(57)【要約】【課題】  プロセス毎にシミュレーション・モジュール化し、各モジュールからのシミュレーション結果を統合してシステム全体の挙動解析を好適に行なう。【解決手段】  実機上の各プロセスをシミュレーション・モジュール化するが、全体の計算時間のボトルネックとなるプロセスは実機上での実験に置き換える。シミュレーション・モジュールと実機の間には、入力制御部と出力制御部が介在する。入力制御部は、各シミュレーション・モジュールのシミュレーション結果を実機の制御に利用し易いデータ形式に変換し、出力制御部は、実機からの出力情報をシミュレーション・モジュールでの入力形態に形式に変換する。【選択図】  図１
2006259393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実機上で行なわれる複数のプロセスからなる処理をシミュレーションするシミュレーション装置であって、
前記複数のプロセスのうち少なくとも一部をそれぞれシミュレーション・モジュール化するシミュレーション計算部と、
前記複数のプロセスのうち少なくとも一部のシミュレーションを実機上での処理動作に置換する実機プロセス置換部と、
前記シミュレーション・モジュールにおけるシミュレーション結果を実機制御用のデータ形式に変換して、実機に対するデータ入力処理を制御する入力制御部と、
実機プロセス置換部における出力情報を前記シミュレーション・モジュールでの入力形態に変換して読み出す出力情報読出部と、
を具備することを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項２】
前記実機プロセス置換部は、実機上で行なわれる各プロセスをシミュレーション・モジュール化した際に、計算時間のボトルネックとなる１以上のプロセスを実機上での処理動作に置換する、
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】
露光・帯電、現像、転写、定着を含む電子写真プロセスのシミュレーションを行なうシミュレーション装置であって、
前記シミュレーション計算部は、露光・帯電、転写、定着のうち少なくとも１つのプロセスをシミュレーション・モジュール化し、
前記実機プロセス置換部は、前記シミュレーション計算部によってシミュレーション・モジュール化されなかったプロセスについてのシミュレーションを実機上での処理動作に置換する
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】
前記シミュレーション計算部は、露光・帯電、転写、定着の各プロセスをシミュレーション・モジュール化し、
前記実機プロセス置換部は、現像プロセスのシミュレーションを実機上での処理動作に置換する
ことを特徴とする請求項３に記載のシミュレーション装置。
【請求項５】
前記入力制御部は、他のシミュレーション・モジュールからの入力情報を、粉体量や種類、現像バイアスの電圧、周波数、振幅、波形、現像ローラのモータ回転速度、現像プロセスにおける温度や湿度などの環境パラメータに変換する、
ことを特徴とする請求項４に記載のシミュレーション装置。
【請求項６】
前記出力情報読出部は、実機上で行なわれた現像プロセスを測定して得られた粉体位置情報、粉体帯電量、温度や湿度などの環境パラメータを他のプロセスのシミュレーション・モジュールでの入力形態に変換する、
ことを特徴とする請求項４に記載のシミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理的、生態的、あるいは社会的などのシステムの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の挙動をコンピュータ上で模擬して予測若しくは評価を行なうシミュレーション装置に係り、特に、複数のプロセスによって構成されるシステムの挙動をシミュレーションして予測若しくは評価するシミュレーション装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、挙動解析の対象となるシステムを幾つかのプロセスに分割し、プロセス毎にシミュレーション・モジュール化し、各モジュールからのシミュレーション結果を統合してシステム全体の挙動解析を行なうシミュレーション装置に係り、特に、ボトルネックとなるシミュレーション・モジュールの影響を排し、より短い計算時間で統合シミュレーション結果を得るシミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
物理的、生態的、あるいは社会的などのシステムの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利用されている。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、得られたパラメータに基づいてシステムを制御し、システムのエラーを予測し、これを防止する制御を行なうことでエラーを回避することができる。
【０００４】
例えば、粉体や粒体などの粒子を取り扱う分野では、粒子の挙動を把握することか必要であるが、このような粒子の挙動を試行錯誤の実験により把握するとなると、時間やコストの面で問題があった。そこで、粉体や粒体などの粒子の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の挙動をコンピュータ上でシミュレーションすることにより、粒子の挙動を現実に体験する前に予測することができる。また、投入する条件やパラメータを変えて、同じシミュレーション計算を繰り返し行なうことにより、さまざまな粒子組成や装置設計・制御体系の性能を評価することができる。
【０００５】
粉体を取り扱う装置の代表例として、電子写真技術を利用した複写機やプリンタなどの画像形成装置を挙げることができる。この場合、画像構成剤としてのトナー及びトナーを搬送するための磁性体からなるキャリアという２成分からなる現像剤を粉体挙動解析の対象として取り扱い、粉体挙動解析シミュレーションを適用することで、現実に画像形成実験を行なうことなく、形成される画像を予測し評価することができる。
【０００６】
粉体挙動解析の主な手法として、粉体毎の挙動を解析する個別要素法（例えば、非特許文献１を参照のこと）と、複数の粉体を等価な物性値を持つ流体モデルに置き換えて解析する方法などが挙げられる。
【０００７】
前者の個別要素法によれば、すべての粒子に作用するさまざまな力（例えば、弾性力や粘性力などの接触による作用力、ファンデルワース力や鏡像力、液架橋力などの外力）を基に運動方程式を立てて、粒子毎の挙動を解析するので、より現実に近い評価を行なうことができる。反面、取り扱う粒子数が膨大になると計算量が増大するという問題がある。計算コスト上見合わない場合には、後者の流体モデルを用いた解析方法が適宜採り入れられる。
【０００８】
電子写真プロセスは、電子写真感光体に対する帯電及びスキャンした原稿イメージの露光、感光体表面の静電潜像へのトナー重畳すなわち現像、転写体へのトナー転写、転写したトナーの定着など複数のプロセスからなる。このようなシステムのシミュレーションを単一のシミュレータで行なおうとすると、装置が巨大化して現実的でなくなる。そこで、例えば露光・帯電、現像、転写、定着などのプロセス毎にシミュレーションをモジュール化し、各シミュレーション・モジュールからのシミュレーション結果を統合して画像形成装置全体の評価を行なうようにすればよい。
【０００９】
シミュレーション・モジュール化することにより、分散処理などを取り入れて処理負荷を軽減するとともに、シミュレーション・モジュール毎の処理を並列化することができる。例えば、シミュレーション・モジュール毎の処理をグリッド・コンピュータで分散することができる。
【００１０】
例えば、シミュレーション対象の挙動を模擬する模擬演算手段、シミュレーション対象を特徴付ける初期データ及び模擬モジュール・システムの状態データを保持するデータベースから構成される模擬モジュール・システムを複数個備え、さらに模擬モジュール・システム間のデータ交換を行なう１つ以上の結合システムを備え、シミュレーションを行なうモジュール結合型シミュレーション方式について提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
【００１１】
他方、個々のプロセス毎にシミュレーション・モジュール化した場合、あるシミュレーション・モジュールの計算結果を別のシミュレーション・モジュールで使用するといった、モジュール間での連携関係があるため、各シミュレーション・モジュールの動作はある程度の範囲で同期がとれていることが好ましいと思料される。
【００１２】
ここで、現像プロセスではより正確なシミュレーション結果を得たいといった場合には、個別要素法を用いて精緻な挙動解析を行なうことになる。ところが、現像シミュレーションではトナーのような微小粒子を極めて多くの粒子数で扱うことになる。その結果、現像プロセスのシミュレーション時間が、露光・帯電や転写、定着など他のプロセスのシミュレーション時間よりもきわめて長くなり、統合シミュレーション・システム全体として考えると計算時間のボトルネックとなってしまう、という問題が浮上する。
【００１３】
一般に、計算負荷と解析精度は反比例する。実時間シミュレーションが実行できないほど計算負荷が高い場合には、解析精度を犠牲にして計算負荷を減らすことも可能であるが、その場合、現像プロセスのシミュレーション計算を行なうこと自体の意味がなくなる。
【００１４】
例えば、ネットワーク型共用メモリ上でメッセージ通信を行なうことにより、スケジューリング情報の交換などに伴う負荷を抑制し、解析精度を落とすことなく実時間シミュレーションを実現する分散型シミュレーション装置について提案がなされているが（例えば、特許文献２を参照のこと）、律速となるシミュレーション・モジュールの計算時間の問題を直接解決するものではない。
【００１５】
【特許文献１】特開平５−２４９８８２号公報
【特許文献２】特開平９−１６５５４号公報
【非特許文献１】粉体工学会「粉体シミュレーション入門―コンピュータで粉体技術を創造する―」（産業図書株式会社、１９９８年３月３０日）、第３章「粒子要素法シミュレーション」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、複数のプロセスによって構成されるシステムの挙動をシミュレーションして予測若しくは評価することができる、優れたシミュレーション装置を提供することにある。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、挙動解析の対象となるシステムを幾つかのプロセスに分割し、プロセス毎にシミュレーション・モジュール化し、各モジュールからのシミュレーション結果を統合してシステム全体の挙動解析を好適に行なうことができる、優れたシミュレーション装置を提供することにある。
【００１８】
本発明のさらなる目的は、電子写真方式の画像形成装置のシミュレーションを帯電・露光、現像、転写、定着などのプロセス毎にモジュール化し、各モジュールからのシミュレーション結果を統合して電子写真プロセス全体としての画像品質の予測や評価を好適に行なうことができる、優れたシミュレーション装置を提供することにある。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、ボトルネックとなるシミュレーション・モジュールの影響を排し、より短い計算時間で統合シミュレーション結果を得ることができる、優れたシミュレーション装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、実機上で行なわれる複数のプロセスからなる処理をシミュレーションするシミュレーション装置であって、前記複数のプロセスのうち少なくとも一部をそれぞれシミュレーション・モジュール化するシミュレーション計算部と、前記複数のプロセスのうち少なくとも一部のシミュレーションを実機上での処理動作に置換する実機プロセス置換部と、前記シミュレーション・モジュールにおけるシミュレーション結果を実機制御用のデータ形式に変換して、実機に対するデータ入力処理を制御する入力制御部と、実機プロセス置換部における出力情報を前記シミュレーション・モジュールでの入力形態に変換して読み出す出力情報読出部とを具備することを特徴とするシミュレーション装置である。
【００２１】
システムの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の挙動をシミュレーションにより解析し、システムから得られる性能や品質を予測若しくは評価することが広く利用されている。
【００２２】
また、解析対象となるシステムが複数のプロセスで構成される場合、プロセス毎にシミュレーション・モジュール化し、各シミュレーション・モジュールからのシミュレーション結果を統合してシステム全体の性能や品質を予測若しくは評価することができる。シミュレーション・モジュール化することにより、処理を分散・並列化することができる。
【００２３】
ところが、ある特定のシミュレーション・モジュールのみ計算時間が極めて膨大になると、システム全体のシミュレーションの計算時間のボトルネックとなってしまう。
【００２４】
そこで、本発明では、実機上で行なわれる複数のプロセスからなる処理のシミュレーションを行なうために、プロセス毎にシミュレーション・モジュール化した際に、シミュレーション・システムの計算時間のボトルネックとなるプロセスに関しては、実機上での実験に置き換えることとした。
【００２５】
このような場合、他のシミュレーション・モジュールによるシミュレーション結果に応じて入力条件を実機に設定したり、また、実機動作により得られた計測結果を他のシミュレーション・モジュールに対する入力条件として出力したりしなければならない。
【００２６】
ここで、シミュレーション装置の結果を入力条件として実機に指示する作業や、逆に実機の出力結果をシミュレーション装置の入力条件に変換する作業を、操作者がその都度行なう場合には、操作者の操作技術によってシミュレーション装置全体の計算時間が大きく左右されることになる。
【００２７】
これに対し、本発明に係るシミュレーション装置においては、実機上での処理を構成する各プロセスのシミュレーションを行なうシミュレーション・モジュールと、一部のシミュレーション・モジュールと置き換えられた実機の処理部の間には、入力制御部と出力情報読出部が介在する。入力制御部は、各シミュレーション・モジュールにおけるシミュレーション結果を、実機の制御に利用し易いデータ形式に変換して、実機に対するデータ入力処理を制御する。また、出力情報読出部は、実機動作における測定結果などからなる出力情報を、他のプロセスのシミュレーション・モジュールでの入力形態として利用し易いデータ形式に変換する。
【００２８】
例えば、トナーとキャリアからなる２成分系現像剤を扱い、露光・帯電、現像、転写、定着を含む電子写真プロセスのシミュレーションを行なうシミュレーション装置において、露光・帯電、現像、転写、定着の各プロセスをシミュレーション・モジュール化したとき、現像シミュレーションではトナーのような微小粒子をきわめて多くの粒子数で扱うことになり、現像プロセスのシミュレーション時間が統合シミュレーション・システム全体の計算時間のボトルネックとなる。
【００２９】
そこで、本発明によれば、この現像部のみを実機に置き換える。そして、入力制御部は、他のシミュレーション・モジュールにおけるシミュレーション結果に応じて、現像部の入力装置に対する入力条件を制御する。ここで言う入力制御部は、他のシミュレーション・モジュールからの入力情報を、粉体量や種類、現像バイアスの電圧、周波数、振幅、波形、現像ローラのモータ回転速度、現像プロセスにおける温度や湿度などの環境パラメータに変換する。
【００３０】
また、現像部からは、出力情報として、粉体位置情報、粉体帯電量、温度や湿度などの環境パラメータなどが得られる。出力情報読出部は、これらの出力情報を、画像情報などのように、他のプロセスのシミュレーション・モジュールでの入力形態として利用し易いデータ形式に変換する。また、出力情報読出部からの出力情報は、現像部へのフィードバックとして入力制御部にも展開される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、挙動解析の対象となるシステムを幾つかのプロセスに分割し、プロセス毎にシミュレーション・モジュール化し、各モジュールからのシミュレーション結果を統合してシステム全体の挙動解析を好適に行なうことができる、優れたシミュレーション装置を提供することができる。
【００３２】
また、本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置のシミュレーションを帯電・露光、現像、転写、定着などのプロセス毎にモジュール化し、各モジュールからのシミュレーション結果を統合して電子写真プロセス全体としての画像品質の予測や評価を好適に行なうことができる、優れたシミュレーション装置を提供することができる。
【００３３】
また、本発明によれば、ボトルネックとなるシミュレーション・モジュールの影響を排し、より短い計算時間で統合シミュレーション結果を得ることができる、優れたシミュレーション装置を提供することができる。
【００３４】
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形態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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００３６】
本発明は、複数のプロセスによって構成されるシステムの挙動をシミュレーションして予測若しくは評価するシミュレーション装置に関する。以下では、電子写真技術を利用した複写機やプリンタなどの画像形成装置において、トナーとキャリアからなる２成分系現像剤を解析対象粒子としてその粉体挙動を解析するシミュレーション装置について取り扱う。
【００３７】
電子写真プロセスは、電子写真感光体に対する帯電及びスキャンした原稿イメージの露光、感光体表面の静電潜像へのトナー重畳すなわち現像、転写体へのトナー転写、転写したトナーの定着など複数のプロセスからなる。本発明では、露光・帯電、現像、転写などのプロセス毎にシミュレーションをモジュール化し、各シミュレーション・モジュールからのシミュレーション結果を統合して画像形成装置全体の評価を行なうようにする。
【００３８】
まず、電子写真プロセスについて説明する。図５には、電子写真プロセスの機能的構成を模式的に示している。
【００３９】
感光体の表面を帯電器によって一様な表面電位に帯電させた後、原稿をスキャンして得た画像データに従って感光体表面にレーザ・ビームをスキャンすることによって露光して所望の潜像電位からなる静電潜像を形成する。続いて、攪拌器においてトナー集中度を整えながら、現像器はトナーを静電潜像に重畳してトナー像を形成し、転写器は外部から搬送されてきた転写体（印刷用紙）上にトナー像を転写する。そして、定着器により加熱溶融・圧着作用によりトナー像を転写体上に定着してから、画像形成装置の外に排紙する。転写後の感光体表面は、残留トナーをクリーナによって除去する。清掃後の感光面には残留電位が残っているが、初期電位を印加してから次の電子写真プロセスに利用される。
【００４０】
図６には、現像プロセスを中心に装置構成を図解している。
【００４１】
感光体１３の回りには、回転方向ｂに沿って順に中間転写ベルト１４、ブラシローラ３４、帯電ローラ３６、現像ユニット１２が設けられている。中間転写ベルト１４、ブラシローラ３４、帯電ローラ３６はいずれも感光体１３の感光面に当接している。また、帯電ローラ３６と現像ユニット１２との間には、感光面をライン露光するＬＥＤアレイヘッド４０が配置されている。
【００４２】
現像ユニットは、感光体１３に相対するように配設された現像ローラ３８と、現像ローラ３８の下方に位置し、現像ローラ３８に２成分系現像剤を供給するスクリュー・フィーダ３９Ａ及び３９Ｂと、現像ローラ３８とスクリュー・フィーダ３９Ａ及び３９Ｂとを収容する筐体３７とを備える。２成分系現像剤は、トナーと磁性キャリア粒子とを主用成分として含有している。筐体３７の感光体１３に相対する部分には開口部３７Ａが設けられている。
【００４３】
現像ローラ３８は、感光体１３の感光面との間に間隙すなわち現像ギャップが形成されるように配設されている。現像ローラ３８は、円柱状のマグネット・ロール３８Ｂと、マグネット・ロール３８Ｂに被せられたスリーブ３８Ａとを有する。マグネット・ロール３８Ｂは、円柱状であって画像形成装置本体に対して固定され、スリーブ３８Ａは、マグネット・ロール３８Ｂの軸線の回りを、感光体１３の回転方向ｂと同じ反時計回り方向、すなわち感光体１３との対向部において感光体１３に相対するアゲインスト方向に回転している。これにより、現像ローラ３８から感光体１３へのトナーの転移効率が高められている。
【００４４】
マグネット・ロール３８Ｂは、フェライトや希土類磁石合金などの磁性材料の粉末を円柱状又は円筒状に成形したマグローラであり、Ｎ極とＳ極とが所定のパターンで配設されるように着磁しつつ燒結することにより形成される。その着磁パターンとして、感光体１３に相対する部分が現像極Ｓ１であり、スリーブ３８Ａの回転方向に沿って現像極Ｓ１の隣にピックオフ極Ｎ１が位置し、その隣にピックアップ極Ｎ２、トリミング極Ｓ２、搬送極Ｎ３の順で磁極が配置されるパターンなどが挙げられる。なお、現像極Ｓ１とトリミング極Ｓ２はいずれもＳ極であり、ピックオフ極Ｎ１、ピックアップ極Ｎ２、搬送極Ｎ３はいずれもＮ極である。
【００４５】
現像極Ｓ１における現像ニップに対応する部分は、法線方向磁束密度Ｂｒの変化が±５［ｍＴ］になるように着磁されている。ここで、搬送極Ｎ３とトリミング極Ｓ２との境界部を０度とし、時計回りの方向を正の角度とすると、２４０〜２７０度の部分に現像ニップが位置し、前記現像ニップ部を包含するように現像極Ｓ１が形成されている。そして、マグネット・ロール３８Ｂにおける角度２４０〜２７０度の部分においては法線方向磁束密度Ｂｒの変化が±５［ｍＴ］である。これは、マグネット・ロール３８Ｂにおける現像ニップの部分における法線方向磁束密度Ｂｒの変化が±５［ｍＴ］になるように着磁されていることを示す。マグネット・ロール３８Ｂは、さらに法線方向磁気拘束力Ｆrの極小値が現像ニップに位置するように着磁されている。
【００４６】
トリミング極Ｓ２の対向部には、トリミング極Ｓ２と協働して磁気ブラシの高さを揃えるトリミング・ブレード４１が現像ローラ３８に向かって延びている。現像ローラ３８には、マイナスの現像バイアス電圧が印加されている。
【００４７】
現像モードにおいて、感光体１３は一定速度で反時計回りに回転するので、その感光面は帯電ローラ３６によってマイナスに帯電される。次いで、感光面の帯電面がＬＥＤアレイヘッド４０によって露光されることにより、帯電面の露光部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、現像ユニット１２において、現像ローラ３８によって、感光体１３と同様にマイナス電圧に帯電されたトナーが感光面に形成された静電潜像すなわち帯電面の電位低下部に電気的に付着されて現像され、トナー画像が形成される。感光面上に付着したトナーは、トナーと逆極性のプラスの転写電圧が印加された転写ローラ３２によって中間転写ベルト１４に向かって電気的に引き寄せられる。これによって、感光面１３Ａ上のトナー像が、感光体１３から中間転写ベルト１４へと転写される。
【００４８】
スリーブ３８Ａが回転すると、スクリュー・フィーダ３９Ａ、３９Ｂで筐体３７内部に供給された現像剤は、ピックアップ極Ｎ２によってスリーブ３８Ａの表面に吸着される。ここで、スリーブ３８Ａの表面には、搬送極Ｎ３から現像極Ｓ１に向かう磁界、ピックオフ極Ｎ１から現像極Ｓ１に向かう磁界、ピックアップ極Ｎ２からトリミング極Ｓ２に向かう方向の磁界、及び搬送極Ｎ３からトリミング極Ｓ２に向かう磁界が形成され、しかも現像剤は、磁性キャリア粒子の表面にトナーが付着した構造を有している。したがって、図７に示すように、スリーブ３８Ａの表面に吸着された現像剤は、スリーブ３８Ａの表面において磁力線の方向に配列され、穂立ちして磁気ブラシを形成する。
【００４９】
ピックアップ極Ｎ２の近傍においてスリーブ３８Ａの表面に形成された磁気ブラシは、図７中において矢印で示すように、スリーブ３８Ａが回転するのに伴い、トリミング極Ｓ２→搬送極Ｎ３→現像極Ｓ１→ピックオフ極Ｎ１へと紙面右から左に向かって搬送される。そして、トリミング極Ｓ２を通過するときに磁気ブラシの高さが整えられ、現像極Ｓ１近傍で磁気ブラシ上のトナーが感光体１３に転移して、スリーブ３８Ａの表面にはほとんど磁性キャリアだけになった磁気ブラシが残る。ほとんど磁性キャリアだけになった磁気ブラシは、スリーブ３８Ａの回転に伴い、ピックオフ極Ｎ１でスリーブ３８Ａの表面から脱落して筐体３７内に戻る。
【００５０】
現像モードでは、このようにスリーブ３８Ａが回転することにより、ピックアップ極Ｎ２では常に新鮮な現像剤が補充されて現像極Ｓ１に搬送され、現像極Ｓ１にてトナーが感光体１３に転移して感光面１３Ａの潜像が現像される。
【００５１】
画像形成装置の評価は、実機上で画像形成処理を繰り返すことによって、帯電器、露光器、攪拌器、現像器、定着器、転写器など各機能部品の設計仕様や条件パラメータを評価することもできる。この場合、仕様を変更する度に改めて実験しなければならず、時間やコストの面で問題がある。これに対し、帯電・露光、現像、転写、定着などの各プロセスの物理モデルにより、現像剤の挙動を粉体挙動解析によりシミュレーションすることによって、現実に画像形成実験を行なうことなく、形成される画像の品質を予測し、これに基づいて画像形成装置の構成やそのプロセスを評価することができる。
【００５２】
本実施形態では、これらのプロセス毎にシミュレーションをモジュール化し、各シミュレーション・モジュールからのシミュレーション結果を統合して画像形成装置全体の評価を行なうようにしている。
【００５３】
図４には、統合シミュレーション装置の機能構成を模式的に示している。図示の例では、４個のシミュレーション・モジュール＃１〜＃４で構成される。各シミュレーション・モジュール＃１〜＃４は、例えば、電子写真プロセスにおける露光・帯電、現像、転写、定着などの各プロセスのシミュレーション・モジュールに相当する。
【００５４】
ところが、ある特定のシミュレーション・モジュールのみ計算時間が極めて膨大になると、システム全体のシミュレーションの計算時間のボトルネックとなってしまう。例えば、電子写真プロセスのシミュレーション装置において、現像プロセスではより正確なシミュレーション結果を得たいといった場合には、トナーのような微小粒子をきわめて多くの粒子数で扱うことから、計算時間が極めて膨大となり、統合シミュレーション装置全体の計算時間のボトルネックとなる。
【００５５】
そこで、実機上で行なわれる複数のプロセスからなる処理のシミュレーションを行なうために、プロセス毎にシミュレーション・モジュール化した際に、シミュレーション・システムの計算時間のボトルネックとなるプロセスに関しては、実機上での実験に置き換えることが考えられる。
【００５６】
図３には、実機上で行なわれる複数のプロセスからなる処理をシミュレーションするシミュレーション装置において、計算時間のボトルネックとなるプロセスのシミュレーションを実機で置き換えた装置構成を模式的に示している。図示の例では、シミュレーション対象となる実機上では＃１〜＃４からなる処理プロセスを実行する場合に、＃１〜＃３に関してはシミュレーション・モジュール化する一方、シミュレーション計算を行なうとボトルネックとなる処理プロセス＃４に関しては、シミュレーション・モジュール化せず、実機上での処理＃４に置き換える。例えば、電子写真プロセスにおける現像プロセスがこれに相当する。
【００５７】
ところが、図３に示した装置構成を採用する場合、他のシミュレーション・モジュールによるシミュレーション結果に応じて入力条件を実機に設定したり、また、実機動作により得られた計測結果を他のシミュレーション・モジュールに対する入力条件として出力したりしなければならない。
【００５８】
図３に示した例では、シミュレーション・モジュールと実機との間には操作者が介在している。このような場合、シミュレーション装置の結果を入力条件として実機に指示する作業や、逆に実機の出力結果をシミュレーション装置の入力条件に変換する作業を、操作者がその都度行なう場合には、操作者の操作技術によってシミュレーション装置全体の計算時間が大きく左右されることになる。
【００５９】
図１には、実機上で行なわれる複数のプロセスからなる処理をシミュレーションするシミュレーション装置において、計算時間のボトルネックとなるプロセスを実機で置き換えた装置についてのさらに他の構成例を模式的に示している。
【００６０】
図示のシミュレーション装置は、シミュレーション対象となる実機上では＃１〜＃４からなる処理プロセスを実行する場合に、＃１〜＃３に関してはシミュレーション・モジュール化する一方、シミュレーション計算を行なうとボトルネックとなる処理プロセス＃４に関しては、シミュレーション・モジュール化せず、実機上での処理＃４に置き換えている。
【００６１】
同図に示すように、実機上での処理を構成する各プロセスのシミュレーションを行なうシミュレーション・モジュールと、一部のシミュレーション・モジュールと置き換えられた実機の処理部の間には、入力制御部と出力情報読出部が介在する。入力制御部は、各シミュレーション・モジュールにおけるシミュレーション結果を、実機の制御に利用し易いデータ形式に変換して、実機に対するデータ入力処理を制御する。また、出力情報読出部は、実機動作における測定結果などからなる出力情報を、他のプロセスのシミュレーション・モジュールでの入力形態として利用し易いデータ形式に変換する。
【００６２】
図２には、電子写真プロセスを行なう画像形成装置についてのシミュレーションするシミュレーション装置において、計算時間のボトルネックとなるプロセスを実機で置き換えた装置構成例を模式的に示している。
【００６３】
既に述べたように、電子写真プロセスは、露光・帯電、現像、転写、定着などのプロセスからなる。図示のシミュレーション装置は、露光・帯電、転写、定着に関してはシミュレーション・モジュール化している。一方、現像シミュレーションではトナーのような微小粒子をきわめて多くの粒子数で扱うことになり、現像プロセスのシミュレーション時間が統合シミュレーション・システム全体の計算時間のボトルネックとなるので、シミュレーション・モジュール化せず、現実の画像形成装置上での現像プロセスに置き換えている。
【００６４】
入力制御部としての入力情報変換装置及び入力装置は、露光・帯電、転写、定着の各シミュレーション・モジュールにおけるシミュレーション結果に応じて、現像部の入力装置に対する入力条件を制御する。具体的には、他のシミュレーション・モジュールからの入力情報に基づいて、粉体量・種類制御装置は粉体量や種類を、電源制御装置は現像バイアスの電圧、周波数、振幅、波形を、モータ回転制御部は現像ローラのモータ回転速度を、温湿度制御装置は現像プロセスにおける温度や湿度などの環境パラメータを、それぞれ制御する。
【００６５】
また、現像部には、感光体に現像されたトナー像を撮像する形成画像撮像装置や、現像剤の帯電量を測定する帯電量測定装置、現像プロセスにおける温湿度などの環境パラメータを測定する温湿度測定装置などの測定装置が配設されている。これらの測定装置は、現像部の出力装置として、それぞれ粉体位置情報、粉体帯電量、温度・湿度を出力する。出力情報読出部としての画像情報変換装置は、これらの出力情報を、画像情報などのように、他のプロセスのシミュレーション・モジュールでの入力形態として利用し易いデータ形式に変換する。また、出力情報読出部からの出力情報は、現像部へのフィードバックとして入力制御部にも展開される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
以上、特定の実施形態を参照しながら、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形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【００６７】
本明細書では、電子写真プロセス方式の画像形成装置における挙動解析に本発明に係るシミュレーション手法を適用した場合を例にとって説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。複数のシミュレーション・モジュールを統合してシステム全体の評価を行なう他の形態の統合シミュレーション装置に対しても、一部のシミュレーションが計算時間のボトルネックとなる場合には、同様に本発明を適用することができる。
【００６８】
また、図１及び図２に示した実施形態では、実機上で行なわれる処理のシミュレーションを行なう際に、複数のプロセスのうち１つについてのシミュレーションを実機に置き換え、その他のすべてのプロセスをシミュレーション・モジュール化しているが、実機に置き換えるプロセスは必ずしも１つには限定されない。本発明では、シミュレーション・モジュールと実機動作の混在により統合シミュレーションを行なうことに意義があるという点を十分理解されたい。
【００６９】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は、実機上で行なわれる複数のプロセスからなる処理をシミュレーションするシミュレーション装置において、計算時間のボトルネックとなるプロセスについてのシミュレーションを実機で置き換えた装置についての構成例を模式的に示した図である。
【図２】図２は、電子写真プロセスを行なう画像形成装置についてのシミュレーションするシミュレーション装置において、計算時間のボトルネックとなる現像プロセスについてのシミュレーションを実機で置き換えた装置構成例を模式的に示した図である。
【図３】図３は、実機上で行なわれる複数のプロセスからなる処理をシミュレーションするシミュレーション装置において、計算時間のボトルネックとなるプロセスについてのシミュレーションを実機で置き換えた装置についての構成例を模式的に示した図である。
【図４】図４は、実機上で行なわれる複数のプロセスをそれぞれシミュレーション・モジュール化し、各々のシミュレーション結果を統合してシステム全体の評価を行なう統合シミュレーション装置の機能構成を模式的に示した図である。
【図５】図５は、電子写真プロセスの機能的構成を模式的に示した図である。
【図６】図６は、現像プロセスまわりの装置構成例を示した図である。
【図７】図７は、スリーブ３８Ａの表面において磁力線の方向に配列され、穂立ちして磁気ブラシを形成する様子を示した図である。
【符号の説明】
【００７１】
１２…現像ユニット
１３…感光体
１４…中間転写ベルト
３２…転写ローラ
３４…ブラシローラ
３６…帯電ローラ
３７…筐体
３８…現像ローラ
３９…スクリュー・フィーダ
４０…ＬＥＤアレイヘッド
４１…トリミング・ブレード
【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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