(57)【要約】【課題】１つの粒子挙動解析の結果を用いて、任意の場所や条件での粒子の攪拌状態や搬送状態を、簡単かつインタラクティブに表示、把握することを可能とする。【解決手段】粒子の挙動を解析した結果を表示する粒子挙動解析結果表示方法であって、粒子の挙動の解析結果を表示装置上に表示する表示工程と、注目対象である粒子を指定する指定工程と、指定工程において指定した指定粒子を、指定していない非指定粒子と区別して表示装置上に表示する制御工程と、を具備する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子の挙動を解析した結果を表示する粒子挙動解析結果表示装置であって、
粒子の挙動の解析結果を表示する表示手段と、
所定時刻の粒子の状態に基づいて当該時刻における指定粒子を指定する指定手段と、
該指定手段により指定した指定粒子を、時間の経過に伴い逐次更新しながら、指定していない非指定粒子と区別して前記表示手段上に表示する制御手段と、
を具備することを特徴とする粒子挙動解析結果表示装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記指定粒子と前記非指定粒子とを色を異ならせて前記表示手段上に表示することを特徴とする請求項１に記載の粒子挙動解析結果表示装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記指定粒子と前記非指定粒子とを粒子を示す記号を異ならせて表示することを特徴とする請求項１に記載の粒子挙動解析結果表示装置。
【請求項４】
前記指定手段は、前記表示手段上に指定した領域に対する粒子の内外判定に基づいて、前記指定粒子を判定することを特徴とする請求項１に記載の粒子挙動解析結果表示装置。
【請求項５】
前記指定手段は、定義された物理量の範囲に対する粒子の内外判定に基づいて、前記指定粒子を判定することを特徴とする請求項１に記載の粒子挙動解析結果表示装置。
【請求項６】
潜像が形成された担持体表面上に現像剤によって可視像を形成するための電子写真装置に内包される粒子状の現像剤の挙動の解析結果を表示することを特徴とする請求項１に記載の粒子挙動解析結果表示装置。
【請求項７】
粒子の挙動を解析した結果を表示する粒子挙動解析結果表示方法であって、
粒子の挙動の解析結果を表示装置上に表示する表示工程と、
所定時刻の粒子の状態に基づいて当該時刻における指定粒子を指定する指定工程と、
該指定工程において指定した指定粒子を、指定していない非指定粒子と区別して前記表示装置上に表示する制御工程と、を具備し、
該指定粒子は時間の経過に伴い逐次更新されることを特徴とする粒子挙動解析結果表示方法。
【請求項８】
前記制御工程では、前記指定粒子と前記非指定粒子とを色を異ならせて前記表示装置上に表示することを特徴とする請求項７に記載の粒子挙動解析結果表示方法。
【請求項９】
前記制御工程では、前記指定粒子と前記非指定粒子とを粒子を示す記号を異ならせて表示することを特徴とする請求項７に記載の粒子挙動解析結果表示方法。
【請求項１０】
前記指定工程では、前記表示装置上に指定した領域に対する粒子の内外判定に基づいて、前記指定粒子を判定することを特徴とする請求項７に記載の粒子挙動解析結果表示方法。
【請求項１１】
前記指定工程では、定義された物理量の範囲に対する粒子の内外判定に基づいて、前記指定粒子を判定することを特徴とする請求項７に記載の粒子挙動解析結果表示方法。
【請求項１２】
潜像が形成された担持体表面上に現像剤によって可視像を形成するための電子写真装置に内包される粒子状の現像剤の挙動の解析結果を表示することを特徴とする請求項７に記載の粒子挙動解析結果表示方法。
【請求項１３】
請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の表示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。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶したことを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子挙動を可視化する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真技術を利用した複写機やプリンタなどでは、現像器によって感光体の表面上にトナーからなる可視像を形成することが行われている。
【０００３】
この現像器内において、トナーの挙動を制御し適切な現像を行うために、攪拌部材や搬送部材などが一般に用いられており、攪拌部材や搬送部材の移動や回転により、トナーやトナーを搬送するためのキャリア粒子の挙動は適切に制御される。
【０００４】
ところで近年、このような攪拌状態や搬送状態における粒子の挙動を解析するために粒子挙動計算が行われ、電子写真の現象解明や現像器の構造最適化等に活用されつつある。そして、解析結果に対しては、任意の時刻における粒子の位置や速度、軌跡の表示、さらにはそれらの連続表示等による粒子挙動の可視化が行われ、粒子挙動現象の把握や評価などに用いられている。
【０００５】
以下に、特許文献１や非特許文献２などに用いられている、粒子挙動の具体的な表示方法について、図１３を用いて説明する。
【０００６】
図１３（ａ）〜（ｄ）は、攪拌部材の回転による攪拌現象の２次元粒子挙動解析で求めた結果に対して、ｔ0〜ｔ3秒の各時刻における粒子と攪拌部材を表示した例を示す図である。なお、ここでは、容器内の粒子が反時計回りに回転する攪拌部材によって攪拌されている場合を想定している。図１３中、符号５０１は容器を、５０２は攪拌部材を、５０３は粒子を表す。
【０００７】
図１３の表示を行うことにより、各時刻の粒子や攪拌部材の位置などを視覚的に把握することができる。また、４つの表示を連続表示することにより、粒子の動きをアニメーション表示することができ、動的な挙動の把握が可能となる。
【特許文献１】特開平１１−１４７０４８号公報
【非特許文献２】日本機会学会論文集Ｂ編,62,601,p3335（六車他；）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１３のような表示方法では、各粒子がどれくらい動いているかを視覚的に把握することが難しい。
【０００９】
例えば、図１３において、ｔ0秒とｔ3秒の時刻の表示を比較しただけでは、ｔ0秒からｔ3秒の間に粒子がどれくらい混ざっているかを把握することは難しい。また、図１３（ａ）〜（ｄ）の連続表示によるアニメーション表示においても、粒子の全体的な挙動は把握できるものの、混ざり具合の把握は難しい。特に、３次元の解析結果の表示では、粒子数が多いことなどによりこの問題が顕著になる。
【００１０】
また、電子写真の解析においては、例えば現像ホッパから供給されたトナーが現像容器内をどのように搬送されるかなど、特定の領域から運ばれた粒子がどのように搬送されたかを評価することが必要となるが、従来の表示方法ではこの現象を確認することは難しい。
【００１１】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、１つの粒子挙動解析の結果を用いて、任意の場所や条件での粒子の攪拌状態や搬送状態を、簡単かつインタラクティブに表示、把握することを可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる粒子挙動解析結果表示装置は、粒子の挙動を解析した結果を表示する粒子挙動解析結果表示装置であって、粒子の挙動の解析結果を表示する表示手段と、所定時刻の粒子の状態に基づいて当該時刻における指定粒子を指定する指定手段と、該指定手段により指定した指定粒子を、時間の経過に伴い逐次更新しながら、指定していない非指定粒子と区別して前記表示手段上に表示する制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
また、この発明に係わる粒子挙動解析結果表示装置において、前記制御手段は、前記指定粒子と前記非指定粒子とを色を異ならせて前記表示手段上に表示することを特徴とする。
【００１４】
また、この発明に係わる粒子挙動解析結果表示装置において、前記制御手段は、前記指定粒子と前記非指定粒子とを粒子を示す記号を異ならせて表示することを特徴とする。
【００１５】
また、この発明に係わる粒子挙動解析結果表示装置において、前記指定手段は、前記表示手段上に指定した領域に対する粒子の内外判定に基づいて、前記指定粒子を判定することを特徴とする。
【００１６】
また、この発明に係わる粒子挙動解析結果表示装置において、前記指定手段は、定義された物理量の範囲に対する粒子の内外判定に基づいて、前記指定粒子を判定することを特徴とする。
【００１７】
また、この発明に係わる粒子挙動解析結果表示装置において、潜像が形成された担持体表面上に現像剤によって可視像を形成するための電子写真装置に内包される粒子状の現像剤の挙動の解析結果を表示することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係わる粒子挙動解析結果表示方法は、粒子の挙動を解析した結果を表示する粒子挙動解析結果表示方法であって、粒子の挙動の解析結果を表示装置上に表示する表示工程と、所定時刻の粒子の状態に基づいて当該時刻における指定粒子を指定する指定工程と、該指定工程において指定した指定粒子を、指定していない非指定粒子と区別して前記表示装置上に表示する制御工程と、を具備し、該指定粒子は時間の経過に伴い逐次更新されることを特徴とする。
【００１９】
また、この発明に係わる粒子挙動解析結果表示方法において、前記制御工程では、前記指定粒子と前記非指定粒子とを色を異ならせて前記表示装置上に表示することを特徴とする。
【００２０】
また、この発明に係わる粒子挙動解析結果表示方法において、前記制御工程では、前記指定粒子と前記非指定粒子とを粒子を示す記号を異ならせて表示することを特徴とする。
【００２１】
また、この発明に係わる粒子挙動解析結果表示方法において、前記指定工程では、前記表示装置上に指定した領域に対する粒子の内外判定に基づいて、前記指定粒子を判定することを特徴とする。
【００２２】
また、この発明に係わる粒子挙動解析結果表示方法において、前記指定工程では、定義された物理量の範囲に対する粒子の内外判定に基づいて、前記指定粒子を判定することを特徴とする。
【００２３】
また、この発明に係わる粒子挙動解析結果表示方法において、潜像が形成された担持体表面上に現像剤によって可視像を形成するための電子写真装置に内包される粒子状の現像剤の挙動の解析結果を表示することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係わるプログラムは、上記の表示方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係わる記憶媒体は、上記のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、１つの粒子挙動解析の結果を用いて、任意の場所や条件での粒子の攪拌状態や搬送状態を、簡単かつインタラクティブに表示、把握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】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態を説明する。本実施形態では、２次元断面内における粒子、攪拌部材、および容器を基にした粒子挙動解析の結果を表示する例について説明する。なお、攪拌部材は、回転軸を中心に回転している。
【００２９】
図１は、粒子挙動解析結果表示装置の処理プログラムの構成図であり、図１（ａ）は結果表示の全体を、（ｂ）は指定粒子の設定部１０１の概略構成を示すプログラム構成図である。
【００３０】
図１中、符号１００は制御部であり、プログラムの処理全体を制御する。符号１０１は指定粒子の設定部であり、粒子の指定方法の選択、指定領域情報などの指定条件の設定、指定粒子の判定、及び指定粒子テーブルの更新を行う。符号１０２は粒子挙動表示部であり、指定粒子の情報に基づく各粒子の表示、及び構造物の表示を行う。
【００３１】
以下では、図１（ｂ）に示した指定粒子の設定部１０１を構成する符号１０３〜符号１０５の３つの処理について説明する。
【００３２】
符号１０３は指定方法の選択部であり、粒子の指定方法を選択する。本実施形態では、「領域内粒子」と「表示粒子の直接指定」の２つの方法のどちらかを選択することとする。
【００３３】
符号１０４は領域内粒子の設定部であり、指定粒子の判定に用いる時刻データと領域データを設定し、設定された時刻の粒子の位置をもとに、領域内にあるかどうかを全ての粒子に対して判定し、その結果をもとに指定粒子テーブルを更新する。
【００３４】
符号１０５は表示粒子の直接指定部であり、表示装置に表示されている粒子を直接指定し、その結果をもとに指定粒子テーブルを更新する。
【００３５】
以下に、本実施形態の特徴である指定粒子の設定部１０１及び、粒子挙動表示部１０２について、図２〜図６を参照して詳しく説明する。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る粒子挙動解析表示装置の構成を示すブロック図である。図３を参照して指定粒子の設定部１０１及び、粒子挙動表示部１０２における処理を説明する前に、まず図２を参照して粒子挙動解析表示装置の構成を説明する。
【００３７】
粒子挙動解析表示装置は、図２に示すように、ＣＰＵ２００と、ＲＡＭ２０１と、表示装置２０２と、入力部２０３と、外部記憶装置２０４と、バス２０５とを備える構成となっている。更に、ＲＡＭ２０１は、プログラム格納部２０１ａと、計算結果データ格納部２０１ｂと、粒子色データ格納部２０１ｃと、現在の表示時刻データ格納部２０１ｄと、指定粒子テーブル格納部２０１ｅと、指定方法データ格納部２０１ｆと、指定条件データ格納部２０１ｇとを備えている。
【００３８】
上記各部の構成を詳述すると、ＣＰＵ２００は中央処理装置であり、バス２０５を介して接続された上記各部を制御する。ＲＡＭ２０１の各格納部２０１ａ〜２０１ｇには、図１に示したプログラム、計算結果データ、粒子色データ、現在の表示時刻データ、指定粒子テーブル、指定方法データ、指定条件データがそれぞれ格納される。表示装置２０２は、ディスプレイやプリンタ等から構成され、ＣＰＵ２００の制御により表示すべきデータを表示する。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。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。
【００３９】
ここで、各データの内容を説明する。
【００４０】
計算結果データとは粒子挙動解析で求めた粒子の位置や速度の時系列データ、粒子数、半径、質量など計算条件に関する値である。粒子色データは、粒子を表示装置に表示する際の指定粒子と非指定粒子に対する表示色情報である。現在の表示時刻データは、表示装置に表示されているデータの時刻である。指定粒子テーブルは、指定粒子か非指定粒子かどうかを表す情報である。指定方法データは、粒子の指定方法として選択された方法を示すデータである。指定条件データは、粒子を指定する際に用いる条件を表す情報であり、指定粒子を選択する際に用いる時刻データや領域を表す座標データなどである。
【００４１】
図３は、図１に示す指定粒子の設定部１０１で実行される処理の手順を示すフローチャートである。粒子挙動解析表示装置を示す図２を参照しながら、指定粒子の設定の処理手順を説明する。
【００４２】
（１）まず、指定方法の選択部１０３において、「領域内粒子」、「表示粒子の直接指定」のどちらの方法を用いるかを選択し、指定方法データ２０１ｆに格納する（ステップＳ３０１）。
【００４３】
（２）「領域内粒子」が選択された場合には（ステップＳ３０２）、領域内の粒子の設定部１０４において、（２−１）〜（２−４）の処理を実施する。
（２−１）まず、指定の判定時に用いる時刻データを設定し、指定条件データ２０１ｇに格納する（ステップＳ３０３）。これは、現在、表示装置に表示されている時刻データを用いることとする。
（２−２）次に、表示装置であるディスプレイに対して入力装置の１つであるマウスを用いて矩形領域を設定し、領域を表す座標データを指定条件データ２０１ｇに格納する（ステップＳ３０４）。なお、領域の設定は、マウスで対角線の２点をクリックすることにより行うことができる。
（２−３）次に、任意の粒子が指定した領域内にあるかどうかを判定し（ステップＳ３０５）、領域内にある場合にはその粒子に対する指定粒子テーブル２０１ｅのデータを更新する（ステップＳ３０６）。判定方法としては、粒子の位置座標が矩形領域内に入っているかどうかを判定すればよく、両者の座標の大小比較で可能である。
（２−４）（２−３）の処理を全ての粒子に対して行うことにより（ステップＳ３０７）、領域内にある全ての指定粒子に対応した指定粒子テーブル２０１ｅが作成される。
【００４４】
（３）「表示粒子の直接指定」が選択された場合には（ステップＳ３０８）、表示粒子の直接指定部１０５において、（３−１）〜（３−４）の処理を実施する。
（３−１）まず、指定の判定時に用いる時刻データを設定し、指定条件データ２０１ｇに格納する（ステップＳ３０３）。これは、（２−１）と同じ方法でよい。
（３−２）次に、表示装置であるディスプレイに対して入力装置の１つであるマウスを用いて、表示されている粒子の１つをクリックすることにより、粒子を指定する（ステップＳ３０９）。これは、クリックされたディスプレイ上の座標に最も近い位置にある粒子を求める方法が一般に用いられる。
（３−３）クリックされた粒子に対する指定粒子テーブル２０１ｅのデータを更新する（ステップＳ３０６）。
（３−４）ピック終了するまで（指定しようとする複数個の粒子のクリックが終了するまで）、（３−２）〜（３−３）の処理を繰り返すことにより（ステップＳ３１０）、指定された粒子に応じた指定粒子テーブル２０１ｅが作成される。
【００４５】
図４は、図１に示す粒子表示部１０２で実行される処理の手順を示すフローチャートである。図４を用いて粒子の表示の処理手順を説明する。
【００４６】
（１）まず、指定粒子の表示色を設定し、粒子色データ２０１ｃに格納する（ステップＳ４０１）。なお、非指定粒子の表示色は従来例の表示に用いた表示色（例えば白、黒など）を用いることとする。
【００４７】
（２）次に、表示時刻をカウントし（ステップＳ４０２）、現在の表示時刻データ２０１ｄに格納する。
【００４８】
（３）次に、ある粒子に対して、指定粒子テーブル２０１ｅを用いてその粒子が指定粒子かどうかを判定し（ステップＳ４０３）、指定粒子の場合には指定粒子の粒子色データを（ステップＳ４０４）、非指定粒子の場合には非指定粒子の表示色データを用いて粒子の表示を作成する（ステップＳ４０５）。このとき、粒子の表示位置は、現在の表示時刻データ２０１ｄ、及び計算結果データ２０１ｂをもとに求め、現在の時刻に対する粒子位置に印を表示する。
【００４９】
（４）（３）の処理を全ての粒子に対して行う（ステップＳ３０７）。
【００５０】
（５）構造物の表示を作成する（ステップＳ４０６）。
【００５１】
（６）粒子の表示と構造物の表示を表示装置に出力する（ステップＳ４０７）。
【００５２】
本実施形態の特徴は、指定粒子と非指定粒子を例えば色を違えて区別して表示することにより、指定粒子と非指定粒子の挙動を視覚的に表現できることである。本実施形態の方法を、従来例で示した図１３の解析結果に対して適用した例を、図５を用いて説明する。
【００５３】
図５（ａ）は、粒子の選択方法として「領域内粒子」を選択した場合の領域の設定を、図５（ｂ）は指定粒子テーブルを、図５（ｃ）〜（ｆ）は時刻ｔ0秒からｔ3秒までの表示の例をそれぞれ示す。ここで、５０１は容器を、５０２は攪拌部材を、５０３は非指定粒子を、５０４はマウスによって選択された矩形領域を、５０５は指定粒子テーブルの内容を、５０６は指定粒子をそれぞれ示している。
【００５４】
まず、指定粒子の指定方法と指定粒子テーブルの更新の方法を説明する。
【００５５】
図５（ａ）に示したｔ0秒の時刻の解析結果に対して、マウスで矩形領域５０４の対角線上の２点をクリックすることにより、矩形領域を設定する。そして、矩形領域５０４内にある８個の粒子が指定粒子として判定され、粒子番号１，４を含む８個の指定粒子に対する指定粒子テーブルが、指定粒子を表す「１」として保存される。
【００５６】
図５（ｃ）〜（ｆ）には、指定粒子を灰色で、非指定粒子を白色で表示した場合のｔ1秒〜ｔ3秒までの粒子挙動表示結果を示している。この図からわかるように、ｔ0秒の時刻では図中の右半分にあった指定粒子が、ｔ3秒の時刻には十分攪拌されている様子を視覚的に把握することが可能となる。
【００５７】
これまで説明してきたように、本実施形態を用いることにより、粒子がどのように攪拌、搬送されているかを、指定粒子と非指定粒子を用いて視覚的に捉えることが可能となる。また、本実施形態を用いることにより、オペレータがインタラクティブに領域を設定できるため、１つの解析結果に対して任意の領域にある粒子がどのように攪拌、搬送されていくかを表示できるようになり、現象を視覚的に把握しやすくなる。
【００５８】
特に、図５（ｃ）〜（ｆ）のように同じ領域を動く粒子や、多数の粒子がある場合には、粒子の流れや攪拌状態を指定粒子と非指定粒子の色の混ざりとして捉えることができるため、全体の動きが一目でわかるようになる。また、図５（ｃ）〜（ｆ）の４つの表示を連続表示することで、粒子の挙動をアニメーション的に表示することができるため、粒子の速度や方向の評価が可能となる。
【００５９】
また、指定粒子と非指定粒子の表示／非表示を選択可能にすることにより、指定粒子のみの表示や、非指定粒子のみの表示が可能になる。図６に、図５（ｆ）のｔ3秒の時刻の解析結果に対して、（ａ）指定粒子のみを表示した場合と、（ｂ）非指定粒子のみを表示した場合の例を示している。このように、着目する領域の粒子のみを表示することができるため、着目粒子の挙動を確認しやすくなる。特に、３次元解析の場合には、粒子数が多いだけでなく、奥行き方向にある粒子が見えなくなるため、本実施形態の方法を用いることにより、着目する領域の粒子の挙動を容易に確認できるようになる。さらに、表示する粒子数が少なくなることにより表示に要する時間を短縮できる。
【００６０】
また、従来例で示した図１３の解析結果に対して、ｔ3秒の時刻の解析結果を用いて指定粒子を設定した場合の例を図７に示している。なお、図中、５０１〜５０４、及び５０５は図５と同じである。このように、一定時間経過した時刻ｔ3秒の結果を元に指定粒子を設定することにより、どこから搬送されてきたかをｔ0秒からｔ2秒の時刻の表示から確認することが可能となる。
【００６１】
なお、上記の説明では２次元解析の表示について説明したが、３次元解析結果の表示に対しても適用可能である。
【００６２】
また、上記説明では、指定粒子の設定方法として、マウスを用いる方法を説明したが、領域データをキーボードなどで直接入力する方法も適用可能である。さらに、指定粒子を定義する領域として、矩形領域以外にも２次元では円や楕円、多角形など、３次元では直方体、円柱、球、多面体なども適用可能である。さらに、領域の内側にある粒子だけでなく、領域の外側に対しても同じアルゴリズムで指定可能である。
【００６３】
また、粒径などの粒子固有の物理量を用いて指定粒子を判定することも容易に適用できる。これにより、指定した粒径の粒子の挙動を視覚的に把握できるようになる。
【００６４】
また、上記説明では、指定粒子と非指定粒子の区別の仕方として粒子の色を違える方法を用いたが、印（記号）の種類（丸、四角、多角形など）を違える方法も適用可能であり、白黒表示の場合に区別可能となる。また、指定粒子の種類を複数にし、種類に応じて表示色を変えることも可能であり、例えば複数の領域にある粒子がどのように混ざっていくかを表示することが可能となる。
【００６５】
以下では、本実施形態の具体的な適用例の１つとして、電子写真装置における現像剤挙動解析に本実施形態の方法を適用した場合について説明する。
【００６６】
図１２は、電子写真装置における画像形成装置の一部を示す図である。図中、１２０１は感光体ドラム、１２０２は現像装置、１２０３は転写部材、１２０４はクリーニング装置、１２０５は帯電部材、１２０６は現像ホッパである。
【００６７】
現像ホッパ１２０６内には、現像剤であるトナーを攪拌するための攪拌部材１２０７が装備されており、攪拌部材１２０７が回転することにより、トナーが攪拌される。この現像装置１２０２に対して本実施形態を適用することにより、現像装置１２０２内のトナーの搬送状態を表示、評価することができる。また、現像ホッパ１２０６やクリーニング装置１２０４など、トナーの攪拌や搬送をする装置に対する解析結果の表示に対しても本実施形態を適用可能である。
【００６８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、各粒子が指定粒子、非指定粒子のどちらかに設定され、その情報をもとに表示している。このため、個々の粒子は、全ての表示時刻で指定粒子と非指定粒子のどちらかとして表示される。
【００６９】
ところで、例えばある領域を通過した粒子が、その後どのように搬送されるかを表示する場合、領域を通過する粒子は時間とともに増える。この状態を表示するには、領域を通過する前は非指定粒子として、通過後は指定粒子として表示する必要があり、第１の実施形態では実現できない。
【００７０】
第２の実施形態はこのような問題を解決するためのものであり、各時刻に対する指定粒子テーブルを作成し、表示する時刻に対する指定粒子／非指定粒子に応じて粒子を表示することを特徴としている。そして、指定粒子と判定した時刻より前では非指定粒子として、後の時刻では指定粒子として表示することにより、領域通過後の粒子の挙動を表示可能にすることを特徴としている。
【００７１】
第２の実施形態の処理プログラムの構成、及び粒子挙動解析表示装置の構成を示すブロック図は、第１の実施形態で示した構成と同じであるので、ここでは説明を省略する。また、第１の実施形態の説明と同様に、２次元断面内における粒子、攪拌部材、および容器を基にした粒子挙動解析の結果表示を例に説明する。また、攪拌部材は、回転軸を中心に回転している。
【００７２】
以下では、本実施形態を用いた指定粒子の設定部１０１の処理を、図８と図２を参照して説明する。
【００７３】
図８は、第２の実施形態における指定粒子の設定部１０１において行われる処理の手順を示すフローチャートである。図２に示す粒子挙動解析表示装置を参照しながら、指定粒子の設定の処理手順を説明する。
【００７４】
（１）まず、表示装置であるディスプレイに対して入力装置の１つであるマウスを用いて矩形領域を設定し、領域を表す座標データを指定条件データ２０１ｇに格納する（ステップＳ３０４）。
【００７５】
（２）次に、時刻をカウントし、指定条件データ２０１ｇに格納する（ステップＳ８０１）。１回目は計算開始時刻を用いる。
【００７６】
（３）次に、１ステップ前における指定粒子テーブルの各粒子のデータを、現在の時刻に対する指定粒子テーブルにコピーする（ステップＳ８０２）。ただし、１回目はこの処理を行わない。
【００７７】
（４）次に、任意の粒子が指定した領域内にあるかどうかを判定し（ステップＳ３０５）、領域内にある場合にはその粒子に対する現在の時刻の指定粒子テーブル２０１ｅのデータを更新する（ステップＳ３０６）。
【００７８】
（５）（３）〜（４）の処理を全ての粒子に対して行うことにより（ステップＳ３０７）、現在の時刻において、領域内にある全ての指定粒子に対応した指定粒子テーブル２０１ｅが更新されたことになる。
【００７９】
（６）（１）〜（５）の処理を全時刻に対して実行することにより（ステップＳ８０３）、全時刻における指定粒子テーブル２０１ｅが作成される。
【００８０】
なお、本実施形態における粒子の表示部の処理については、表示時刻に対する指定粒子テーブルを用いることで、第１の実施形態で説明した図４の処理の流れをそのまま流用することが可能である。
【００８１】
本実施形態の特徴は、指定粒子とみなした時刻より前では非指定粒子として、後の時刻では指定粒子として表示することにより、領域を通過した粒子を指定粒子として表示できることである。本実施形態の方法を、従来例で示した図１３の解析結果に対して適用した例を、図９を用いて説明する。
【００８２】
図９（ａ）は指定粒子テーブルを、図９（ｂ）〜（ｅ）は時刻ｔ0秒から時刻ｔ3秒までの表示の例を示す。ここで、９０１は本実施形態における指定粒子テーブルの例を示している。また、５０１〜５０４、５０６は図５と同じである。
【００８３】
まず、図９（ａ）を用いて、（n-2）Δt秒〜nΔt秒の時刻（Δtは表示時間ステップ）における、４つの粒子（粒子番号１〜４）に対する指定粒子テーブルの作成を、以下に説明する。
【００８４】
（１）最初に、（n-2）Δt秒の時刻の粒子の位置を用いて指定粒子の判定を行う。その結果、粒子番号１〜４の粒子はステップＳ３０４で設定した矩形領域内にないと判定し、非指定粒子を表す「０」が保存される。
【００８５】
（２）次に（n-1）Δt秒の判定を行う。まず、（n-2）Δt秒のデータ（粒子番号１〜４は全て「０」）を（n-1）Δt秒のデータにコピーする。次に、矩形領域内外の判定を行い、矩形領域内にある粒子番号２に対して指定粒子を表す「１」が保存される。
【００８６】
（３）次にnΔt秒の判定を行う。まず、（n-1）Δt秒のデータ（粒子番号１、３〜４は「０」、粒子番号２は「１」）をnΔt秒のデータにコピーする。次に、矩形領域内外の判定を行い、矩形領域内にある粒子番号３に対して指定粒子を表す「１」が保存される。
【００８７】
以上の処理を行うことにより、粒子番号２は指定粒子と判定された（n-1）Δt秒より前の時刻では非指定粒子として、（n-1）Δt秒以降では指定粒子として設定されることになる。同じく、粒子番号３についても、指定粒子と判定されたnΔt秒より前の時刻では非指定粒子として、nΔt秒では指定粒子として設定されることになる。
【００８８】
図９（ｂ）〜（ｅ）には、指定粒子を灰色で、非指定粒子を白色で表示した場合のt0秒からt3秒までの粒子挙動表示結果を示している。このように、矩形領域を通過した粒子が時間とともにどのように搬送されるかを表示することが可能となる。
【００８９】
これまで説明してきたように、本実施形態を用いることにより、指定粒子と判定した時刻より前では非指定粒子として、後の時刻では指定粒子として表示することにより、矩形領域を通過した粒子が指定粒子として表示されるため、領域を通過した粒子がどのように攪拌、搬送されているかを視覚的に捉えることが可能となる。また、本実施形態を用いることにより、オペレータがインタラクティブに領域を設定できるため、１つの解析結果に対して任意の領域を通過する粒子がどのように攪拌、搬送されていくかを表示できるようになり、現象を視覚的に把握しやすくなる。
【００９０】
また、指定粒子と非指定粒子の表示／非表示を設定することにより、指定粒子のみの表示や、非指定粒子のみの表示も可能である。また、粒子の表示と同時に領域を表す図形を表示することにより、どの領域を通過したかを一目で確認することができるようになる。
【００９１】
また、上記説明では、図８のフローチャートにおいて、計算開始時間から計算終了時間まで時間カウントを進めることにより、指定粒子と判定した時刻より前では非指定粒子、後では指定粒子として表示しているが、時間カウントを計算終了時間から逆戻りすることにより、指定粒子と判定した時刻より前では指定粒子、後では非指定粒子として表示することが可能である。これにより、領域を通過した粒子がどこに搬送されるかだけでなく、どこにある粒子が領域を通過するかを表示することが可能となる。
【００９２】
時間カウントを逆戻りした場合の指定粒子テーブル作成例として、（n-1）Δt秒〜（n+1）Δt秒の時刻（Δtは表示時間ステップ）における、４つの粒子（粒子番号１〜４）に対する指定粒子テーブルの作成を、図１０を用いて説明する。なお、図の９０１は図９と同じである。
【００９３】
（１）最初に、（n+1）Δt秒の時刻の粒子の位置を用いて指定粒子の判定を行う。その結果、粒子番号１〜４の粒子はステップＳ３０４で設定した矩形領域内にないと判定し、非指定粒子を表す「０」が保存される。
【００９４】
（２）次にnΔt秒の判定を行う。まず、（n+1）Δt秒の時刻のデータ（粒子番号１〜４は全て「０」）をnΔt秒の時刻のデータにコピーする。次に、矩形領域内外の判定を行い、矩形領域内にある粒子番号３に対して指定粒子を表す「１」が保存される。
【００９５】
（３）次に（n-1）Δt秒の判定を行う。まず、nΔt秒の時刻のデータ（粒子番号１〜２、４は「０」、粒子番号３は「１」）を（n-1）Δt秒のデータにコピーする。次に、矩形領域内外の判定を行い、矩形領域内にある粒子番号２に対して指定粒子を表す「１」が保存される。
【００９６】
以上の処理を行うことにより、粒子番号２は指定粒子と判定された（n-1）Δt秒より前の時刻では指定粒子として、（n-1）Δt秒以降では非指定粒子として設定されることになる。同じく、粒子番号３についても、指定粒子と判定されたnΔt秒より前の時刻では指定粒子として、nΔt秒以降では非指定粒子として設定されることになる。
【００９７】
また、上記説明では、図８中のＳ８０２の処理を計算開始時刻以外の時間ステップで行うため、指定粒子と判定された粒子は計算終了時間まで指定粒子と設定されるが、指定粒子と判定された時刻から所定時間の間はＳ８０２の処理を実行し、所定時間を超えるとＳ８０２の処理を行わないとすることにより、所定時間中に再度領域を通過しない粒子は、再び非指定粒子に戻すことも可能である。これにより、領域通過直後の粒子のみを指定粒子に設定できるため、粒子が同じ領域を何度も通過する場合においても、過去に領域を通過したかどうかに拠らず、領域通過直後の粒子を区別できるようになる。
【００９８】
また、任意時刻より前ではＳ８０２の処理は行わず、その後の時刻に対してのみＳ８０２の処理を行うことにより、任意時刻後に領域を通過した粒子のみを指定粒子として表示することも可能となる。これにより、ユーザが注目している時刻において、領域を通過する粒子を表示することが可能となる。
【００９９】
なお、上記の説明では２次元解析の表示について説明したが、３次元解析結果の表示に対しても適用可能である。
【０１００】
なお、上記の説明では、指定粒子の設定方法として、マウスを用いる方法を説明したが、領域データをキーボードなどで直接入力することも適用可能である。さらに、指定粒子を定義する領域として、矩形領域以外にも２次元では円や楕円、多角形など、３次元では直方体、円柱、球、多面体なども適用可能である。さらに、領域の内側にある粒子に対する指定だけでなく、領域の外側に対しても同じアルゴリズムで指定できる。
【０１０１】
さらには、粒子が設定した線分や面を通過したかどうかを判定する方法も適用可能である。図１１に、２次元の場合の線分通過判定の例を示している。
【０１０２】
図中、１１０１は指定粒子の判定のために設定した線分を、１１０２ａはある時刻の粒子を、１１０２ｂは１ステップ時間前の粒子を、１１０２ｃは粒子１１０２ａと１１０２ｂを結ぶ線分を示しており、粒子の軌跡に相当する。また１１０３ａ、１１０３ｂ、１１０３ｃも同じである。粒子の軌跡を表す線分１１０２ｃ及び１１０３ｃが指定粒子の判定のための線分１２０１と交差したかどうかを判定し、交差する１１０２ａの粒子は指定粒子として、交差しない１１０３ａは非指定粒子として判定することにより、線分を通過したかどうかを判定することが可能となる。
【０１０３】
なお、上記の説明では、指定粒子と非指定粒子の区別の仕方として粒子の色を異ならせる方法を用いたが、印の種類（丸、四角、多角形など）を異ならせる方法も適用可能であり、白黒表示の場合に区別可能となる。また、領域を複数指定し、領域ごとに指定粒子の色を変えることにより、複数の場所から搬送された粒子の動きを表示することができる。これは、指定粒子テーブルの内容を領域ごとに識別することにより可能となる。このとき、複数箇所の領域を通過した粒子の色を異ならせることにより、複数領域を通過した粒子を識別することが可能となる。
【０１０４】
さらに、１つの領域を複数回通過した粒子を識別する場合には、指定粒子テーブルの内容を通過回数とし、通過回数に応じて色を変えることにより、その領域を何回通過したかも、表示することが可能となる。
【０１０５】
また、粒子にかかる圧力など、粒子の状態を表す物理量を用いて指定粒子を判定することも容易に適用可能である。これにより、ある閾値以上の圧力を受けた粒子が、その後どのような挙動をするかを把握できるようになる。
【０１０６】
以上詳述したように上記の実施形態によれば、１つの粒子挙動解析の結果を用いて、任意の場所や条件での粒子の攪拌状態や搬送状態を、簡単かつインタラクティブに表示、把握することが可能となる。
【０１０７】
また、指定領域を通過した粒子が指定粒子として表示されるため、領域を通過した粒子がどのように攪拌、搬送されているかを視覚的に捉えることが可能となる。
【０１０８】
また、連続表示することで、粒子の挙動をアニメーション的に表示することができるため、粒子の速度や方向の評価が可能となる。
【０１０９】
また、上記の実施形態を電子写真装置の現像剤挙動解析に適用することにより、現像ホッパや現像器など、攪拌部剤を用いて現像剤の挙動を制御する装置に対して、現像剤挙動が予測できるようになる。
【０１１０】
（他の実施の形態）
なお、本発明の目的は、各実施の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、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【０１１１】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した各実施の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。
【０１１２】
また、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、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【０１１３】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記各実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等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の機能が実現される場合も含まれる。
【０１１４】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等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の機能が実現される場合も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の実施形態の粒子挙動解析表示装置において、処理プログラムの構成例を概略的に示すプログラム構成図である
【図２】本発明の第１の実施形態に係る粒子挙動解析表示装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す「指定粒子の設定部」における処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す「粒子の表示部」における処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る粒子挙動解析表示装置の指定粒子の設定部、及び粒子の表示部を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る粒子挙動解析表示装置の粒子の表示部を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る粒子の表示部を説明するための説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る粒子挙動解析表示装置における「指定粒子の設定部」における処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る粒子挙動解析表示装置の指定粒子の設定部、及び粒子の表示部を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る粒子挙動解析表示装置の指定粒子の設定部を説明するための説明図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る粒子挙動解析表示装置の指定粒子の設定部を説明するための説明図である。
【図１２】電子写真装置における画像形成装置の一部を示す図である。
【図１３】従来の処理の粒子の表示部を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１００  制御部
２００  ＣＰＵ
２０１  ＲＡＭ
２０２  表示装置
２０３  入力部
２０４  外部記憶装置
２０５  バス
【図１】
2006154669.tif 000003
【図２】
2006154669.tif 000004
【図３】
2006154669.tif 000005
【図４】
2006154669.tif 000006
【図５】
2006154669.tif 000007
【図６】
2006154669.tif 000008
【図７】
2006154669.tif 000009
【図８】
2006154669.tif 000010
【図９】
2006154669.tif 000011
【図１０】
2006154669.tif 000012
【図１１】
2006154669.tif 000013
【図１２】
2006154669.tif 000014
【図１３】
2006154669.tif 000015