ・プログラムは、例えば、様々なプログラム・コードを実行可能なコンピュータシステムに対して、コンピュータ可読な形式で提供する記憶媒体、通信媒体、例えば、ＣＤやＦＤ、ＭＯなどの記録媒体、あるいは、ネットワークなどの通信媒体によって提供可能なコンピュータ・プログラムである。このようなプログラムをコンピュータ可読な形式で提供することにより、コンピュータシステム上でプログラムに応じた処理が実現される。
【００２２】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の構成によれば、層構造を構成する各層の電荷をシミュレーション処理により算出することを可能とした。解析対象となる層構造の構成情報をパラメータとして入力し、パラメータに基づいて、各層の電荷を算出する。連続する第ｉ層と第ｉ＋１層の境界の電荷密度σｉ，ｉ＋１に関する微分方程式と、各表面電荷密度の関係式に基づいて、各層の電荷算出処理を実行するものであり、時間（ｔ）に伴って変化する層の厚み情報ｄ（ｔ）を含めて、時間推移に伴う各層の電荷推移を算出する。本構成により、例えば画像形成装置におけるロール間を移動する媒体の電荷を算出することが可能となり、媒体電荷による傾きの発生を予測することが可能であり、傾き発生を是正する装置構成や制御構成を持つ装置を設計、製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置、画像形成装置、および方法、並びにコンピュータ・プログラムについて説明する。
【００２５】
本発明は、例えば、ロール間に挟まれた用紙の帯電状態を解析し、解析結果に応じて調整処理を施すことで、搬送用紙の傾きの効率的な調整を可能とするものであり、用紙の帯電状態を解析のために、１次元電界計算処理を適用したシミュレーション処理を実行する。まず、１次元電界計算のアルゴリズムについて、図１以下を参照して説明する。
【００２６】
本実施例における１次元電界計算では、例えば図１に示すＮ層からなる層構造の電界を考える。この層構造は、例えば、画像形成装置のロール間に挟まれた用紙などの層構成、例えばロール層、用紙層、ベルト層、空気層などの各層に対応すると想定される層構造である。
【００２７】
図１に示す層構造の両端には印加電圧が与えられているとする。ガウスの法則から、図１に示すＮ層中、第ｉ層、第ｉ＋１層に形成される電界Ｅｉ，Ｅｉ＋１と第ｉ層と第ｉ＋１層間の表面電荷密度σｉ，ｉ＋１に以下の関係が成り立つ。
εｉ＋１ε０・Ｅｉ＋１（ｔ）−εｉε０・Ｅｉ（ｔ）＝σｉ，ｉ＋１（ｔ）＋ｑｉ・ｙ+qi+1(di+1-yi+1)
・・・・（数式１）
【００２８】
上記数式１において、εｉは第ｉ層の比誘電率であり、ｑｉは第ｉ層が有する体積電荷である。また、diは各層の層厚である。次に、定電圧制御では各層の分圧の総和は常に印加電圧Ｖｉｎに等しいから、印加電圧Ｖｉｎは、下式（数式２）として示される。
【数１】
2006276247.tif 000003
【００２９】
さらに、電荷保存則から、第ｉ層と第ｉ＋１層の境界の電荷密度σｉ，ｉ＋１の時間変化は、その前後の層の電流密度ｊの差に等しい。ここで第ｉ層の電流密度ｊｉは、第ｉ層の導電率をγｉと書くと、オームの法則から、時間（ｔ）における第ｉ層の電流密度ｊｉ（ｔ）は、以下の式（数式３）によって示される。
ｊｉ（ｔ）＝γｉ・Ｅｉ（ｔ）  ・・・（数式３）
【００３０】
上記式（数式３）に基づいて、電荷保存則は以下の式（数式４）のように表される。
【数２】
2006276247.tif 000004
【００３１】
例えば、コピー機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置における搬送用紙では、例えばロール間（例えば転写ロールと対抗ロール間）に用紙が挟まれ、さらに、トナーの付着などが発生するため、厳密には、これらの各構成体が図１に示す各層に相当することになるが、トナー層などの体積電荷を有する層はないと仮定しｑｉ＝０と置くと、式（数式１）と（数式４）から、第ｉ層と第ｉ＋１層の境界の電荷密度σｉ，ｉ＋１に関する微分方程式として、以下の式（数式５）が得られる。
【数３】
2006276247.tif 000005
【００３２】
さらに、前述した式（数式１）と（数式２）から、各表面電荷密度の関係式として、以下の式（数式８）が得られる。
【数４】
2006276247.tif 000006
【００３３】
上記式（数式９）において、ｄｋ（ｔ）は第ｋ層の厚さであり、本実施例で用いるモデルに関しては、空気層以外の層では、時間（ｔ）に依存しないとする。
【００３４】
ここで、図２に示すような、２つのロール１０１，１０２間に用紙などの媒体１２０が挟持された単純なモデルを考える。このモデルにおいて、ロール１０１と媒体１２０間の空気層、およびロール１０２と媒体１２０間の空気層それぞれの時間（ｔ）における厚さｄａｉｒ１（ｔ）、ｄａｉｒ２（ｔ）は、ロール１、ロール２の半径をそれぞれＲ１，Ｒ２、角速度をそれぞれω１ω２、ロール押し込み量をｄｏｆｆとして、以下の式（数式１０）のように表される。
ｄａｉｒ１（ｔ）＝［Ｒ１（１−ｃｏｓω１ｔ）−ｄｏｆｆ］ω１ｔ／ｓｉｎω１ｔ
ｄａｉｒ２（ｔ）＝［Ｒ２（１−ｃｏｓω２ｔ）−ｄｏｆｆ］ω２ｔ／ｓｉｎω２ｔ
Ｒ１（１−ｃｏｓω１ｔ）＞ｄｏｆｆ 
・・・・（数式１０）
【００３５】
連立微分方程式として前述の式（数式５）および（数式８）を解くことにより、各時刻（ｔ）における各層の電荷、電界、電圧、電位を求めることができる。
【００３６】
次に、本実施例で用いられる仮想接触層の計算方法について説明する。ロール接触前および接触後の領域においてｄａｉｒ（ｔ）は、通常の空気層として、前述の式（数式１０）に従う。また、空気層は絶縁層として計算するため、導電率γａｉｒ＝０と置く。なお、微小空隙において発生する可能性がある放電に関する計算については後に説明する。空気層の厚さｄａｉｒ（ｔ）は、接触領域においては、十分小さな値を設定する。すなわち、下式（数式１１）によって空気層の厚さｄａｉｒ（ｔ）を表すものとする。
ｄａｉｒ（ｔ）＝δ、δ≪１
Ｒ１（１−ｃｏｓω１ｔ）≦ｄｏｆｆ 
・・・（数式１１）
【００３７】
上記式（数式１１）のように設定された層厚に対して、連立微分方程式（数式５）および（数式８）をそのまま解けば、接触領域には微小な空隙δが保持されたまま計算が行なわれることになる。
【００３８】
次に、放電計算について説明する。まず計算過程において、各時刻における空気層（Ａｉｒ  Ｇａｐ）ｄａｉｒと空気層（Ａｉｒ  Ｇａｐ）にかかる電圧Ｖａｉｒとの関係をＰａｃｓｈｅｎ電圧Ｖｐａｓと比較して放電が発生しているか否かを判定させる。
【００３９】
Ｖｐａｓ＝７．５×１０７ｄ            ｆｏｒ  ｄ≦４．５３［μｍ］
Ｖｐａｓ＝３１２＋６．２×１０６ｄ    ｆｏｒ  ４．５３＜ｄ≦８７．６４［μｍ］
Ｖｐａｓ＝２．４４１×１０６ｄ＋６．７３×１０４√ｄ＋０．００１／ｄ    ｆｏｒ  ８７．６４［μｍ］＜ｄ
・・・（数式１２）
【００４０】
Ｐａｓｃｈｅｎ則は上記式（数式１２）で表され、計算過程の各時刻において、ＶａｉｒとＶｐａｓが比較される。Ｖａｉｒ＜Ｖｐａｓの場合は計算はそのまま次のステップへ進むが、Ｖａｉｒ＞Ｖｐａｓの場合には放電が発生すると見なし、ロール表面電荷に放電に相当する処理を行なう。処理は、ＶａｉｒがＶｐａｓに戻るような電荷を、接触表面それぞれの最表層の表面電荷から差し引きすることで行なわれる。
【００４１】
本実施例では、放電処理を含め、上述の連立微分方程式がＲｕｎｇｅ−Ｋｕｔｔａ法を用いて数値的に解かれる。
【００４２】
本数値計算において、用紙など転写媒体や中間体ベルトのニップ近傍におけるロールへの巻きつき、いわゆるロールのオフセット（水平方向へのズレ）は、前述の式（数式１０）を修正することにより容易に考慮することができる。また、ロールの弾性率など機械的特性を考慮した構造解析をあらかじめ行い、そこで得られる変形データを取り込んでより精密にニップ近傍の変形状態を電界解析に反映させることも可能である。
【００４３】
本数値計算によって、各部位における電位、電界、電荷などさまざまな情報が得られるが、ここではニップから排出される転写媒体の帯電状態（電荷密度）に注目する。転写媒体は表と裏がそれぞれ帯電するが、その総和が正であるか負であるかが転写後の転写媒体の挙動に大きな意味を持つ。
【００４４】
ここでは、図３に示すカラー画像形成装置の２次転写部構成を例にとって転写媒体の帯電状態と挙動の関係について説明する。構成は対抗ロール２０１、転写ロール２０２、中間転写体ベルト２０３および用紙２１０からなり、対抗ロール２０１は電気的に接地され、転写ロール２０２には正の電圧が印加される。
【００４５】
このような条件では、通常、用紙２１０は転写ロール２０２から放電などにより正の電荷を受け取り、中間転写体ベルト２０３側に正の電荷を放出することになるため、用紙２１０の裏側（転写ロール２０２側）は正に、用紙２１０の表側（中間転写体ベルト２０３側）は負に帯電する。また、全体として電界は転写ロール２０２から対抗ロール２０１に向かう方向（上向きに正）である。よって、用紙２１０の表裏帯電の総和が正であれば用紙は下向きの静電力を、負であれば上向きの静電力を受ける。そしてその静電力が大きいとき、用紙は転写ロールまたは対抗ロールに吸着する。
【００４６】
ここで、転写ロール２０２の軸の位置が対抗ロール２０１とスキュー（交差）していた場合に、用紙２１０帯電がどのように変化するかを上述した計算アルゴリズムにより算出した結果を図４に示す。図４は、転写ロール（ＢＴＲ）２０２の位置ずれ、すなわちオフセット量を上流側−６ｍｍ〜下流側＋６ｍｍとした場合の、用紙２１０の帯電量［Ｃ／ｍ２］をグラフとして示した図である。
【００４７】
転写ロール２０２が下流側にずれていた場合に用紙２１０は負に帯電し、上流側にずれていた場合に用紙は正に帯電することがわかる。よって、全体としての電界の向きを考慮すると、前者の場合に用紙は下側（転写ロール２０２側）に、後者の場合に上側（対抗ロール２０１側）に静電力を受ける。
【００４８】
例えば、このような構成の転写ロール部を持つ画像形成装置の出荷時に、転写ロール通過直後の用紙位置（変位）を最低２箇所、たとえば軸方向手前側と奥側で測定し、どちらかが対抗ロール側に変位している場合には、そちらの側のロールの軸を下流にずらす。調整後は、用紙は全体として均一に負帯電になっているので、剥離部電極（一体型）には負電圧を印加して用紙姿勢を整える。このようにすることで、転写後の用紙姿勢の傾きが原因で発生する後工程における紙しわなどの不具合が回避される。
【００４９】
転写ロール通過直後の用紙位置（変位）の測定処理について図５、図６を参照して説明する。図５は一体型剥離部電極３０３を持つ構成例における用紙位置（変位）の測定処理構成例、図６は分離型剥離部電極部３０４を持つ構成例における用紙位置（変位）の測定処理構成例を示している。
【００５０】
図５、図６に示す構成例において、用紙３１０の変移は、転写ロール３０１と、対抗ロール３０２の下流においてレーザ変位計３２１，３２２を適用して、用紙３１０の傾きを測定する。なお、用紙３１０には、用紙の位置を示すマーキングデータを付与した構成とすることが好ましい。この変位測定によって、転写ロールから出力される用紙３１０の傾きを検出する。
【００５１】
このように転写ロール３０１通過直後の用紙位置（変位）を軸方向手前側と奥側に設定したレーザ変位計３２１，３２２で測定し、どちらかが対抗ロール３０２側に変位している場合には、そちらの側のロールの軸を下流にずらすという調整処理を行なう。
【００５２】
調整後は、用紙は全体として均一に負帯電になっているので、図５に示す一体型剥離部電極３０３には負電圧を印加して用紙姿勢を整える。このようにすることで、転写後の用紙姿勢の傾きが原因で発生する後工程における紙しわなどの不具合が回避される。また、図６に示す独立剥離部電極３０４を持つ構成の場合には、対抗ロール側に変位している側の位置に対応する独立剥離部電極３０４に負の電圧を、逆の場合には正の電圧を印加する。両者の間の電極において付与する電圧は線形補完によって算出する。
【００５３】
これらの処理によって用紙姿勢が整えられ、転写ロール部を通過した用紙に傾きが発生することなく、後工程における紙しわの発生、紙づまりの発生などが防止される。
【００５４】
上述した１次電界計算アルゴリズムの処理シーケンスについて、図７に示すフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１０１では、時刻（ｔ）における各層の電荷計算を実行する。例えば図２に示すモデルが与えられた場合、ロール１，１０１、空気層ｄａｉｒ１、媒体（用紙）１２０、空気層ｄａｉｒ２、ロール２，１０２の各層についての電荷計算を行なう。図３に示すように、いずれかのロールに印加電圧が付与され、他方のロールは接地されているなどの設定条件を入力パラメータとして入力し、各層の電荷計算を行なう。各層の電荷計算は、前述したように連立微分方程式として、数式５、数式８を解く処理として実行する。
【００５５】
ステップＳ１０２において、時刻（ｔ）において、空気層が無視できる状態位置、すなわち、例えば図２に示すモデルにおいて、ロールと媒体が接触した位置にあるか否かを判定し、接触位置にあると判定される場合は、ステップＳ１０３に進み、先に説明した式（数式１１）、すなわち、
ｄａｉｒ（ｔ）＝δ、δ≪１
Ｒ１（１−ｃｏｓω１ｔ）≦ｄｏｆｆ 
として、連立微分方程式（数式５）および（数式８）を解き、接触領域における各層の電荷計算を実行する。
【００５６】
さらに、ステップＳ１０４において、時刻（ｔ）において、空気層が無視できない状態位置、すなわち、例えば図２に示すモデルにおいて、ロールと媒体との接触が離反した位置に至ったか否かを判定し、離反位置にあると判定される場合は、ステップＳ１０５に進み、先に説明した式（数式１１）、すなわち、
ｄａｉｒ（ｔ）＝δ、δ≪１
Ｒ１（１−ｃｏｓω１ｔ）≦ｄｏｆｆ 
の設定を解除し、空気層の厚みを考慮して、連立微分方程式として、数式５、数式８を解き、各層の電荷計算を行なう。
【００５７】
ステップＳ１０６において、終了位置、すなわち、例えば図２に示すモデルにおいて、媒体（用紙）１２０がロールから十分離れ、用紙帯電に基づく傾き発生を考慮する必要のない位置に達したと判定された場合に、電界計算処理を終了する。
【００５８】
次に、図８を参照して、上述した電界計算アルゴリズムに従った計算処理を実行する本発明のシミュレーション装置の構成について説明する。入力部４０１は、解析対象とする構造体の層構造情報、設定条件などの各種パラメータを入力する。なお、これらのデータは、予めデータベース４０５に格納しておいてもよい。
【００５９】
データ処理部４０２は、入力部４０１から入力されたパラメータ、設定条件に基づくシミュレーション処理としての１次電界計算処理を実行する。すなわち、前述の式（数式５）および（数式８）を解き、各層の電荷計算を実行し、各層における電荷、電界、電圧、電位などを算出する。なお、電界計算等のシミュレーションの実行プログラムは、記憶部４０４あるいはデータベース４０５に格納されている。なお、記憶部４０４は、シミュレーション処理に伴う計算パラメータの一時的な記憶領域、ワークエリアとして利用される。
【００６０】
データ処理部４０２は、さらに、上述したシミュレーション結果に基づいて算出される各層の電荷データに対応するデータ位置を、例えば図４に示す転写ロールと、対抗ロールとのスキュー位置のどのデータ位置に対応するかなどの表示データを生成して表示部に４０３に表示する処理などを実行する。
【００６１】
データベース４０５には、上述した処理に適用するプログラム、解析対象となる構造体のデータ、電界計算等のシミュレーションの実行プログラム他のデータ処理プログラムを格納する。
【００６２】
最後に、上述した処理を実行するシミュレーション装置を構成する情報処理装置のハードウェア構成例について、図９を参照して説明する。ＣＰＵ（Central Processing Unit）５０１は、ＯＳ（Operating System)に対応する処理や、上述の実施例において説明した各層の電荷計算など、シミュレーションデータの生成、表示処理などを実行する。これらの処理は、情報処理装置のＲＯＭ、ハードディスクなどのデータ記憶部に格納されたコンピュータ・プログラムに従って実行される。
【００６３】
ＲＯＭ（Read Only Memory）５０２は、ＣＰＵ５０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を格納する。ＲＡＭ（Random Access Memory）５０３は、ＣＰＵ５０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を格納する。これらはＣＰＵバスなどから構成されるホストバス５０４により相互に接続されている。
【００６４】
ホストバス５０４は、ブリッジ５０５を介して、ＰＣＩ(Peripheral Component Interconnect/Interface)バスなどの外部バス５０６に接続されている。
【００６５】
キーボード５０８、ポインティングデバイス５０９は、ユーザにより操作される入力デバイスである。ディスプレイ５１０は、液晶表示装置またはＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などから成り、各種情報をテキストやイメージで表示する。
【００６６】
ＨＤＤ（Hard Disk Drive）５１１は、ハードディスクを内蔵し、ハードディスクを駆動し、ＣＰＵ５０１によって実行するプログラムや情報を記録または再生させる。ハードディスクは、例えば、解析対象となる構造体の層構造情報や、パラメータの格納手段などに利用され、さらに、上述した計算アルゴリズムを含むデータ処理プログラム等、各種コンピュータ・プログラムが格納される。
【００６７】
ドライブ５１２は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体５２１に記録されているデータまたはプログラムを読み出して、そのデータまたはプログラムを、インタフェース５０７、外部バス５０６、ブリッジ５０５、およびホストバス５０４を介して接続されているＲＡＭ５０３に供給する。
【００６８】
接続ポート５１４は、外部接続機器５２２を接続するポートであり、ＵＳＢ，ＩＥＥＥ１３９４等の接続部を持つ。接続ポート５１４は、インタフェース５０７、および外部バス５０６、ブリッジ５０５、ホストバス５０４等を介してＣＰＵ５０１等に接続されている。通信部５１５は、ネットワークに接続され、他の情報処理装置との通信を実行する。
【００６９】
なお、図９に示すシミュレーション装置として適用される情報処理装置のハードウェア構成例は、ＰＣを適用して構成した装置の一例であり、本発明のシミュレーション装置は、図９に示す構成に限らず、上述した実施例において説明した処理を実行可能な構成であればよい。
【００７０】
以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００７１】
なお、明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させるか、あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
【００７２】
例えば、プログラムは記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory)に予め記録しておくことができる。あるいは、プログラムはフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)，ＭＯ(Magneto optical)ディスク，ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。
【００７３】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送したり、ＬＡＮ(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送し、コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。
【００７４】
なお、明細書に記載された各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。また、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上、説明したように、本発明の構成によれば、層構造を構成する各層の電荷をシミュレーション処理により算出することを可能とした。解析対象となる層構造の構成情報をパラメータとして入力し、パラメータに基づいて、各層の電荷を算出する。連続する第ｉ層と第ｉ＋１層の境界の電荷密度σｉ，ｉ＋１に関する微分方程式と、各表面電荷密度の関係式に基づいて、各層の電荷算出処理を実行するものであり、時間（ｔ）に伴って変化する層の厚み情報ｄ（ｔ）を含めて、時間推移に伴う各層の電荷推移を算出する。本構成により、例えば画像形成装置におけるロール間を移動する媒体の電荷を算出することが可能となり、媒体電荷による傾きの発生を予測することが可能であり、傾き発生を是正する装置構成や制御構成を持つ装置を設計、製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】１次元電界計算において想定するＮ層からなる層構造の例を示す図である。
【図２】１次元電界計算において想定する２つのロール間に用紙などの媒体を挟持した単純なモデルについて説明する図である。
【図３】電界計算の対象例としてのカラー画像形成装置の２次転写部構成を示す図である
【図４】転写ロールの位置ずれと用紙の帯電量をグラフとして示した図である。
【図５】転写ロール通過直後の用紙位置（変位）の測定処理構成例について説明する図である。
【図６】転写ロール通過直後の用紙位置（変位）の測定処理構成例について説明する図である。
【図７】本発明のシミュレーション装置における電界計算アルゴリズムについて説明するフローチャートを示す図である。
【図８】本発明の一実施例に係るシミュレーション装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るシミュレーション装置のハードウェア構成例について説明する図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０１，１０２  ロール
１２０  媒体（用紙）
２０１  対抗ロール
２０２  転写ロール
２０３  中間転写体ベルト
２１０  用紙
３０１  転写ロール
３０２  対抗ロール
３０３  一体型剥離部電極
３０４  分割型剥離部電極
３１０  用紙
３２１，３２２  レーザ変位計
４０１  入力部
４０２  データ処理部
４０３  表示部
４０４  記憶部
４０５  データベース
５０１  ＣＰＵ(Central Processing Unit)
５０２  ＲＯＭ（Read-Only-Memory）
５０３  ＲＡＭ（Random Access Memory）
５０４  ホストバス
５０５  ブリッジ
５０６  外部バス
５０７  インタフェース
５０８  キーボード
５０９  ポインティングデバイス
５１０  ディスプレイ
５１１  ＨＤＤ（Hard Disk Drive）
５１２  ドライブ
５１４  接続ポート
５１５  通信部
５２１  リムーバブル記録媒体
５２２  外部接続機器
【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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