(57)【要約】【課題】複数の計算機で並行計算を行なうことで粒子挙動解析を行なう場合に、各計算機の処理性能差が解析処理時間に悪影響を与えないようにする。【解決手段】解析負荷の重たい要素については優先的に処理性能の高い計算機に担当させ、解析負荷の軽い要素については優先的に処理性能の低い計算機に担当させる。たとえば、４個のクワッドコア２３４Ｂの内で、クワッドコア２３４Ｂ_0，２３４Ｂ_1は計算性能が相対的に高く、クワッドコア２３４Ｂ_2，２３４Ｂ_3は計算性能が相対的に低いとする。粒子間相互作用の計算負荷が高い現像ニップ領域Ｔ１に属する１６個の現像剤粒子１０２を、クワッドコア２３４Ｂ_0，２３４Ｂ_1が担当する粒子番号０〜１５に割り当てる。粒子間相互作用の計算負荷が軽い前半領域Ｔ２や後半領域Ｔ３に属する現像剤粒子１０２を、クワッドコア２３４Ｂ_2，２３４Ｂ_3が担当する粒子番号１６〜３１に割り当てる。【選択図】図７
2011008382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分配された解析対象要素を受け付ける受付部および前記受付部が受け付けた解析対象要素に基づき予め決められた並行処理の分割法に従って粒子挙動計算を行なう粒子挙動計算部を具備した複数の粒子挙動解析装置と、
解析対象範囲内の解析対象要素を、前記複数の粒子挙動解析装置のそれぞれに分配する第１の分配処理部を備えた情報処理装置と、
を備え、
前記第１の分配処理部は、前記複数の粒子挙動解析装置の前記粒子挙動計算部の処理性能に基づき、各粒子挙動解析装置が扱う解析対象要素を分配する
粒子挙動解析システム。
【請求項２】
前記第１の分配処理部は、前記粒子挙動計算部を具備した複数の粒子挙動解析装置の何れかに設けられている
請求項１に記載の粒子挙動解析システム。
【請求項３】
前記粒子挙動解析装置は、
前記粒子挙動計算部が、前記予め決められた並行処理の分割法に従って前記記憶部との間で計算情報の入出力を行ないながら粒子挙動計算を行なう複数の粒子挙動計算機能部の組合せで構成されており、
さらに、前記第１の分配処理部により当該粒子挙動解析装置に分配された解析対象要素を、前記複数の粒子挙動計算機能部のそれぞれに分配する第２の分配処理部を備え、
前記第２の分配処理部は、前記複数の粒子挙動計算機能部の処理性能に基づき、各粒子挙動計算機能部が扱う解析対象要素を分配する
請求項１または２に記載の粒子挙動解析システム。
【請求項４】
前記粒子挙動計算機能部が、さらに、前記予め決められた並行処理の分割法に従って前記記憶部との間で計算情報の入出力を行ないながら粒子挙動計算を行なう複数の粒子挙動計算機能部の組合せで構成されている
請求項３に記載の粒子挙動解析システム。
【請求項５】
予め決められた並行処理の分割法に従って粒子挙動計算を行なう粒子挙動計算部を具備した複数の粒子挙動解析装置に対して、解析対象範囲内の解析対象要素を各粒子挙動解析装置の各粒子挙動計算部のそれぞれに分配する分配処理部を備え、
前記分配処理部は、前記複数の粒子挙動解析装置の前記粒子挙動計算部の処理性能に基づき、各粒子挙動解析装置が扱う解析対象要素を分配する
情報処理装置。
【請求項６】
前記分配処理部は、複数の前記粒子挙動計算部の何れかに他と処理性能の差がある場合に、解析対象範囲内の解析対象要素を均等に分配した場合よりも各粒子挙動計算部での解析処理時間の差が小さくなるように、各粒子挙動計算部が扱う解析対象要素の量を制御する
請求項５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
予め決められた並行処理の分割法に従って粒子挙動計算を行なう複数の粒子挙動計算機能部の組合せで構成されている粒子挙動計算部を具備した複数の粒子挙動解析装置のそれぞれに分配された解析対象要素をさらに各粒子挙動計算機能部のそれぞれに分配する分配処理部を備え、
前記分配処理部は、前記複数の粒子挙動計算機能部の処理性能に基づき、各粒子挙動計算機能部が扱う解析対象要素を分配する
情報処理装置。
【請求項８】
前記分配処理部は、前記複数の粒子挙動計算機能部の何れかに他と処理性能の差がある場合に、解析対象範囲内の解析対象要素を均等に分配した場合よりも各粒子挙動計算機能部での解析処理時間の差が小さくなるように、各粒子挙動計算機能部が扱う解析対象要素の量を制御する
請求項７に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記分配処理部は、解析対象領域中の粒子密度と前記処理性能に基づき、前記解析対象要素を分配する
請求項５〜８の内の何れか一項に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
前記分配処理部は、粒子密度が高いものについては処理性能の高いものに前記解析対象要素を分配し、粒子密度が低いものについては処理性能の低いものに前記解析対象要素を分配する
請求項９に記載の情報処理装置。
【請求項１１】
前記分配処理部は、粒子が属する領域と前記処理性能に基づき、前記解析対象要素を分配する
請求項５〜８の内の何れか一項に記載の情報処理装置。
【請求項１２】
前記分配処理部は、粒子数が多い領域については処理性能の高いものに前記解析対象要素を分配し、粒子数が少ない領域については処理性能の低いものに前記解析対象要素を分配する
請求項１１に記載の情報処理装置。
【請求項１３】
前記分配処理部は、粒子の種類と前記処理性能に基づき、前記解析対象要素を分配する
請求項５〜８，１１，１２の内の何れか一項に記載の情報処理装置。
【請求項１４】
前記分配処理部は、解析対象領域中で、粒子数が多いものについては処理性能の高いものに前記解析対象要素を分配し、粒子数が少ないものについては処理性能の低いものに前記解析対象要素を分配する
請求項１３に記載の情報処理装置。
【請求項１５】
前記分配処理部は、粒子挙動解析処理の進行に伴う解析対象範囲内の解析対象要素の量の変化に応じて、前記情報処理装置による計算情報の複写および入替えと協働して、前記解析対象要素を再分配する
請求項５〜１４の内の何れか一項に記載の情報処理装置。
【請求項１６】
前記粒子挙動解析装置との間で計算情報の複写と入替えを行なう第２の情報処理装置が粒子挙動解析システムに備えられている場合に、
前記分配処理部は、
粒子挙動計算の負荷が高くなったものと粒子挙動計算の負荷が低くなったものとを交換するように、前記解析対象要素を再分配し、
前記第２の情報処理装置に対しては、粒子挙動計算の負荷が高くなったものと粒子挙動計算の負荷が低くなったものとの間で、計算情報の複写と入替えを行なうように制御する
請求項１５に記載の情報処理装置。
【請求項１７】
予め決められた並行処理の分割法に従って粒子挙動計算を行なう粒子挙動計算部と、
解析対象範囲内の解析対象要素を、前記粒子挙動計算部および通信手段で接続された他の粒子挙動解析装置の各粒子挙動計算部のそれぞれに分配する分配処理部と、
を備え、
前記分配処理部は、それぞれの前記粒子挙動計算部の処理性能に基づき、各粒子挙動計算部が扱う解析対象要素を分配する
粒子挙動解析装置。
【請求項１８】
予め決められた並行処理の分割法に従って粒子挙動計算を行なう複数の粒子挙動計算機能部の組合せで構成されている粒子挙動計算部と、
解析対象範囲内の解析対象要素を、前記複数の粒子挙動計算機能部のそれぞれに分配する分配処理部と、
を備え、
前記分配処理部は、前記複数の粒子挙動計算機能部の処理性能に基づき、各粒子挙動計算機能部が扱う解析対象要素を分配する
粒子挙動解析装置。
【請求項１９】
入力された計算対象要素について計算処理を行なう複数の計算部と、
通信手段で接続された前記複数の計算部のそれぞれに計算対象要素を分配する分配処理部と、
を備え、
前記分配処理部は、前記複数の計算部の処理性能に基づき、各計算部が扱う計算対象要素を分配する
情報処理システム。
【請求項２０】
入力された計算情報について情報処理計算を行なう複数の計算部に対して、前記複数の計算部の各処理性能に基づき、各計算部が扱う計算情報をそれぞれ分配する分配処理部
として電子計算装置を機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子挙動解析システム、情報処理装置、粒子挙動解析装置、情報処理システム、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
情報処理を行なう場合に、処理時間の短縮を目的として、情報処理装置や電子計算装置（計算機とも称する）を複数台使用し、各装置の並行動作による分散処理を行なうことが提案されている（特許文献１，２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９３１５２号公報
【特許文献２】特開２００８−０８４００９号公報
【０００４】
たとえば、特許文献１では、粒子の挙動をシミュレーションにより解析する場合に、力分割並行アルゴリズムにより並行処理を実現する仕組みが提案されている。たとえば、各粒子の磁気力、静電気力、接触力の各粒子間相互作用について、それぞれ各別の力マトリクスを用いて、特定プロセッサに分散して計算し、特定プロセッサ間で通信し、分散して計算した相互作用力の和を求め、各粒子の運動方程式を解いて位置座標を計算する。各粒子の位置座標を特定プロセッサに通信し、計算情報を更新し、予め決められた計算ステップに到達するまで、同様の処理を繰り返す。これにより、特許文献１の仕組みを適用しない場合よりもプロセッサ間の通信量を低減させることで、解析処理時間の短縮を図るようにしている。
【０００５】
特許文献２では、複数の異なる種類のプロセッサコアにより構成されたマルチコアプロセッサ（ヘテロジーニアスなマルチコアプロセッサと称する）において、タスクごとに処理に最も適したプロセッサコアを利用することで、特許文献２の仕組みを適用しない場合よりも、タスクを動的に効率よくプロセッサコアへ割り当てる仕組みが提案されている。たとえば、最初にタスクを実行する際に、ハードウェア資源の利用情報をパフォーマンスモニタで収集し、２回目以降の再実行時には以前に収集されたタスクのハードウェア資源の利用情報を参照して、処理させる１つのプロセッサコアを選択するようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、複数の情報処理装置や電子計算装置で並行処理を実行する際に、複数の装置の中に他とは処理性能の異なるものが存在する場合であっても、大きな速度低下を起こさずにシステムを構成する全ての装置の処理性能を利用することのできる仕組み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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、分配された解析対象要素を受け付ける受付部および前記受付部が受け付けた解析対象要素に基づき予め決められた並行処理の分割法に従って粒子挙動計算を行なう粒子挙動計算部を具備した複数の粒子挙動解析装置と、解析対象範囲内の解析対象要素を、前記複数の粒子挙動解析装置のそれぞれに分配する第１の分配処理部を備えた情報処理装置と、を備え、前記第１の分配処理部は、前記複数の粒子挙動解析装置の前記粒子挙動計算部の処理性能に基づき、各粒子挙動解析装置が扱う解析対象要素を分配する粒子挙動解析システムである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の分配処理部は、前記粒子挙動計算部を具備した複数の粒子挙動解析装置の何れかに設けられている。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記粒子挙動解析装置は、前記粒子挙動計算部が、前記予め決められた並行処理の分割法に従って前記記憶部との間で計算情報の入出力を行ないながら粒子挙動計算を行なう複数の粒子挙動計算機能部の組合せで構成されており、さらに、前記第１の分配処理部により当該粒子挙動解析装置に分配された解析対象要素を、前記複数の粒子挙動計算機能部のそれぞれに分配する第２の分配処理部を備え、前記第２の分配処理部は、前記複数の粒子挙動計算機能部の処理性能に基づき、各粒子挙動計算機能部が扱う解析対象要素を分配する。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記粒子挙動計算機能部が、さらに、前記予め決められた並行処理の分割法に従って前記記憶部との間で計算情報の入出力を行ないながら粒子挙動計算を行なう複数の粒子挙動計算機能部の組合せで構成されている。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、予め決められた並行処理の分割法に従って粒子挙動計算を行なう粒子挙動計算部を具備した複数の粒子挙動解析装置に対して、解析対象範囲内の解析対象要素を各粒子挙動解析装置の各粒子挙動計算部のそれぞれに分配する分配処理部を備え、前記分配処理部は、前記複数の粒子挙動解析装置の前記粒子挙動計算部の処理性能に基づき、各粒子挙動解析装置が扱う解析対象要素を分配する情報処理装置である。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記分配処理部は、複数の前記粒子挙動計算部の何れかに他と処理性能の差がある場合に、解析対象範囲内の解析対象要素を均等に分配した場合よりも各粒子挙動計算部での解析処理時間の差が小さくなるように、各粒子挙動計算部が扱う解析対象要素の量を制御する。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、予め決められた並行処理の分割法に従って粒子挙動計算を行なう複数の粒子挙動計算機能部の組合せで構成されている粒子挙動計算部を具備した複数の粒子挙動解析装置のそれぞれに分配された解析対象要素をさらに各粒子挙動計算機能部のそれぞれに分配する分配処理部を備え、前記分配処理部は、前記複数の粒子挙動計算機能部の処理性能に基づき、各粒子挙動計算機能部が扱う解析対象要素を分配する情報処理装置である。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記分配処理部は、前記複数の粒子挙動計算機能部の何れかに他と処理性能の差がある場合に、解析対象範囲内の解析対象要素を均等に分配した場合よりも各粒子挙動計算機能部での解析処理時間の差が小さくなるように、各粒子挙動計算機能部が扱う解析対象要素の量を制御する。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項５〜８の内の何れか一項に記載の発明において、前記分配処理部は、解析対象領域中の粒子密度と前記処理性能に基づき、前記解析対象要素を分配する。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記分配処理部は、粒子密度が高いものについては処理性能の高いものに前記解析対象要素を分配し、粒子密度が低いものについては処理性能の低いものに前記解析対象要素を分配する。
【００１７】
請求項１１に記載の発明は、請求項５〜８の内の何れか一項に記載の発明において、前記分配処理部は、粒子が属する領域と前記処理性能に基づき、前記解析対象要素を分配する。
【００１８】
請求項１２に記載の発明は、  請求項１１に記載の発明において、前記分配処理部は、粒子数が多い領域については処理性能の高いものに前記解析対象要素を分配し、粒子数が少ない領域については処理性能の低いものに前記解析対象要素を分配する。
【００１９】
請求項１３に記載の発明は、請求項５〜８，１１，１２の内の何れか一項に記載の発明において、前記分配処理部は、粒子の種類と前記処理性能に基づき、前記解析対象要素を分配する。
【００２０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、前記分配処理部は、解析対象領域中で、粒子数が多いものについては処理性能の高いものに前記解析対象要素を分配し、粒子数が少ないものについては処理性能の低いものに前記解析対象要素を分配する。
【００２１】
請求項１５に記載の発明は、請求項５〜１４の内の何れか一項に記載の発明において、前記分配処理部は、粒子挙動解析処理の進行に伴う解析対象範囲内の解析対象要素の量の変化に応じて、前記情報処理装置による計算情報の複写および入替えと協働して、前記解析対象要素を再分配する。
【００２２】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の発明において、前記粒子挙動解析装置との間で計算情報の複写と入替えを行なう第２の情報処理装置が粒子挙動解析システムに備えられている場合に、前記分配処理部は、粒子挙動計算の負荷が高くなったものと粒子挙動計算の負荷が低くなったものとを交換するように、前記解析対象要素を再分配し、前記第２の情報処理装置に対しては、粒子挙動計算の負荷が高くなったものと粒子挙動計算の負荷が低くなったものとの間で、計算情報の複写と入替えを行なうように制御する。
【００２３】
請求項１７に記載の発明は、予め決められた並行処理の分割法に従って粒子挙動計算を行なう粒子挙動計算部と、解析対象範囲内の解析対象要素を、前記粒子挙動計算部および通信手段で接続された他の粒子挙動解析装置の各粒子挙動計算部のそれぞれに分配する分配処理部と、を備え、前記分配処理部は、それぞれの前記粒子挙動計算部の処理性能に基づき、各粒子挙動計算部が扱う解析対象要素を分配する粒子挙動解析装置である。
【００２４】
請求項１８に記載の発明は、予め決められた並行処理の分割法に従って粒子挙動計算を行なう複数の粒子挙動計算機能部の組合せで構成されている粒子挙動計算部と、解析対象範囲内の解析対象要素を、前記複数の粒子挙動計算機能部のそれぞれに分配する分配処理部と、を備え、前記分配処理部は、前記複数の粒子挙動計算機能部の処理性能に基づき、各粒子挙動計算機能部が扱う解析対象要素を分配する粒子挙動解析装置である。
【００２５】
請求項１９に記載の発明は、入力された計算対象要素について計算処理を行なう複数の計算部と、通信手段で接続された前記複数の計算部のそれぞれに計算対象要素を分配する分配処理部と、を備え、前記分配処理部は、前記複数の計算部の処理性能に基づき、各計算部が扱う計算対象要素を分配する情報処理システムである。
【００２６】
請求項２０に記載の発明は、入力された計算情報について情報処理計算を行なう複数の計算部に対して、前記複数の計算部の各処理性能に基づき、各計算部が扱う計算情報をそれぞれ分配する分配処理部として電子計算装置を機能させるプログラムである。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１，５，１７，１９，２０に記載の発明によれば、システムを構成する複数の装置の中に他とは処理性能の異なるものが存在する場合であっても、本発明の分配処理部を有さない場合に比較して、大きな速度低下を起こさずに全ての装置の処理性能を利用して並行処理を実行することができる。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、粒子挙動解析を行なう装置と解析対象要素を各装置に分配する情報処理装置を各別の装置で構成する場合よりもシステムをコンパクトにできる。
【００２９】
請求項３，７，１８に記載の発明によれば、各装置の計算部の粒子挙動計算機能部がさらに複数の粒子挙動計算機能部の組合せで構成されている場合において、つまり、各装置の計算部が１つのマルチコアで構成されている場合において、マルチコアを構成する複数の粒子挙動計算機能部の中に他とは処理性能の異なるものが存在する場合であっても、本発明の分配処理部を有さない場合に比較して、大きな速度低下を起こさずに全ての粒子挙動計算機能部の処理性能を利用して並行処理を実行することができる。
【００３０】
請求項４に記載の発明によれば、各装置の計算部の粒子挙動計算機能部がさらに複数の粒子挙動計算機能部の組合せで構成されている場合において、つまり、各装置の計算部が複数のマルチコアで構成されている場合において、マルチコアを構成する複数の粒子挙動計算機能部の中に他とは処理性能の異なるものが存在する場合であっても、複数の粒子挙動計算機能部の全てにそれぞれの処理性能に応じた処理量を割り当てることができる。
【００３１】
請求項６，８に記載の発明によれば、解析対象要素を均等に分配した場合よりも解析処理時間を短縮できる。
【００３２】
請求項９に記載の発明によれば、解析負荷が粒子密度の影響を受ける場合であっても、複数の装置の全てにそれぞれの処理性能に応じた処理量を割り当てて、複数の装置の全てを無駄なく利用して、並行処理を実行することができる。
【００３３】
請求項１０に記載の発明によれば、解析負荷が粒子密度の影響を受ける場合であっても、請求項１０の構成を適用しない場合よりも処理時間を短くすることができる。
【００３４】
請求項１１に記載の発明によれば、解析負荷が粒子が属する領域の影響を受ける場合であっても、複数の装置の全てにそれぞれの処理性能に応じた処理量を割り当てて、複数の装置の全てを無駄なく利用して、並行処理を実行することができる。
【００３５】
請求項１２に記載の発明によれば、解析負荷が粒子が属する領域の影響を受ける場合であっても、請求項１２の構成を適用しない場合よりも処理時間を短くすることができる。
【００３６】
請求項１３に記載の発明によれば、解析負荷が粒子種の影響を受ける場合であっても、複数の装置の全てにそれぞれの処理性能に応じた処理量を割り当てて、複数の装置の全てを無駄なく利用して、並行処理を実行することができる。
【００３７】
請求項１４に記載の発明によれば、解析負荷が粒子種の影響を受ける場合であっても、請求項１４の構成を適用しない場合よりも処理時間を短くすることができる。
【００３８】
請求項１５に記載の発明によれば、解析処理の進行に伴い解析対象要素の量に変化が起こる場合であっても、その変化に応じて複数の装置の全てにそれぞれの処理性能に応じた処理量を割り当てて、複数の装置の全てを無駄なく利用して、並行処理を実行することができる。
【００３９】
請求項１６に記載の発明によれば、解析処理の進行に伴い解析対象要素の量に変化が起こる場合であっても、請求項１６の構成を適用しない場合よりも処理時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】印刷装置（プリンタ）や複写装置（コピー機）などの電子写真方式の画像形成装置の一構成例を示す図である。
【図２】粒子挙動解析システムの第１構成例を説明する図である。
【図２Ａ】粒子挙動解析システムの第２構成例を説明する図である。
【図２Ｂ】粒子挙動解析システムの第３構成例を説明する図である。
【図３】粒子挙動解析装置の第１構成例を説明する図（主粒子挙動解析装置に着目）である。
【図３Ａ】粒子挙動解析装置の第１構成例を説明する図（副粒子挙動解析装置に着目）である。
【図４】粒子挙動解析装置の第２構成例を説明する図（主粒子挙動解析装置に着目）である。
【図４Ａ】粒子挙動解析装置の第２構成例を説明する図（副粒子挙動解析装置に着目）である。
【図５】粒子挙動解析装置の第３構成例を説明する図（主粒子挙動解析装置に着目）である。
【図５Ａ】粒子挙動解析装置の第３構成例を説明する図（副粒子挙動解析装置に着目）である。
【図６】各計算機の処理能力と粒子間相互作用力の計算量に応じた分配制御の概要を説明する図である。
【図７】処理能力と計算量に応じた分配制御の第１実施形態における、現像作用の行なわれる現像ニップ領域とその近傍での粒子の運動状況を説明する図である。
【図７Ａ】第１実施形態を適用した力マトリクスとプロセッサの関係を説明する図である。
【図８】処理能力と計算量に応じた分配制御の第２実施形態を適用した力マトリクスとプロセッサの関係を説明する図である。
【図９】処理能力と計算量に応じた分配制御の第３実施形態における、規制トリマーによる層形成プロセスでの粒子の運動状況を説明する図である。
【図９Ａ】第３実施形態を適用した力マトリクスとプロセッサの関係を説明する図である。
【図１０】処理能力と計算量に応じた分配制御の第４実施形態を適用した第４構成例の粒子挙動解析システムを示す図である。
【図１０Ａ】第４実施形態における、現像作用の行なわれる現像ニップ領域とその近傍での粒子の運動状況を説明する図である。
【図１０Ｂ】第４実施形態を適用した力マトリクスとプロセッサの関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下においては、情報処理装置が適用される具体例として、粒子挙動解析装置を例に説明する。粒子挙動解析装置の解析対象粒子が存在する装置としては、たとえば、プリンタ装置、ファクシミリ装置、またはそれらの機能を有する複合機などの画像形成装置を例に説明する。
【００４２】
解析対象粒子との関係においては、トナー粒子のみまたはキャリア粒子とトナー粒子からなる現像剤を用いる電子写真方式による画像形成装置の現像装置における現像剤挙動解析に着目する。ただしこれは一例であって、解析対象粒子が存在する装置は画像形成装置に限定されない。
【００４３】
＜画像形成装置の概要＞
図１は、印刷装置（プリンタ）や複写装置（コピー機）などの電子写真方式の画像形成装置の一構成例を示す図である。図示のように、画像形成装置１は、感光体１０を中心として、その近傍に配された直流電源２２、交流バイアス電源２４、および帯電部２６を具備した帯電装置２０と、レーザ光源３２やポリゴンミラー３４やモータ３６を具備した露光装置３０と、図示しない攪拌機構を備えた現像装置４０と、転写電源５２および転写部５４を具備した転写装置５０と、ブレード機構を持つクリーニング装置６０と、用紙搬送路上の後流側の予め決められた位置に配されたロール機構を具備した定着装置７０とを備えている。
【００４４】
現像装置４０には、現像剤粒子１０２が充填されている。図では、１つの現像剤粒子１０２を便宜的に１つの丸で示している。実際には、現像剤粒子１０２はたとえば、それぞれ物性や粒径の異なる磁性体から構成された（磁性を持つ）キャリア粒子と非磁性のトナー粒子（たとえば各色のトナー粒子）を主成分として含有する２成分方式のものである。キャリア粒子とトナー粒子の対によって、全体として磁性粉体が形成されるようにしている。トナー粒子は、キャリア粒子に静電力により互いに吸着されている。一般的には、キャリア粒子の粒径の方がトナー粒子の粒径よりも大きい。なお、トナー粒子としては、磁性トナーを使用してもよく、この場合キャリア粒子を使用しなくてもよい。現像剤粒子１０２は、実際にはさらに、キャリア粒子およびトナー粒子の他に外添剤などの他の粒子も含む。
【００４５】
現像装置４０は、収納容器１０１内に、表面に現像剤粒子１０２を担持する担持ロールの一例である現像ロール１４０（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）を、周面が開口部１０１ａから少し突き出すように備える。現像ロール１４０内には、その内周縁に沿って、予め決められた間隔で予め決められた数のマグネット１４２が配置されている。
【００４６】
また、現像装置４０は、現像ロール１４０の近傍に、高さ規制部材や層形成部材や層規制部材として機能する規制トリマー１５０を備え、マグネット１４２による磁力線に沿ってできた現像剤粒子１０２の磁気ブラシの高さを規制するようになっている。
【００４７】
図示を割愛するが、収納容器１０１内には、現像剤粒子１０２を攪拌するとともに現像ロール１４０側に搬送する攪拌搬送ロールが設けられる。攪拌搬送ロールは、その回転動作によって、現像剤粒子１０２を現像ロール１４０側に攪拌しながら搬送する。
【００４８】
現像ロール１４０は、矢印Ｘ方向に回転される感光体１０とともに、感光体１０と対向する側のその表面の回転移動方向が、感光体１０の移動方向Ｘと同じ向き（矢印Ｙ方向）に回転される。感光体１０の移動方向Ｘと逆向きに回転駆動するようにしてもよい。
【００４９】
現像剤粒子１０２は、攪拌機能を持つ攪拌搬送ロール（図示せず）により攪拌され摩擦帯電されつつ現像ロール１４０側に搬送される。規制トリマー１５０によって現像剤粒子１０２の現像ロール１４０への吸着量が規制され一定の高さで現像ロール１４０の周縁に現像剤粒子１０２が付着する。キャリア粒子は、現像ロール１４０に内蔵されたマグネット１４２からの磁場により磁気ブラシを構成する。トナー粒子はキャリア粒子とともに、感光体１０に対向する部分まで搬送される。
【００５０】
画像形成装置１を複写装置として構成する場合、帯電装置２０によって、直流電源２２からの直流電圧に交流バイアス電源２４からの交流バイアス電圧を重畳させて帯電電位（初期電位）を生成し、この帯電電位で感光体１０の表面を一様な表面電位に帯電させる。
【００５１】
この後、原稿を図示しない読取装置によってスキャンして得た画像データに従って感光体１０の表面に露光装置３０に備えられるレーザ光源３２から発せられるレーザ・ビームをモータ３６により回転駆動されるポリゴンミラー３４でスキャンすることによって、感光体１０表面を露光して潜像電位からなる静電潜像を形成する。
【００５２】
続いて、現像装置４０は、図示しない攪拌機構において出力色のトナー粒子やキャリア粒子などでなる現像剤粒子１０２を混合しながら、その現像剤粒子１０２中のトナー粒子を感光体１０の表面に形成されている静電潜像に重畳することでトナー像を感光体１０の表面に形成させる。
【００５３】
すなわち、現像ロール１４０は、感光体１０に対向して設けられており、現像ロール１４０に吸着された現像剤粒子１０２のうちトナー粒子は、帯電されており、静電気力により感光体１０に吸着される。このとき、感光体１０の表面は、記録画像に応じて露光されることで静電潜像が形成されており、トナー粒子は、感光体１０に形成された静電潜像に応じて吸着される。これによって、感光体１０の表面に形成された潜像は現像化される。現像処理後のキャリア粒子と、感光体１０側に飛翔されなかったトナー粒子とは、収納容器１０１内に回収される。
【００５４】
この後、転写装置５０は、感光体１０の表面に形成されているトナー像を、外部から搬送されてきた印刷用紙上に転写する。感光体１０と転写部５４とが対向する予め決められた範囲を転写領域と称する。
【００５５】
転写済の用紙は定着装置７０側に搬送され、定着装置７０にて加熱溶融・圧着作用によりトナー像を転写体としての印刷用紙上に定着する。定着済の用紙は、図示しない排出装置によって、画像形成装置１の外に排紙される。
【００５６】
一方、クリーニング装置６０は、転写装置５０による転写後の感光体１０の表面に残留する残留トナーを除去する。清掃後の感光体１０の表面には残留電位が残っているが、帯電装置２０で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。
【００５７】
なお、カラー画像形成用の画像形成装置１を構成する場合、画像形成に関わる主要部の構成としては、たとえば転写装置５０にて直接に用紙に感光体１０のトナー像を転写体である用紙に転写させるのではなく、たとえば、Ｋ（黒），Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）の出力色に対応する複数のエンジンを、たとえばＫ→Ｙ→Ｍ→Ｃの順にインライン状に配列し、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの画像を４つのエンジンで並行的（同時進行的）に処理する、すなわち配置位置に応じた時間を隔てて、１色ずつ中間転写ベルトに感光体１０のトナー像を転写（特に１次転写という）させ、その後、中間転写ベルト上のトナー像を用紙に転写（特に２次転写という）させるように構成したタンデム型のカラー画像形成装置にしてもよい。
【００５８】
このような電子写真プロセスでは、感光体１０に対する帯電、スキャンした原稿イメージの露光、現像すなわち感光体１０へのトナー重畳、用紙へのトナー転写およびトナー定着、感光体１０のクリーニングという複数の工程からなる。電子写真プロセスでは、たとえば、攪拌、現像、転写などの各プロセスにおいて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。キャリア粒子およびトナー粒子の挙動の解析が、電子写真装置本体や現像装置４０の開発にとって重要な要素となる。
【００５９】
たとえば、現像装置４０の解析では、攪拌プロセスや現像プロセスなどが解析対象となる。たとえば、規制トリマー１５０の攪拌搬送ロール側の予め決められた範囲領域を層形成領域と称し、現像剤粒子１０２についての粒子挙動解析では、磁場および重力場の作用を考慮する。攪拌搬送ロールにより攪拌・搬送される予め決められた範囲領域を攪拌搬送領域と称し、現像剤粒子１０２についての粒子挙動解析では、重力場の作用を考慮する。
【００６０】
攪拌搬送領域と層形成領域との間の現像剤粒子１０２が現像ロール１４０に磁気吸着される予め決められた範囲領域をピックアップ領域と称し、現像剤粒子１０２についての粒子挙動解析では、磁場および重力場の作用を考慮する。
【００６１】
感光体１０と現像ロール１４０の各周縁が対向し現像作用の行なわれる範囲領域を現像ニップ領域と称し、現像剤粒子１０２についての粒子挙動解析では、電場、磁場、重力場の作用を考慮する。現像剤粒子１０２の回収される予め決められた範囲領域をピックオフ領域と称し、現像剤粒子１０２についての粒子挙動解析では、磁場および重力場の作用を考慮する。
【００６２】
感光体１０の表面は、記録画像に応じた静電潜像が形成されており、トナー粒子は、静電力により感光体１０の表面に飛翔する。感光体１０の表面には、飛翔したトナー粒子が付着し、記録画像に応じたトナー像が形成される。このとき、トナー粒子の感光体１０への吸着のされ方によって、記録画像の画質が左右される。トナー粒子は、キャリア粒子により感光体１０に搬送されているので、トナー粒子の感光体１０への吸着のされ方は、現像ロール１４０と感光体１０との間の現像ニップ領域でのキャリア粒子およびトナー粒子の挙動により決定される。
【００６３】
また、転写装置５０における転写プロセスでは、感光体表面粗さや、感光体・中間転写ベルトや用紙などの転写体間の速度差、転写体の接触幅などの転写プロセスにおける条件パラメータを変更しながら、粉体挙動解析シミュレーションを繰り返し行なっていくことで、転写プロセスを再現しながら形成される画質の評価を行なう。因みに、転写プロセスについての粒子挙動解析では、現像剤粒子１０２（特にトナー粒子）に作用する電場および重力場を考慮する。
【００６４】
＜粒子挙動解析システム＞
図２〜図２Ｂは、本実施形態の粒子挙動解析システムの構成例を説明する図である。ここで、図２は第１構成例を示すブロック図である。図２Ａは、第２構成例を示すブロック図である。図２Ｂは、第３構成例を示すブロック図である。
【００６５】
粒子挙動解析システムにおいては、各相互作用の解析を行なう際、多くのプロセッサを用いた単純な並行処理では、並行処理効率に飽和傾向が出る。その対策として、本実施形態の粒子挙動解析システムにおいては、各相互作用の解析を行なう際、予め定められている分割法を用いて解析する。因みに、本実施形態では、各相互作用の解析を行なう際の分割法としては、たとえば、領域分割法（ＳＤ；Spatial Decomposition Method）、粒子分割法（ＰＤ；Particle Decomposition Method やＲＤ；Replicated Data Method）、力分割法（力マトリクスを用いたアルゴリズム）の何れをも採用し得る。以下では、特段の断りのない限り、力分割法を適用した粒子挙動解析を行なうものとして説明する。なお、前記の各分割法を用いて並行処理により粒子挙動解析を行なう仕組みそのものについては公知技術であり、本明細書ではそれらの詳細説明を割愛する。
【００６６】
［第１構成例］
図２に示す第１構成例の粒子挙動解析システム２００Ｃは、力分割法により粒子の挙動を解析する際に当該行以外の各計算ノードとの間で情報通信を行なう主通信線とは別に、力マトリクスにおける行方向の各計算ノードとの間で情報通信を行なう副通信線を行ごとに設けている。主通信線や副通信線は、複数の粒子挙動解析装置２０２との間での計算情報が伝送される通信手段として機能すればよく、有線・無線の何れもよいし、その仕様も何れでもよい。
【００６７】
たとえば、粒子挙動解析システム２００Ｃは、それぞれ粒子挙動解析機能を有する複数台の粒子挙動解析装置２０２が副通信線の一例であるサブネットワーク２０９_1（外部バス）にてネットワーク（バス）接続されて並行型計算装置として構成されている複数の粒子挙動解析システム２００が、さらに、主通信線の一例であるメインネットワーク２０９_2（外部バス）で接続されて構成されている。構成的には、事実上の並行型計算装置をネットワーク接続してなるグリッド型計算装置に近いものである。
【００６８】
サブネットワーク２０９_1は、通信状態がルーティング機能を持つネットワーク管理装置２０８_1で管理されるようになっている。メインネットワーク２０９_2は、通信状態がルーティング機能を持つネットワーク管理装置２０８_2で管理されるようになっている。
【００６９】
なお、図では便宜的に、ネットワーク管理装置２０８_2から１本のネットワーク線を出し、そのネットワーク線上に主粒子挙動解析システム２００ａおよび副粒子挙動解析システム２００ｂ（詳細にはネットワーク管理装置２０８_1）を接続する態様で示しているが、実際には、ネットワーク管理装置２０８_2に備えられる個別のポートに各粒子挙動解析システム２００のネットワーク管理装置２０８_1が接続され、各粒子挙動解析システム２００間の通信は、ネットワーク管理装置２０８_2を介してなされるようになっている。
【００７０】
ネットワーク２０９（サブネットワーク２０９_1とメインネットワーク２０９_2）の通信仕様は不問とする。たとえば、通信プロトコルが同じものでもよいし異なるものでもよい。また、通信速度は、同じものでもよいし、異なるものでもよいが、好ましくは同じものとする。
【００７１】
図示した例では、粒子挙動解析システム２００Ｃを構成する各粒子挙動解析システム２００のうちの１つ（１つの並行計算装置）が全体を統括する主粒子挙動解析システム２００ａとして機能するようになっており、この主粒子挙動解析システム２００ａに対して残りの粒子挙動解析システム２００が、主粒子挙動解析システム２００ａにより制御される副粒子挙動解析システム２００ｂ１，２００ｂ２，…としてメインネットワーク２０９_2で接続されている。粒子挙動解析システム２００ａ，２００ｂ１，２００ｂ２，…は、各相互作用の解析を行なう際、力分割法を用いて解析する。
【００７２】
また、主粒子挙動解析システム２００ａの各粒子挙動解析装置２０２の内の１台が全体を統括する計算管理ノードの機能を持つ主粒子挙動解析装置２０２ａとして機能するようになっている。主粒子挙動解析装置２０２ａに対して残りの粒子挙動解析装置２０２が、主粒子挙動解析装置２０２ａにより制御される副粒子挙動解析装置２０２ｂとしてネットワーク接続されている。一方、各副粒子挙動解析システム２００ｂは、全てが副粒子挙動解析装置２０２ｂで構成されている。
【００７３】
各粒子挙動解析装置２０２は、一例として、一般の電子計算装置と同様のもので構成する。ここで、第１構成例の粒子挙動解析システム２００Ｃでは、各粒子挙動解析装置２０２は、計算処理を行なうコア部分（いわゆるＣＰＵの部分：コアプロセッサとも称する）が１つのシングルコアのものである。
【００７４】
粒子挙動解析システム２００Ｃは、主要の処理データを相互にサブネットワーク２０９_1およびメインネットワーク２０９_2を介して伝達し合い、粒子挙動解析処理を並行的に実行する。ここで、サブネットワーク２０９_1が、力マトリクスとの行方向のデータ通信の他、行方向のファイル出力処理に寄与するように、計算ノードを割り当てる。基本的な考え方は、粒子挙動解析システム２００ａ，２００ｂ１，２００ｂ２，…に属する各計算ノードは、力マトリクスの行方向に、同一位置のものとなるように割り当てる。たとえば、３２粒子を１６個のプロセッサで並行計算する場合は、１行分の計算ノードは４つになるので、４つの粒子挙動解析システム２００（２００ａ，２００ｂ１，２００ｂ２，２００ｂ３）で粒子挙動解析システム２００Ｃを構成し、各粒子挙動解析システム２００ａ，２００ｂ１，２００ｂ２，２００ｂ３を力マトリクスの行方向に割り当てる。
【００７５】
［第２構成例］
図２Ａに示す第２構成例の粒子挙動解析システム２００Ｄは、第１構成例に対する変形例である。具体的には、第１構成例の粒子挙動解析システム２００ａ，２００ｂ１，２００ｂ２，…のそれぞれを、複数のコア部分（いわゆるＣＰＵの部分）を１つの筐体（半導体チップ）に収容したマルチコアを有する粒子挙動解析装置２０２に置き換えて構成している。つまり、粒子挙動解析装置２０２内の数値演算処理部を、複数の粒子挙動計算機能部の組合せで構成されたマルチコアとしたものである。よって、サブネットワーク２０９_1の部分は筐体外部に出ることはなく、事実上、同一の筐体に収容された内部配線２０９_3（内部バス）となっている。
【００７６】
たとえば、粒子挙動解析システム２００Ｄにおいて、３２粒子を１６個のプロセッサで並行計算する場合は、１行分の計算ノードは４つになるので、同一の筐体に４つのＣＰＵ（コアプロセッサ：粒子挙動計算機能部）を収容したクワッドコア（Quad Core ：４コア）ＣＰＵを有する粒子挙動解析装置２０２を４台使用し、各粒子挙動解析装置２０２（つまりクワッドコアＣＰＵ＃０〜＃３）を力マトリクスの行方向のそれぞれに割り当てる。その他の点に関しては、第１構成例と同様である。
【００７７】
［第３構成例］
図２Ｂに示す第３構成例の粒子挙動解析システム２００Ｅは、第２構成例に対する変形例であり、具体的には、第２構成例の主粒子挙動解析システム２００ａのみで構成したものである。
【００７８】
たとえば、３２粒子を１６個のプロセッサで並行計算する場合は、１行分の計算ノードは４つになるが、計算ノードごとに粒子挙動解析装置２０２を割り当てるのではなく、同一筐体内で４つ計算ノードの機能を持つように構成する。一例として、クワッドコアＣＰＵを４個配置し、各クワッドコアＣＰＵ＃０〜＃３を力マトリクスの行方向に割り当てる。その他の点に関しては、第１構成例と同様である。
【００７９】
つまり、第２構成例は、各クワッドコアを別筐体（別の計算装置）に配置しそれらをネットワーク接続する（外部バスで接続する）構成である。一方、第３構成例は、各クワッドコアを同一筐体（１つの計算装置）に配置して、それらを内部バスのみで接続する構成である。
【００８０】
［変形例］
図示しないが、第３構成例の粒子挙動解析装置２０２ａをさらにネットワーク接続したシステム構成にしてもよい。たとえばクワッドコアを同一筐体（１つの計算装置）に４つ配置して、それらを内部バスで接続した４台の計算装置（粒子挙動解析装置２０２）を、さらに、外部バスで接続し、その内の１つを主粒子挙動解析装置２０２ａとし残りを副粒子挙動解析装置２０２ｂとする構成である。
【００８１】
＜粒子挙動解析装置＞
［第１構成例］
図３〜図３Ａは、粒子挙動解析装置２０２を説明する図である。ここで、図３は、特に第１構成例の粒子挙動解析システム２００Ｃにおける計算管理ノードの機能を具備した主粒子挙動解析装置２０２ａに着目したブロック図である。図３Ａは、第１構成例の粒子挙動解析システム２００Ｃにおける一般ノードの機能を具備した副粒子挙動解析装置２０２ｂに着目したブロック図である。主粒子挙動解析装置２０２ａは、副粒子挙動解析装置２０２ｂを含んで構成されている。
【００８２】
図３に示すように、主粒子挙動解析装置２０２ａは、指示入力装置２１０などを利用して処理対象データを取り込むデータ入力部２２０と、粒子挙動解析処理を行なうデータ処理部２３０と、処理結果を表示装置２１２などを利用して操作者に提示する情報提示部２４０を備えている。データ入力部２２０と情報提示部２４０は、主粒子挙動解析装置２０２ａの計算管理ノードに相当する部分に設けられている。図３Ａにも示すように、副粒子挙動解析装置２０２ｂは、このデータ処理部２３０のみで構成すればよい。
【００８３】
また、主粒子挙動解析装置２０２ａの計算管理ノード側の筐体内に、処理対象要素を力分割法により分割するに当たり、それぞれ計算装置で構成され力分割法による粒子挙動解析を行なう各計算システム（プロセッサとも称する：図１では粒子挙動解析装置２０２）に各分割部分を割り当てる分割処理部２５０を備えている。
【００８４】
データ処理部２３０は、データ入力部２２０から入力されたデータに基づいて粒子挙動解析処理を行なう。そのため、データ処理部２３０は、データ受付部２３２、メモリアクセス制御部２３７、データ記憶部２３８、数値演算処理部２３４および一時記憶部２３８ａを同一パッケージ（筐体）に具備するプロセッサコア部２３９Ａを有している。
【００８５】
プロセッサコア部２３９Ａは、数値演算処理を行なう１個のプロセッサコア（単に「コア」とも称する）と内蔵メモリ（一時記憶部２３８ａ）を具備したシングルコアコアＣＰＵで構成されるものである。プロセッサコア部２３９Ａには、数値演算処理部２３４と一時記憶部２３８ａの他に、出力データ処理部として機能するバスインタフェース部２３５を有する。
【００８６】
数値演算処理部２３４は、分割処理部２５０による分割処理により割り当てられた分割部分について、決められた分割法に従ってデータ記憶部２３８との間でデータ（情報）の入出力（メモリアクセス）を行ないながら計算を行なう粒子挙動計算部として機能する。
【００８７】
データ記憶部２３８は、相互作用を計算するためのパラメータ表のデータを記憶する装置であり、メモリバスを介して数値演算処理部２３４に接続される。ここで、データ記憶部２３８は、粒子挙動解析装置２０２ごとに設けられる一時記憶部２３８ａおよび外部記憶装置２３８ｂで構成される。
【００８８】
一時記憶部２３８ａは、プロセッサコア部２３９Ａが具備するＣＰＵ（数値演算処理部２３４）と同一の半導体基板上に内蔵されるいわゆるキャッシュメモリ（Cache Memory）である。外部記憶装置２３８ｂは、いわゆるメインメモリとも称される外部の半導体製の記憶媒体（たとえば数１００ＭＢ〜数ＧＢ程度の容量のもの）、およびメインメモリより大容量（数１００ＧＢ以上）のハードディスク装置（ＨＤＤ）などである。周知のように、ＣＰＵのアクセスは、メインメモリよりもキャッシュメモリの方が高速である。
【００８９】
プロセッサコア部２３９Ａは、外部記憶装置２３８ｂと数値演算処理部２３４との間でデータ入出力と各粒子挙動解析装置２０２間の情報通信に同じバスを共用するものである。つまり、プロセッサコア部２３９Ａは、他の粒子挙動解析装置２０２の各プロセッサコア（数値演算処理部２３４）間の通信（以下コア間通信と称する）用および共有メモリ（外部記憶装置２３８ｂ）へのアクセス（以下メモリアクセスと称する）用のバス（ネットワーク２０９を含む）を共有する構成となっている。
【００９０】
データ入力部２２０は、指示入力装置２１０を構成するキーボードやマウスを介して操作者より入力されるコマンドやデータを受け付け、データ処理部２３０、分割処理部２５０にそれぞれで必要とされるデータを渡す。ここで、本実施形態では、データ入力部２２０は、各粒子挙動解析装置２０２の数値演算処理部２３４の処理性能の情報を指示入力装置２１０を介して受け付けておく。また、データ入力部２２０は、解析の対象としている装置（たとえば現像装置４０）の構成および解析対象粒子（たとえば現像剤粒子１０２）の座標、物性値に関するデータなどを指示入力装置２１０を介して受け付ける。
【００９１】
データ受付部２３２は、データ入力部２２０から入力されたデータを外部記憶装置２３８ｂに記憶し、数値計算時に必要なデータを数値演算処理部２３４に供給する。外部記憶装置２３８ｂには、たとえば、データ入力部２２０を介して受け取った、解析の対象としている装置（たとえば現像装置４０）の構成および解析対象粒子（たとえば現像剤粒子１０２）の座標、物性値に関するデータなどが記憶される。
【００９２】
分割処理部２５０は、縦Ｎ・横Ｎの力マトリクスを使用するように設定し、各力マトリクスに解析対象粒子を割り当てる。
【００９３】
粒子挙動解析装置２０２は、解析対象範囲内の解析対象要素を、ネットワーク２０９で接続された各粒子挙動解析装置２０２の各数値演算処理部２３４のそれぞれに分配する第１の分配処理部の一例である解析負荷分配処理部の機能を具備する。この解析負荷分配処理部は、たとえば、各ノードのプロセッサコアの処理性能が同じであるときには、各ノードでの計算量が均等となるようにすることも考慮する。たとえば、処理対象要素を予め決められた並行処理の分割法により分割するに当たり、それぞれ複数の計算装置で構成された各計算システム（粒子挙動解析システム２００）における同一範囲時点での計算時間（ステップ当たりの計算時間）が同等となるように解析対象要素を分配する。この解析負荷分配処理部は、図示のように分割処理部２５０が兼用する構成（解析負荷分配処理部２５１と記す）としてもよいし、分割処理部２５０とは別の機能要素として設けてもよい。
【００９４】
解析負荷分配処理部２５１は、静電相互作用、磁気相互作用、機械的相互作用（接触力）、または付着力などの複数種類の粒子間相互作用を考慮する場合や、現像剤粒子１０２を構成する物性の異なる複数種類の粒子（本例ではキャリア粒子、トナー粒子、外添剤）を解析対象とする場合においても、並行解析処理時の各プロセッサコア間の計算時間差が本実施形態を適用しない場合よりも小さくなるように、解析対象の作用力の相違や粒子種の相違などに起因する相互作用力の計算負荷の相違を勘案して解析対象要素（力分割法ではたとえば粒子データ）を分配する分割処理（分配処理）を行なう。その結果として、全体としての解析処理時間が短縮される。解析対象要素を各粒子挙動解析装置２０２に分配することを負荷分配と称する。この際、本実施形態を適用しない場合は、各粒子挙動解析装置２０２（の数値演算処理部２３４）の処理性能は同一であるとして、それぞれの計算量（つまり解析負荷）が同じになるように負荷分配を行なう。
【００９５】
これに対して、第１構成例の解析負荷分配処理部２５１は、各ノードのプロセッサコアの処理性能が異なるときには、粒子挙動解析処理時の相互作用力の計算量と、粒子挙動解析システム２００を構成する各粒子挙動解析装置２０２の数値演算処理部２３４の処理性能（計算能力）を勘案して、各粒子挙動解析装置２０２での解析処理時間の差が小さくなるように、各粒子挙動解析装置２０２が扱う解析対象要素の量（つまり計算量）を制御する。各数値演算処理部２３４の処理性能が異なるときに、解析対象要素を均等に配分したのでは、つまり各計算機に同量の計算を行なわせたのでは、各ノードでの解析時間に相違が発生してしまい、解析処理効率の低下が発生する。そこで、本実施形態では、処理性能差も加味して各ノードでの解析時間差が本実施形態を適用しない場合よりも小さくなるように負荷分配を行なうのである。基本的な考え方は、解析負荷の重たい要素については優先的に処理性能の高い粒子挙動解析装置２０２（数値演算処理部２３４）に担当させる、換言すると、解析負荷の軽い要素については優先的に処理性能の低い粒子挙動解析装置２０２（数値演算処理部２３４）に担当させる。
【００９６】
「各ノードのプロセッサコアの処理性能が異なる」とは、システムを構成するプロセッサコアの中に処理性能が他と異なるものが１つでも存在する場合であればよく、全てのプロセッサコアの処理性能が互いに異なることのみを意味するものではない。たとえば、Ｎ個のプロセッサコアで並行計算システムが構成されている場合に、Ｎ−１個のプロセッサコアの処理性能は同一であるが、残りの１個のプロセッサコアが他と処理性能が異なる場合も対象となる。
【００９７】
異なる処理性能を持った複数の計算機（つまりプロセッサコア）で並行計算システムを構築して並行処理アプリケーションを実施する場合、処理速度が速いものと遅いものが混在するため、システム全体としての処理速度は遅い計算機が律速となる。このため、速い計算機の性能が有効に活用されず、効率的な並行処理は実施されない。また、処理速度向上が求められる場合は、処理速度が遅いものを使用せず、処理速度が速いものしか使用せずにシステムを構築することになってしまう。このことは、換言すると、遅い計算機は有効に利用されないので、結果として、効率的な並行計算が困難になる。何れの場合も、計算機の資源が有効に使用されないことになる。
【００９８】
そこで、本実施形態では、異なる処理性能を持った複数の計算機で並行計算システムを構築して並行処理アプリケーションを実施する場合においても、各計算機の処理性能を有効に利用するべく、全ての計算機を無駄なく使用するように、粒子挙動解析処理時の相互作用力の計算量と、各数値演算処理部２３４の処理性能を勘案して解析対象要素を分配するのである。速い計算機（数値演算処理部２３４）と遅い計算機（数値演算処理部２３４）の全てを利用することでコンピュータ資源を有効に活用するのである。特に、本実施形態では、分割手法として並行効果の高い力分割並行法を用いることで並行性能を確保し、他の分割法よりも高速の計算を実現するのである。
【００９９】
相互作用力の計算量に影響を与える物理特性としては、たとえば、相互作用力の種類（クーロン力や磁気相互作用力など）や解析対象粒子が属する領域や解析対象粒子の種類（たとえばキャリア粒子やトナー粒子など）などが考えられる。各ノードのプロセッサコアに処理性能差がある場合でも、並行解析処理時の各プロセッサコア間の計算時間差が本実施形態を適用しない場合よりも小さくなるように、解析対象の相互作用力や解析対象粒子が属する領域や粒子種の各相違などに起因する相互作用力の計算負荷の相違を勘案して解析対象要素を分配する分割処理（分配処理）を行なうのである。
【０１００】
ここで、「数値演算処理部２３４の処理性能（計算能力）」とは、たとえば、数値演算処理部２３４がシングルコアで構成されている第１構成例の場合は粒子挙動解析システム２００を構成する各粒子挙動解析装置２０２の各数値演算処理部２３４（つまりシングルコア）の処理性能を意味する。
【０１０１】
解析負荷分配処理部２５１は、分割担当領域や分割担当粒子（のグループ）をそれぞれ１個の数値演算処理部２３４（つまりシングルコア）の計算装置（粒子挙動解析装置２０２）で構成された計算システム（粒子挙動解析システム２００）に割り当てる。データ処理部２３０では、他の分割部分に関しての処理を担当する他の各数値演算処理部２３４との間でデータ通信を行ないつつ、分割された担当する分割部分について、力分割法による粒子挙動解析を行なう。
【０１０２】
力分割法を適用したデータ処理時には、粒子間距離と相互作用力との関係（相互作用力の距離依存性）を考慮して、解析対象粒子種を複数とする複数成分粒子系の解析時には複数のカットオフを設定してもよい。たとえば、解析対象の相互作用力が距離の近い粒子との相互作用についてのみ着目すればよい相互作用力（近距離力もしくは短距離力と称する）であるときにはカットオフを小さく設定し、距離の近い粒子とだけでなく距離の離れた粒子との相互作用についても着目する必要のある相互作用力（遠距離力もしくは長距離力と称する）であるときにはカットオフを大きく設定する。
【０１０３】
メモリアクセス制御部２３７は、粒子挙動解析装置２０２ａの計算管理ノード側の筐体内に設けられている。メモリアクセス制御部２３７は、粒子挙動解析システム２００Ｄ，２００Ｅを構成する全ての粒子挙動解析装置２０２の外部記憶装置２３８ｂへのメモリアクセスを管理する。
【０１０４】
数値演算処理部２３４は、データ受付部２３２から供給されたデータに基づき、たとえば粒子の一例である現像剤粒子１０２（詳細にはキャリア粒子やトナー粒子など）について、磁気相互作用、静電相互作用、または機械的相互作用（接触力）など、複数の相互作用を同時に考慮した粒子挙動を、力分割法を適用してシミュレーション処理にて解析する。数値演算処理部２３４は、その解析結果の出力ファイルを予め決められたタイミングごとにバスインタフェース部２３５に供給する。
【０１０５】
たとえば、先ず、主粒子挙動解析装置２０２ａは、現時点において粒子挙動解析処理に使用可能な粒子挙動解析システム２００を構成する粒子挙動解析装置２０２の数（プロセッサ数）を特定する。この後、計算に必要な各種物理パラメータや粒子の初期配置や力分割法で特に必要となる解析対象粒子数などの計算条件を読み込む。そして、特定した各粒子挙動解析装置２０２（プロセッサ）を、力分割法に従ってマトリクス配置して、解析対象の粒子（現像剤粒子１０２を構成するキャリア粒子やトナー粒子）を割り当てる。
【０１０６】
次に、複数種類の多体粒子間相互作用力を、特定プロセッサコアに分配して計算する。このとき、複数種類の多体粒子間相互作用に対しては、それぞれ別の力マトリックスを用いて計算する。たとえば、担当マトリクス中の相手粒子との間における磁気相互作用を、当該磁気相互作用解析用の力マトリックスを用いて解析処理する。次に、バスインタフェース部２３５を介して特定プロセッサコア間で通信し、磁気相互作用について、分配して計算した磁気相互作用力の総和値を求める。
【０１０７】
同様にして、担当マトリクス中の相手粒子との間における静電相互作用を、当該静電相互作用解析用の力マトリックスを用いて解析処理する。次に、バスインタフェース部２３５を介して特定プロセッサコア間で通信し、静電相互作用について、分配して計算した静電相互作用力の総和値を求める。
【０１０８】
また、担当マトリクス中の相手粒子との間における機械的相互作用（接触力）を、当該機械的相互作用解析用の力マトリックスを用いて解析処理する。次に、バスインタフェース部２３５を介して特定プロセッサコア間で通信し、機械的相互作用について、分配して計算した機械的相互作用力の総和値を求める。
【０１０９】
さらに、磁気相互作用、静電相互作用、および機械的相互作用（接触力）のそれぞれについて求めた各総和値を加算して全総和値を求める。次に、磁気相互作用、静電相互作用、および機械的相互作用（接触力）の全総和値を使用して、各粒子の運動方程式を解き、位置座標を計算する。そして、このようにして求めた各粒子の位置座標を、相互作用マトリクスに関係する特定プロセッサコアに送り（通信し）、計算情報を更新する。この後、予め決められた計算ステップに到達するまで、同様の処理を繰り返す。
【０１１０】
バスインタフェース部２３５は、各計算ステップでの計算データの受け渡しを他の粒子挙動解析装置２０２の数値演算処理部２３４の間で行なう以外に、予め決められた計算ステップごとに、数値演算処理部２３４での計算結果の出力ファイルを受け取り、情報提示部２４０に渡す。情報提示部２４０は、各粒子挙動解析装置２０２からのデータを集約して、表示データに変換し、表示装置２１２に供給する。表示装置２１２は、情報提示部２４０から供給された表示データに基づく処理結果画像を表示する。実際には確認困難な現像剤粒子１０２の挙動を視覚的に把握できるように、現像剤粒子１０２の挙動予測を可視化して表示装置２１２上に表示するのである。
【０１１１】
［ソフトウェア処理での対応］
なお、プロセッサコアは、数値演算処理部２３４として機能するだけでなく、その他の一般的な演算処理機能や制御機能など、一般的なＣＰＵが備える機能を実現し得るものである。副粒子挙動解析装置２０２ｂには、ＣＰＵ（本例の場合は各プロセッサコア）がプログラム処理により各機能部として機能するようにするための仕組みとして、一般的な電子計算装置（コンピュータ）と同様の構成も備えコンピュータシステムを構築している。
【０１１２】
本実施形態において、粒子の挙動を解析する仕組みは、ハードウェア処理回路により構成することに限らず、その機能を実現するプログラムコードに基づき電子計算装置（コンピュータ）を用いてソフトウェア的に実現する態様にしてもよい。よって、本実施形態に係る仕組みを、電子計算装置（コンピュータ）を用いてソフトウェアで実現するために好適なプログラムまたはこのプログラムを格納したコンピュータ読取可能な記録媒体（記憶媒体）も発明として抽出される。ソフトウェアにより本実施形態を実行させる仕組みとすることで、ハードウェアの変更を伴うことなく処理手順や判定基準などが容易に変更されることとなる。
【０１１３】
一連の粒子挙動解析処理はハードウェアまたはソフトウェアの単独に限らずその両者の複合構成によっても実現され得る。ソフトウェアによる処理を実行する場合、処理手順を示したプログラムを、ハードウェアに組み込まれたコンピュータ内の記憶媒体に組み込んで（インストールして）実行させたり、各種処理が実行可能な汎用の電子計算装置にプログラムを組み込んで実行させる。
【０１１４】
粒子挙動解析処理機能をコンピュータに実行させるプログラムは、たとえば可搬型の記録媒体を通じて配布・提供される。たとえばプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory ）やＦＤ（フレキシブルディスク）に格納されて配布・提供されてもよい。また、ＭＯ（Magneto Optical Disk）ドライブを設け、ＭＯに前記プログラムを格納してもよく、またフラッシュメモリなどの不揮発性の半導体メモリを利用したカード型の記憶媒体など、その他の記録媒体にプログラムを格納して配布・提供してもよい。
【０１１５】
ソフトウェアを構成するプログラムは、記録媒体を介して配布・提供されることに限らず、通信手段（有線・無線は不問）を介して配布・提供されてもよい。たとえば、他のサーバなどからインターネットなどのネットワークを経由してプログラムをダウンロードして取得したり、または更新したりしてもよい。
【０１１６】
粒子挙動解析処理を行なう機能を実現するプログラムコードを記述したファイルとしてプログラムが提供されるが、この場合、一括のプログラムファイルとして提供されることに限らず、コンピュータで構成されるシステムのハードウェア構成に応じて、個別のプログラムモジュールとして提供されてもよい。
【０１１７】
たとえば、コンピュータシステムは、プロセッサコアが機能する中央制御部９１０、読出専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）、または随時読出し・書込みが可能なメモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）などを具備する記憶部９１２、操作部９１４、図示を割愛したその他の周辺部材を有する。ＲＯＭには粒子挙動解析処理機能用の制御プログラムなどが格納される。操作部９１４は、利用者による操作を受け付けるためのユーザインタフェースである。
【０１１８】
コンピュータシステムの制御系としては、メモリカードなどの図示を割愛した外部記録媒体を挿脱可能に構成し、またインターネットなどの通信網との接続を行ない得るように構成するとよい。このためには、制御系は、中央制御部９１０や記憶部９１２の他に、可搬型の記録媒体の情報を読み込むメモリ読出部９２０や外部との通信インタフェース手段としての通信Ｉ／Ｆ９２２を備えるようにするとよい。メモリ読出部９２０を備えることで外部記録媒体からプログラムのインストールや更新を行ない得るようになる。通信Ｉ／Ｆ９２２を備えることで、通信網を介しプログラムのインストールや更新を行ない得るようになる。
【０１１９】
もちろん、本実施形態の仕組みはソフトウェア処理のみで実現されることに限らず、本実施形態の粒子挙動解析処理を実現するための情報処理装置の各部（機能ブロックを含む）の具体的手段は、ハードウェア、ソフトウェア、通信手段、これらの組み合わせ、その他の手段を用いてよく、このこと自体は当業者において自明である。また、機能ブロック同士が複合して１つの機能ブロックに集約されてもよい。また、コンピュータにプログラム処理を実行させるソフトウェアは、ハードウェアや通信手段などの組合せの態様に応じて個別のプログラムモジュールとして分配してインストールされ得る。
【０１２０】
［第２構成例］
図４〜図４Ａは、粒子挙動解析装置２０２の他の構成例を説明する図である。ここで、図４は、特に第２構成例の粒子挙動解析システム２００Ｄにおける計算管理ノードの機能を具備した主粒子挙動解析装置２０２ａに着目したブロック図である。図４Ａは、第２構成例の粒子挙動解析システム２００Ｄにおける一般ノードの機能を具備した副粒子挙動解析装置２０２ｂに着目したブロック図である。以下では、第１構成例との相違点を中心に説明する。
【０１２１】
第２構成例の粒子挙動解析システム２００Ｄは、数値演算処理部２３４を、複数の粒子挙動計算機能部（数値演算処理部２３４_@）の組合せで構成されたマルチコアとしたものである。この対処のため、図４に示すように、データ処理部２３０は、データ受付部２３２、メモリアクセス制御部２３７、一時記憶部２３８ａの他に、解析負荷分配処理部２３３をさらに備え、また、複数の数値演算処理部２３４および一時記憶部２３８ａを同一パッケージ（筐体）に具備するマルチコア部２３９Ｂを備えている。解析負荷分配処理部２３３は、第１の分配処理部の一例である解析負荷分配処理部２５１により当該粒子挙動解析装置２０２に分配された解析対象要素を、複数の数値演算処理部２３４_@のそれぞれに分配する第２の分配処理部（特に演算部内解析負荷分配処理部とも称する）の一例である。第２構成例では数値演算処理部２３４_@が粒子挙動計算機能部の一例として機能する。マルチコア部２３９Ｂは第１構成例のプロセッサコア部２３９Ａと対応するものである。
【０１２２】
マルチコア部２３９Ｂは、数値演算処理を行なう複数のプロセッサコア（単に「コア」とも称する）とキャッシュメモリと称される内蔵メモリを具備したマルチコアＣＰＵで構成されるものである。ここでは一例として４個のプロセッサコアを具備するクアッドコアＣＰＵの例で示す。
【０１２３】
クアッドコアＣＰＵであり、数値演算処理部２３４には、４つの数値演算処理部２３４_@（２３４_1，２３４_2，２３４_3，２３４_4）が設けられている。このような数値演算処理部２３４をクワッドコア２３４Ｂとも称する。そして、マルチコア部２３９Ｂは、クワッドコア２３４Ｂ（つまり４つの数値演算処理部２３４：２３４_1，２３４_2，２３４_3，２３４_4）、２つの数値演算処理部２３４ごとに設けられた出力データ処理部として機能するバスインタフェース部２３５（２３５_1，２３５_2）、２つの数値演算処理部２３４ごとに設けられた一時記憶部２３８ａ（２３８ａ_1，２３８ａ_2）を有する。
【０１２４】
なお、この例では、２つの数値演算処理部２３４ごとにバスインタフェース部２３５（２３５_1，２３５_2）を設けているがこのことは必須ではなく、数値演算処理部２３４ごとに設けてもよいし、データ処理部２３０内の全ての数値演算処理部２３４に対して１つのバスインタフェース部２３５を設けてもよい。
【０１２５】
マルチコア部２３９Ｂは、外部記憶装置２３８ｂとクワッドコア２３４Ｂの各数値演算処理部２３４_@との間でデータ入出力と各粒子挙動解析装置２０２間の情報通信に同じバスを共用する。つまり、マルチコア部２３９Ｂは、各プロセッサコア間の通信（他の粒子挙動解析装置２０２のものも含む：以下コア間通信と称する）用および共有メモリ（外部記憶装置２３８ｂ）へのアクセス（以下メモリアクセスと称する）用のバス（ネットワーク２０９を含む）を共有する構成となっている。
【０１２６】
解析負荷分配処理部２３３は、演算部内解析負荷分配処理部の一例であり、データ受付部２３２が受け付けた解析対象データ（外部記憶装置２３８ｂに保存される）を、さらに、マルチコア部２３９Ｂが備えるクワッドコア２３４Ｂの各数値演算処理部２３４_@に分配する。解析負荷分配処理部２３３において、解析負荷分配処理部２５１により粒子挙動解析装置２０２に分配された解析対象要素をさらに各数値演算処理部２３４_@に分配することを演算部内での負荷分配と称する。たとえば、解析負荷分配処理部２３３は、クワッドコア２３４Ｂの数値演算処理部２３４（プロセッサコア）の計算負荷が均等となるように分配する。基本的には、マルチコアを構成する各コアプロセッサの処理性能は同一であるのが一般的であり、マルチコアで構成されている数値演算処理部２３４に割り当てられた解析対象範囲を、さらに、各数値演算処理部２３４_@に均等に配分すればよい。
【０１２７】
第１構成例と同様に、解析負荷分配処理部２５１は、粒子挙動解析処理時の相互作用力の計算量と、粒子挙動解析システム２００を構成する各粒子挙動解析装置２０２の数値演算処理部２３４の処理性能（計算能力）を勘案して、解析対象要素を分配する。
【０１２８】
ここで、「各数値演算処理部２３４の処理性能（計算能力）」とは、数値演算処理部２３４Ｂがマルチコア部２３９Ｂである第２構成例の場合、そのマルチコア部２３９Ｂ全体としての処理性能と、各マルチコア部２３９Ｂを構成する各数値演算処理部２３４の双方の処理性能を考慮する。
【０１２９】
このとき、第１構成例と同様にして、解析負荷分配処理部２５１が全ての数値演算処理部２３４の処理性能を勘案して負荷分配を行なうシステム構成にすることも考えられるが、粒子挙動解析装置２０２内の数値演算処理部２３４_@の処理性能を解析負荷分配処理部２５１で把握する必要がありシステム運用が大変になる。そこで、第２構成例では、各粒子挙動解析装置２０２に解析負荷分配処理部２３３を配置して、粒子挙動解析装置２０２内での負荷分配は解析負荷分配処理部２３３が担当するシステム構成にしている。
【０１３０】
この場合、解析負荷分配処理部２５１は、各粒子挙動解析装置２０２（詳しくはマルチコア部２３９Ｂを構成するクワッドコア２３４Ｂ）の処理性能が異なるときには、粒子挙動解析処理時の相互作用力の計算量と、各粒子挙動解析装置２０２の各マルチコア（本例ではクワッドコア２３４Ｂ）の処理性能（計算能力）を勘案して、解析対象要素を分配する。第１構成例において、数値演算処理部２３４をクワッドコア２３４Ｂと置き換えて考えればよい。
【０１３１】
よって、「各粒子挙動解析装置２０２のマルチコアの処理性能が異なる」とは、粒子挙動解析システム２００を構成する粒子挙動解析装置２０２のマルチコアの中に処理性能が他と異なるものが１つでも存在する場合であればよく、全てのマルチコアの処理性能が互いに異なることのみを意味するものではない。たとえば、Ｎ個のマルチコアで並行計算システムが構成されている場合に、Ｎ−１個のマルチコアの処理性能は同一であるが、残りの１個のマルチコアが他と処理性能が異なる場合も対象となる。
【０１３２】
「マルチコアの処理性能」とは、マルチコア（本例ではクワッドコア２３４Ｂ）を構成する各プロセッサコア（数値演算処理部２３４_@）の処理性能が同一であるのか異なっているのかを問わず、そのマルチコア全体としての処理性能を意味する。第２構成例では、粒子挙動解析装置２０２内での負荷分配は解析負荷分配処理部２３３が担当するシステム構成にしているので、マルチコアを構成する各プロセッサコアの処理性能差を考慮しなくてもよいことに基づく。
【０１３３】
よってこの場合、解析負荷分配処理部２５１は、分割担当領域や分割担当粒子（のグループ）をそれぞれ複数の計算装置（粒子挙動解析装置２０２）で構成された計算システム（粒子挙動解析システム２００）に割り当てる。データ処理部２３０では、他の分割部分に関しての処理を担当する他の粒子挙動解析装置２０２のマルチコア部２３９Ｂ（そこに属する各数値演算処理部２３４_@）との間でデータ通信を行ないつつ、分割された担当する分割部分について、力分割法による粒子挙動解析を行なう。
【０１３４】
マルチコア（クワッドコア２３４Ｂ）を構成する各プロセッサコア（数値演算処理部２３４_@）に処理性能差がある場合にも、解析負荷分配処理部２５１は、各粒子挙動解析装置２０２のクワッドコア２３４Ｂ全体の処理性能差と粒子挙動解析処理時の相互作用力の計算量に基づき解析対象要素を、各粒子挙動解析装置２０２（のマルチコア部２３９Ｂ、つまりクワッドコア２３４Ｂ）に分配する。
【０１３５】
そして、各粒子挙動解析装置２０２では、解析負荷分配処理部２３３は、解析負荷分配処理部２５１の制御の元で配分されてきたマルチコア部２３９Ｂ（クワッドコア２３４Ｂ）分の処理対象データを、数値演算処理部２３４_@が処理性能差のあるシングルコアで構成されているものとして、第１構成例の解析負荷分配処理部２５１の機能と同じように、処理能力と計算量に応じた分配制御を行なう。解析負荷分配処理部２３３は、解析負荷分配処理部２５１と同様に、分割担当領域や分割担当粒子（のグループ）をクワッドコア２３４Ｂの各数値演算処理部２３４_@に割り当てる。
【０１３６】
つまり、この場合は、全体的には、解析負荷分配処理部２５１と解析負荷分配処理部２３３が協働して、粒子挙動解析処理時の相互作用力の計算量と、マルチコア部２３９Ｂの各プロセッサコアの処理性能（計算能力）を勘案して、解析対象要素を分配することになる。
【０１３７】
何れの場合でも、数値演算処理部２３４は、分割処理部２５０（解析負荷分配処理部２５１）や解析負荷分配処理部２３３による分割処理により割り当てられた分割部分について、決められた分割法（本例では力分割法）に従ってデータ記憶部２３８との間でデータ（情報）の入出力（メモリアクセス）を行ないながら計算を行なう粒子挙動計算部として機能する。
【０１３８】
［第３構成例］
図５〜図５Ａは、粒子挙動解析装置２０２の他の構成例を説明する図である。ここで、図５は、特に第３構成例の粒子挙動解析システム２００Ｅにおける計算管理ノードの機能を具備した主粒子挙動解析装置２０２ａに着目したブロック図である。図５Ａは、第３構成例の粒子挙動解析システム２００Ｅにおける一般ノードの機能を具備した副粒子挙動解析装置２０２ｂに着目したブロック図である。以下では、第１・第２構成例との相違点を中心に説明する。
【０１３９】
第３構成例の粒子挙動解析システム２００Ｅは、数値演算処理部２３４を複数のマルチコアで構成したものである。この対処のため、図５に示すように、マルチコア部２３９Ｃは、４つの数値演算処理部２３４_@で構成されている１つの数値演算処理部２３４（クワッドコア２３４Ｂ）を、複数（図の例では４個）のクワッドコア２３４Ｂで構成された数値演算処理部２３４Ｃに変更している。つまり、数値演算処理部２３４を、複数の粒子挙動計算機能部（数値演算処理部２３４_@）の組合せで構成された複数のマルチコアで構成したものである。第３構成例では、各クワッドコア２３４Ｂを構成する数値演算処理部２３４_@が粒子挙動計算機能部の一例として機能するとともに、数値演算処理部２３４Ｃを構成する各クワッドコア２３４Ｂ粒子挙動計算機能部の一例として機能する。
【０１４０】
解析負荷分配処理部２３３は、第１の分配処理部の一例である解析負荷分配処理部２５１により当該粒子挙動解析装置２０２に分配された解析対象要素を、複数のクワッドコア２３４Ｂやクワッドコア２３４Ｂを構成する複数の数値演算処理部２３４_@のそれぞれに分配する第２の分配処理部（演算部内解析負荷分配処理部）として機能する。つまり、解析負荷分配処理部２３３は、データ受付部２３２が受け付けた解析対象データ（外部記憶装置２３８ｂに保存される）を、さらに、マルチコア部２３９Ｃが備える４個のクワッドコア２３４Ｂ（さらにはクワッドコア２３４Ｂを構成する各数値演算処理部２３４_@）のそれぞれに分配する。たとえば解析負荷分配処理部２３３は、各クワッドコア２３４Ｂの計算負荷が均等となるように分配する。たとえば、クワッドコア２３４Ｂを構成する各コアプロセッサの処理性能は同一であるのが一般的であり、この場合、４個のクワッドコア２３４Ｂの処理性能も同一であり、マルチコア部２３９Ｃに割り当てられた解析対象範囲を、さらに、各クワッドコア２３４Ｂ（さらには各数値演算処理部２３４_@）に均等に配分すればよい。
【０１４１】
第１・第２構成例と同様、解析負荷分配処理部２５１は、粒子挙動解析処理時の相互作用力の計算量と、粒子挙動解析システム２００を構成する各粒子挙動解析装置２０２の各数値演算処理部２３４Ｃの処理性能（計算能力）を勘案して解析対象要素を分配する。
【０１４２】
ここで、「各数値演算処理部２３４Ｃの処理性能（計算能力）」とは、数値演算処理部２３４Ｃが４個のクワッドコア２３４Ｂで構成されている第３構成例の場合、その数値演算処理部２３４Ｃ全体としての処理性能と、各数値演算処理部２３４Ｃを構成するマルチコア部２３９Ｂや、さらにはクワッドコア２３４Ｂを構成する各数値演算処理部２３４のそれぞれの処理性能を考慮する。
【０１４３】
このとき、第１構成例と同様にして、解析負荷分配処理部２５１が全ての数値演算処理部２３４の処理性能を勘案して負荷分配を行なうシステム構成にすることも考えられるが、粒子挙動解析装置２０２内のクワッドコア２３４Ｂや数値演算処理部２３４_@の処理性能を解析負荷分配処理部２５１で把握する必要がありシステム運用が大変になる。そこで、第３構成例では、大２構成例と同様に、各粒子挙動解析装置２０２に解析負荷分配処理部２３３を配置して、粒子挙動解析装置２０２内での負荷分配は解析負荷分配処理部２３３が担当するシステム構成にしている。
【０１４４】
この場合、解析負荷分配処理部２５１は、各粒子挙動解析装置２０２（詳しくはマルチコア部２３９Ｃつまり数値演算処理部２３４Ｃ）の処理性能が異なるときには、粒子挙動解析処理時の相互作用力の計算量と、各粒子挙動解析装置２０２の各数値演算処理部２３４Ｃ（つまり４個のクワッドコア２３４Ｂ全体として）の処理性能（計算能力）を勘案して、解析対象要素を分配する。第１構成例において、数値演算処理部２３４を数値演算処理部２３４Ｃと置き換えて考えればよい。
【０１４５】
「数値演算処理部２３４Ｃの処理性能」とは、数値演算処理部２３４Ｃを構成する各クワッドコア２３４Ｂの処理性能が同一であるのか異なっているのかを問わず、その数値演算処理部２３４Ｃ全体としての処理性能を意味する。数値演算処理部２３４Ｃが複数（４個）のマルチコア部２３９Ｂで構成されている第３構成例では、粒子挙動解析装置２０２内での負荷分配は解析負荷分配処理部２３３が担当するシステム構成にしているので、数値演算処理部２３４Ｃを構成する各クワッドコア２３４Ｂやクワッドコア２３４Ｂを構成する各数値演算処理部２３４_@の処理性能差を考慮しなくてもよいことに基づく。
【０１４６】
よってこの場合、解析負荷分配処理部２５１は、分割担当領域や分割担当粒子（のグループ）をそれぞれ複数の計算装置（粒子挙動解析装置２０２）で構成された計算システム（粒子挙動解析システム２００）に割り当てる。データ処理部２３０では、他の分割部分に関しての処理を担当する他の各マルチコア部２３９Ｃ（そこに属する各マルチコア部２３９Ｂや各数値演算処理部２３４_@）との間でデータ通信を行ないつつ、分割された担当する分割部分について、力分割法による粒子挙動解析を行なう。
【０１４７】
一方、マルチコア部２３９Ｃを構成する各クワッドコア２３４Ｂ、つまり各プロセッサコア（数値演算処理部２３４_@）に処理性能差がある場合には、先ず解析負荷分配処理部２５１は、各粒子挙動解析装置２０２のマルチコア部２３９Ｃ全体の処理性能差と粒子挙動解析処理時の相互作用力の計算量に基づき解析対象要素を、各粒子挙動解析装置２０２（のマルチコア部２３９Ｃ）に分配する。そして、各粒子挙動解析装置２０２では、解析負荷分配処理部２３３は、解析負荷分配処理部２５１の制御の元で配分されてきたマルチコア部２３９Ｃ分の処理対象データを、数値演算処理部２３４Ｃが処理性能差のあるマルチコア部２３９Ｂ（そもそもはそれを構成するプロセッサコア＝シングルコア）で構成されているものとして、第１構成例の解析負荷分配処理部２５１の機能と同じように処理能力と計算量に応じた分配制御を行なう。
【０１４８】
解析負荷分配処理部２３３は、解析負荷分配処理部２５１と同様に、分割担当領域や分割担当粒子（のグループ）をマルチコア部２３９Ｃの各マルチコア部２３９Ｂやそれやそれを構成する数値演算処理部２３４_@に割り当てる。つまり、この場合は、全体的には、解析負荷分配処理部２５１と解析負荷分配処理部２３３が協働して、粒子挙動解析処理時の相互作用力の計算量と、各マルチコア部２３９Ｂやプロセッサコアの処理性能（計算能力）を勘案して、解析対象要素を分配することになる。
【０１４９】
何れの場合でも、数値演算処理部２３４は、分割処理部２５０（解析負荷分配処理部２５１）や解析負荷分配処理部２３３による分割処理により割り当てられた分割部分について、決められた分割法（本例では力分割法）に従ってデータ記憶部２３８との間でデータ（情報）の入出力（メモリアクセス）を行ないながら計算を行なう粒子挙動計算部として機能する。
【０１５０】
［変形例］
以上のように、粒子挙動解析システム２００の各構成例に対応する粒子挙動解析装置２０２の各構成例を説明したが、その構成は前述したものに限定されない。たとえば、図示しないが、一変形例（第４構成例と称する）として、メモリアクセス制御部２３７を粒子挙動解析装置２０２ごとに配置することが考えられる。主粒子挙動解析装置２０２ａに関しては、計算管理ノード側の筐体や計算管理ノードに併設される粒子挙動解析装置２０２ｂにメモリアクセス制御部２３７を配置するとよい。この場合、各粒子挙動解析装置２０２に備えられる外部記憶装置２３８ｂは、それぞれのメモリアクセス制御部２３７の元で、マルチコア部２３９Ｂの各数値演算処理部２３４_@（プロセッサコア）が共用する共有メモリとして機能する。
【０１５１】
この場合でも、マルチコア部２３９Ｂは、各コア間通信およびメモリアクセス用のバス（本構成では内部バスでありネットワーク２０９は含まない）を共有する構成となる。ただし、第２構成例とは異なり、各粒子挙動解析装置２０２の外部記憶装置２３８ｂは、他の粒子挙動解析装置２０２の外部記憶装置２３８ｂとは独立に扱われる。
【０１５２】
また、他の変形例（第５構成例と称する）として、粒子挙動解析システム２００Ｄ，２００Ｅの各粒子挙動解析装置２０２を複数のグループに分け、グループごとにメモリアクセス制御部２３７を配置することが考えられる。この場合、第２構成例と似通ったものとなるが、第２構成例とは異なり、メモリアクセス制御部２３７はグループを代表する何れかの粒子挙動解析装置２０２ｂに配置すればよい。そのメモリアクセス制御部２３７は、自グループ内の全ての粒子挙動解析装置２０２ｂの外部記憶装置２３８ｂへのメモリアクセスを管理する。グループの何れかは、計算管理ノードを含むものとなるが、その場合、計算管理ノード側の筐体や計算管理ノードに併設される粒子挙動解析装置２０２ｂにメモリアクセス制御部２３７を配置するとよい。
【０１５３】
この場合、各粒子挙動解析装置２０２に備えられる外部記憶装置２３８ｂは、グループごとに、それぞれのメモリアクセス制御部２３７の元で、論理的には１つのメモリ空間として扱われる。そのため、自グループに属する各外部記憶装置２３８ｂは、各マルチコア部２３９Ｂの各数値演算処理部２３４_@（プロセッサコア）が共用する共有メモリとして機能する。つまり、グループごとには、第２構成例の場合と同様の性質を持つ。この場合でも、マルチコア部２３９Ｂは、各コア間通信および計算データのメモリアクセス用のバスを共有する構成となっている。一方、グループ間では、それぞれのメモリアクセス制御部２３７の元で自グループ内の各外部記憶装置２３８ｂが管理されるので、自グループ内の各外部記憶装置２３８ｂは、他グループの各外部記憶装置２３８ｂとは独立に扱われる。つまり、グループ間では、第４構成例の場合と同様の性質を持つ。
【０１５４】
＜処理能力と計算量に応じた分配制御：概要＞
図６は、各計算機の処理能力と粒子間相互作用力の計算量に応じた分配制御の概要を説明する図である。本実施形態において、システムを構成するプロセッサ（数値演算処理部２３４）の処理性能が異なるときに、解析が必要となる粒子間相互作用力の計算量と数値演算処理部２３４の処理能力との関係に基づいて負荷分配を行なう機能部としては、解析負荷分配処理部２５１と解析負荷分配処理部２３３が関わる。図６は、システム構成との関係で、主粒子挙動解析装置２０２ａの解析負荷分配処理部２５１と副粒子挙動解析装置２０２ｂの各解析負荷分配処理部２３３の何れが負荷分配を行なうかを纏めて示したものである。
【０１５５】
粒子挙動解析装置２０２についての前記の説明から理解されるように、先ず、粒子挙動解析装置２０２の数値演算処理部２３４がマルチコアで構成されているか否かに関わらず、解析負荷分配処理部２５１は粒子挙動解析装置２０２全体として処理性能と計算量に応じて負荷分配を行なう。そして、粒子挙動解析装置２０２の数値演算処理部２３４がマルチコアで構成されていなければ解析負荷分配処理部２３３は介在しない。一方、粒子挙動解析装置２０２の数値演算処理部２３４がマルチコアで構成されているときには、粒子挙動解析装置２０２内で、解析負荷分配処理部２３３が、数値演算処理部２３４Ｂ（クワッドコア２３４Ｂ），２３４Ｃを構成するプロセッサコアやマルチコアの処理性能と計算量に応じて負荷分配を行なう。
【０１５６】
第１構成例の粒子挙動解析システム２００や粒子挙動解析装置２０２では、数値演算処理部２３４がシングルコアで形成されている形態であるので、解析負荷分配処理部２３３は介在せず、解析負荷分配処理部２５１のみが負荷分配機能を担当する。
【０１５７】
第２・第３構成例の粒子挙動解析システム２００や粒子挙動解析装置２０２では、数値演算処理部２３４がマルチルコアで形成されている形態であるので、先ず解析負荷分配処理部２５１が負荷分配機能を担当する。そして、第２構成の場合において、マルチルコアを構成する各プロセッサコア（つまりシングルコア）の処理性能が同じ場合には解析負荷分配処理部２３３は処理性能差を考慮することなく（各数値演算処理部２３４の処理性能は同一であるとして）、解析対象要素を均等に配分すればよい。一方、数値演算処理部２３４_@に処理性能差があるときには、解析負荷分配処理部２３３は、処理性能差を加味して各数値演算処理部２３４_@での解析時間差が本実施形態を適用しない場合よりも小さくなるように負荷分配を行なう。
【０１５８】
また、第３構成の場合において、数値演算処理部２３４Ｃを構成する各クワッドコア２３４Ｂやクワッドコア２３４Ｂを構成するプロセッサコア（つまりシングルコア）の処理性能が同じ場合には解析負荷分配処理部２３３は処理性能差を考慮することなく（各クワッドコア２３４Ｂや数値演算処理部２３４の処理性能は同一であるとして）、解析対象要素を均等に配分すればよい。一方、クワッドコア２３４Ｂや数値演算処理部２３４_@に処理性能差があるときには、解析負荷分配処理部２３３は、処理性能差を加味して各クワッドコア２３４Ｂや数値演算処理部２３４_@での解析時間差が本実施形態を適用しない場合よりも小さくなるように負荷分配を行なう。
【０１５９】
このとき、各クワッドコア２３４Ｂの解析時間差が本実施形態を適用しない場合よりも小さくなるように負荷分配を行ない、さらに、クワッドコア２３４Ｂを構成する数値演算処理部２３４_@の解析時間差が本実施形態を適用しない場合よりも小さくなるように負荷分配を行なう。換言すると、各クワッドコア２３４Ｂの処理性能差が同じあるか異なっているかを問わず、粒子挙動解析装置２０２（数値演算処理部２３４Ｃ）内の全ての数値演算処理部２３４_@に着目したときに、処理性能差があるときには、その処理性能差を考慮して各数値演算処理部２３４_@の解析時間差が本実施形態を適用しない場合よりも小さくなるように負荷分配を行なう。その結果として、各クワッドコア２３４Ｂの処理性能差が異なっている場合でも、各クワッドコア２３４Ｂの解析時間差が本実施形態を適用しない場合よりも小さくなるように負荷分配が行なわれる。
【０１６０】
たとえば、各クワッドコア２３４Ｂ全体としての処理性能が同じであっても、それらを構成する各数値演算処理部２３４_@に処理性能差がある場合には、解析対象要素を各数値演算処理部２３４_@に均等に配分したのでは、各数値演算処理部２３４_@での解析時間に相違が発生してしまい、各クワッドコア２３４Ｂ全体としての解析時間に相違が発生してしまう。これを避けるには、各数値演算処理部２３４_@の処理性能差を加味して各数値演算処理部２３４_@での解析時間差が本実施形態を適用しない場合よりも小さくなるように負荷分配を行なうことが肝要となる。
【０１６１】
何れの場合でも、本実施形態では、複数の情報処理装置や電子計算装置（詳しくはそれらを構成するプロセッサコア）によりシステムが構成されている場合において、その中に他とは処理性能の異なるものが存在する場合に、複数の装置（つまりプロセッサコア）の各処理性能を無駄なく利用して並行処理を実行するようにする。たとえば、粒子挙動解析を行なうプロセッサコアとして、１つだけを選択したり、低速なものを除いた高速なもの（１つに限らず複数の場合もある）のみを選択するのではなく、複数のプロセッサコアの処理性能を勘案しつつ、全てを使用するようにする。
【０１６２】
この際、好適な形態としては、複数のプロセッサコアの何れかに他と処理性能の差がある場合に、各粒子挙動解析装置２０２（つまりプロセッサコア：数値演算処理部２３４）での解析処理時間の差が小さくなるように（最適な形態では解析処理時間が均等となるように）、各粒子挙動解析装置２０２（数値演算処理部２３４）が扱う解析対象要素の量を制御することで、各装置（プロセッサコア）での解析負荷が均等となるようにする。
【０１６３】
処理性能の異なる複数のプロセッサコアによりシステムが構成されている場合でも、全てのコアプロセッサが確実に粒子挙動解析に使用され、この際、計算速度が遅いコアプロセッサが律速となることはないし、速いコアプロセッサの性能を活用できないということもない。
【０１６４】
次に、解析負荷分配処理部２５１や解析負荷分配処理部２３３によるプロセッサコアやマルチコアの処理能力と計算量に応じた分配制御の詳細について説明する。以下では、一例として、クワッドコア２３４Ｂを使用した第２構成例を例に具体的に説明する。説明を簡単にするため、クワッドコア２３４Ｂを構成するプロセッサコア（数値演算処理部２３４_@）の各処理性能は同一であるとする。よって、解析負荷分配処理部２３３は、解析負荷分配処理部２５１の制御の元で配分されてきたマルチコア部２３９Ｂ分の処理対象データを、各数値演算処理部２３４_@に均等に配分すればよく、処理能力と計算量に応じた分配制御においては解析負荷分配処理部２５１のみが効果的に機能することになる。
【０１６５】
＜処理能力と計算量に応じた分配制御：第１実施形態＞
図７〜図７Ａは、処理能力と計算量に応じた分配制御の第１実施形態を説明する図である。ここで、図７は、現像作用の行なわれる現像ニップ領域とその近傍での粒子の運動状況を説明する図である。図７Ａは、第１実施形態を適用した力マトリクスとプロセッサの関係を説明する図である。
【０１６６】
第１実施形態は、データ受付部２３２が受け付けた解析対象データを、さらに、解析対象粒子が属する領域に基づく計算負荷とプロセッサコアの処理能力に基づいて割り当てるものである。たとえば、解析負荷分配処理部２５１は、粒子密度の高い領域に属する粒子は、解析負荷が大きくなるので、計算性能の高いプロセッサコアに割り当て、一方、粒子密度の低い領域に属する粒子は、解析負荷が小さくなるので、計算性能の低いプロセッサコアに割り当てるようにする。
【０１６７】
たとえば、図７（１）には、それぞれクワッドコア２３４Ｂを構成要素とする４台の粒子挙動解析装置２０２（２０２_1，２０２_2，２０２_3，２０２_4）がネットワーク２０９で接続されている粒子挙動解析システム２００が示されている。その内の２台の粒子挙動解析装置２０２_1（クワッドコア２３４Ｂ_1を持つ）と粒子挙動解析装置２０２_2（クワッドコア２３４Ｂ_2を持つ）は、処理性能が高く速い計算機であり、残りの２台の粒子挙動解析装置２０２_2（クワッドコア２３４Ｂ_2を持つ）と粒子挙動解析装置２０２_3（クワッドコア２３４Ｂ_3を持つ）は、処理性能が低く遅い計算機である。つまり、４個のクワッドコア２３４Ｂの内で、クワッドコア２３４Ｂ_0，２３４Ｂ_1は計算性能が相対的に高く、クワッドコア２３４Ｂ_2，２３４Ｂ_3は計算性能が相対的に低い。
【０１６８】
解析対象粒子が属する領域としては、感光体１０と現像装置４０における現像作用の行なわれる現像ニップ領域を対象とする。解析対象粒子が属する領域に基づく計算負荷の差異の判定に当たっては、粒子の密集具合（たとえば密度）を判定指標に使用する。特に、密度に影響を与える粒子が属する領域そのものを判定指標に使用する。
【０１６９】
たとえば、図７（２）には、現像ニップ領域Ｔ１とその近傍領域（前半領域Ｔ２および後半領域Ｔ３）での粒子の運動概要が示されている。現像剤粒子１０２としては、ここでは、それぞれ物性や粒径の異なるキャリア粒子１０２ａとトナー粒子１０２ｂ（たとえば黒色トナー粒子）とを含有して構成された２成分方式のものである。キャリア粒子１０２ａとトナー粒子１０２ｂとの対によって、全体として磁性粉体が形成されるようにしている。キャリア粒子１０２ａは磁性体から構成され、現像ロール１４０内のマグネット１４２側に吸着されるようになっている。一方、トナー粒子１０２ｂは非磁性トナーであって、たとえばシアン、マゼンタ、イエロ、ブラックなどの色を持つ粉体である。一般的には、キャリア粒子１０２ａの粒径の方がトナー粒子１０２ｂの粒径よりも大きい。
【０１７０】
キャリア粒子１０２ａは、現像ロール１４０に内蔵されたマグネット１４２からの磁場により磁気ブラシを構成する。トナー粒子１０２ｂは、キャリア粒子１０２ａに静電力により互いに吸着され、キャリア粒子１０２ａとともに、感光体１０に対向する部分まで搬送される。
【０１７１】
現像ロール１４０に吸着された現像剤粒子１０２の内のトナー粒子１０２ｂは、帯電されており、感光体１０に吸着される。このとき、感光体１０の表面は、記録画像に応じて帯電されることで静電潜像が形成されており、トナー粒子１０２ｂは、感光体１０に形成された静電潜像に応じて吸着される。この処理を現像処理と称する。現像処理後のキャリア粒子１０２ａと、感光体１０側に飛翔されなかったトナー粒子１０２ｂは、収納容器１０１内に回収される。
【０１７２】
ここで、現像ニップ領域周辺では、トナー粒子１０２ｂ間の粒子間相互作用計算の負荷（解析負荷）が最も高い。たとえば、キャリア粒子１０２ａに関しては、磁場および電場に着目した解析が必要で計算量は大きくなるのに対して、トナー粒子１０２ｂに関しては電場のみに着目した解析でよく計算量は小さい。しかしながら、現像ニップ領域周辺（現像ニップ領域Ｔ１、前半領域Ｔ２、後半領域Ｔ３）では、キャリア粒子１０２ａよりもトナー粒子１０２ｂの粒子数の方が遙かに多く、実際には、トナー粒子１０２ｂに関する計算の方が主体的になるからである。
【０１７３】
また、感光体１０と現像ロール１４０の距離が最も近くなる現像ニップ領域Ｔ１では、感光体１０と現像ロール１４０との間に電界が存在し、現像ニップ領域Ｔ１以外の前半領域Ｔ２や後半領域Ｔ３に比べて、トナー粒子１０２ｂの数がさらに多くなる。換言すると、現像ニップ領域Ｔ１でのトナー粒子１０２ｂの粒子密度は前半領域Ｔ２や後半領域Ｔ３でのトナー粒子１０２ｂの粒子密度よりも高くなる。したがって、トナー粒子１０２ｂに及ぼす粒子間相互作用計算において、実際に計算を要する粒子の割合も、現像ニップ領域Ｔ１の方が前半領域Ｔ２や後半領域Ｔ３よりも高くなる。
【０１７４】
たとえば、図７（３）には、粒子密度と計算負荷の関係が示されている。図７（３−１）は、粒子密度が高い場合を示しており、カットオフ領域内には着目粒子に相互作用を及ぼす他の粒子が多く存在し、その分だけ計算回数が増え、解析負荷は粒子密度が低い場合よりも高くなることが分かる。一方、図７（３−２）は、粒子密度が低い場合を示しており、カットオフ領域内には着目粒子に相互作用を及ぼす他の粒子が少なく存在し、粒子密度が高い場合よりも、計算回数が少なくて済み解析負荷が低くなることが分かる。
【０１７５】
解析負荷分配処理部２５１は、粒子密度の高い現像ニップ領域Ｔ１に属する現像剤粒子１０２は、解析負荷が大きくなるので、計算性能の高いプロセッサコアに割り当て、一方、粒子密度の低い前半領域Ｔ２や後半領域Ｔ３に属する現像剤粒子１０２は、解析負荷が小さくなるので、計算性能の低いプロセッサコアに割り当てるようにする。
【０１７６】
一例として、解析負荷分配処理部２５１は、キャリア粒子１０２ａとトナー粒子１０２ｂから構成される粒子系の現像プロセスの計算において、計算性能が高い（計算処理が速い）ＣＰＵと計算性能が低い（計算処理が遅い）ＣＰＵを、それぞれ力マトリックスに割り当てる。このとき、基本的には、計算性能が高いＣＰＵが現像ニップ領域Ｔ１に属する粒子に関しての相互作用力の計算を担当し、計算性能が低いＣＰＵが現像ニップ領域Ｔ１以外の前半領域Ｔ２や後半領域Ｔ３に属する粒子に関しての相互作用力の計算を担当するようにする。
【０１７７】
図７Ａには、３２個の現像剤粒子１０２（キャリア粒子１０２ａおよびトナー粒子１０２ｂ）がマルチコア部２３９Ｂに供給され、それを４個のクワッドコア２３４Ｂ（１６個のプロセッサコア、ＣＰＵ）で処理する場合が示されている。３２個の内の１６個は現像ニップ領域Ｔ１から取り出し、残りの１６個（たとえば８個ずつ）は前半領域Ｔ２と後半領域Ｔ３から取り出す。
【０１７８】
クワッドコア２３４Ｂを使用する第２構成例を適用するので、サブネットワーク２０９_1の部分は筐体外部に出ることはなく、事実上、同一の筐体に収容された内部配線２０９_3となっている。
【０１７９】
３２個の現像剤粒子１０２を１６個のプロセッサで並行計算する場合は、１行分の計算ノードは４つになるので、同一の筐体に４つのＣＰＵを収容したクワッドコア２３４Ｂを有する粒子挙動解析装置２０２を４台使用し、各粒子挙動解析装置２０２（つまりクワッドコア２３４Ｂ_0〜２３４Ｂ_3）を力マトリクスの行方向に割り当てる。
【０１８０】
クワッドコア２３４Ｂで構成された粒子挙動解析装置２０２_0〜２０２_3（つまりクワッドコア２３４Ｂ_0〜２３４Ｂ_3）では、相互作用力の計算処理時の行方向の通信は内部バスが使用されるし、ファイル出力処理時に行を跨るファイル出力通信を行なうことはない。ファイル出力用データが計算データ通信用のメインネットワーク２０９_2の通信帯域を使うことはなく、挙動解析処理では通常通り並行処理を実施する。計算速度に大きな影響を及ぼす計算用データ通信帯域がファイル出力用データの通信に使われることがないため、ファイル出力処理を起因とする、並行計算性能の低下や挙動解析処理時間が長く掛ることもない。ファイル出力処理用のデータ通信線は、筐体（半導体チップ）内の内部配線２０９_3で設けられているので、利用者がその通信線を設ける必要がなく、第１構成例よりも使い勝手がよい。粒子挙動解析システム２００Ｄもコンパクトになる。
【０１８１】
ここで４個のクワッドコア２３４Ｂの内で、ＣＰＵ＃０〜３で構成されたクワッドコア２３４Ｂ_0とＣＰＵ＃４〜７で構成されたクワッドコア２３４Ｂ_1は計算性能が相対的に高く、ＣＰＵ＃８〜１１で構成されたクワッドコア２３４Ｂ_2とＣＰＵ＃１２〜１５で構成されたクワッドコア２３４Ｂ_3は計算性能が相対的に低い。この場合、解析負荷分配処理部２５１は、各クワッドコア２３４Ｂ_@（プロセッサコア）の処理能力と計算負荷の関係に基づいて、次のようにして処理効率が最も高くなる（解析処理時間が最も短くなる）ように負荷分配を図る。
【０１８２】
１）全３２粒子の内、感光体１０と現像ロール１４０の距離が最も近くなる現像ニップ領域Ｔ１に属する１６個の現像剤粒子１０２（キャリア粒子１０２ａ、トナー粒子１０２ｂ）を、粒子番号０〜１５に割り当てる。現像ニップ領域Ｔ１以外の前半領域Ｔ２や後半領域Ｔ３に属する１６個の現像剤粒子１０２（キャリア粒子１０２ａ、トナー粒子１０２ｂ）を、粒子番号１６〜３１に割り当てる。
２）粒子番号０〜１５は、現像ニップ領域Ｔ１に属するため粒子間相互作用の計算負荷が高くなるので、計算性能の高いクワッドコア２３４Ｂ_0（ＣＰＵ＃０〜３）およびクワッドコア２３４Ｂ_1（ＣＰＵ＃４〜７）に割り当てる。
３）粒子番号１６〜３１は、前半領域Ｔ２や後半領域Ｔ３に属するため粒子間相互作用の計算負荷が低くて済むので、計算性能の低いクワッドコア２３４Ｂ_2（ＣＰＵ＃８〜１１）およびクワッドコア２３４Ｂ_3（ＣＰＵ＃１２〜１５）に割り当てる。
【０１８３】
第１実施形態によれば、力分割法による粒子挙動の並行計算において、マルチコア部２３９Ｂに供給された計算対象粒子の関する計算負荷と、解析処理を行なうプロセッサ（この例ではクワッドコア２３４Ｂ）の処理性能と処理性能に基づいて割り当てを決定し、クワッドコア２３４Ｂ_@に順次データを投入する。各クワッドコア２３４Ｂやそれを構成する各数値演算処理部２３４_@は、解析負荷と計算性能ごとに力マトリックスが割り当てられ、計算性能によらず均等な計算速度で並行計算処理を実施するようになる。各粒子挙動解析装置２０２のクワッドコア２３４Ｂの処理性能と解析負荷（計算量）に応じてクワッドコア２３４Ｂ（つまりプロセッサコア、ＣＰＵ）を割り当てるため、計算量と計算性能のギャップが相殺され、各クワッドコア２３４Ｂ（つまりＣＰＵ）間での処理時間の相違が緩和される。
【０１８４】
異なる計算性能を持ったプロセッサコア（ＣＰＵ，計算機）から構成される並行計算システムにおける力マトリックスを用いた並行処理において、第１実施形態を適用しない場合と比較して、より短い処理時間で並行計算が実施されるようになる。計算性能の高い（計算速度の速い）プロセッサと計算性能の低い（計算速度の遅い）プロセッサを全て無駄なく利用し、かつ、力分割並行法を用いて並行性能が確保されるので、コンピュータ資源が有効に活用されるため、第１実施形態を適用しない場合と比較して、高速計算が確実に実現される。
【０１８５】
なお、この例では、各解析対象領域での粒子密度を判定指標としているが、他の例としては、各解析対象領域での全粒子数を判定指標としてもよい。粒子数が多ければその領域についての挙動計算の頻度が多くなるので処理性能の高いものが担当し、粒子数が少なければその領域についての挙動計算の頻度が少なくなるので処理性能の低いものが担当するようにするのがよい。
【０１８６】
＜処理能力と計算量に応じた分配制御：第２実施形態＞
図８は、処理能力と計算量に応じた分配制御の第２実施形態を説明する図である。ここで、図８は、第２実施形態を適用した力マトリクスとプロセッサの関係を説明する図である。
【０１８７】
第２実施形態は、データ受付部２３２が受け付けた解析対象データを、第１実施形態と同様に、解析対象粒子が属する領域に基づく計算負荷とプロセッサコアの処理能力に基づいて割り当てるものである。
【０１８８】
解析負荷分配処理部２５１は、第１実施形態と同様に、粒子密度の高い領域に属する粒子は解析負荷が大きくなるので計算性能の高いプロセッサコアに割り当て、粒子密度の低い領域に属する粒子は解析負荷が小さくなるので計算性能の低いプロセッサコアに割り当てるようにする。
【０１８９】
解析対象粒子が属する領域に基づく計算負荷の差異の判定に当たって、粒子の密集具合（たとえば密度）を判定指標に使用する点では第１実施形態と同様であるが、特に、領域に属する解析対象粒子の種類（キャリア粒子１０２ａトナー粒子１０２ｂ）別にプロセッサを割り当てる点が異なる。
【０１９０】
第１実施形態で説明したことから推測されるように、現像ニップ領域周辺（現像ニップ領域Ｔ１、前半領域Ｔ２、後半領域Ｔ３）では、キャリア粒子１０２ａよりもトナー粒子１０２ｂの粒子数の方が遙かに多く、トナー粒子１０２ｂに関する計算の方がトナー粒子１０２ｂに関する計算よりも解析負荷が高い。
【０１９１】
そこで、第２実施形態では、粒子間相互作用に対する計算量の多い（計算負荷の高い）トナー粒子１０２ｂに関しての相互作用力の計算を計算性能が高いＣＰＵが担当し、粒子間相互作用に対する計算量の少ない（計算負荷の低い）キャリア粒子１０２ａに関しての相互作用力の計算を計算性能が低いＣＰＵが担当するようにする。
【０１９２】
一例として、図８には、１６個のキャリア粒子１０２ａと１６個のトナー粒子１０２ｂがマルチコア部２３９Ｂに供給される場合が示されている。それぞれの数は１６個で同じであるが、現像ニップ領域Ｔ１、前半領域Ｔ２、後半領域Ｔ３のそれぞれにおいて、キャリア粒子１０２ａよりもトナー粒子１０２ｂの方が粒子密度が高く、粒子挙動の解析処理において、キャリア粒子１０２ａに着目する頻度（つまり解析負荷）よりもトナー粒子１０２ｂに着目する頻度（つまり解析負荷）の方が高くなる。
【０１９３】
ここで、第１実施形態と同様に、４個のクワッドコア２３４Ｂの内で、ＣＰＵ＃０〜３で構成されたクワッドコア２３４Ｂ_0とＣＰＵ＃４〜７で構成されたクワッドコア２３４Ｂ_1は計算性能が相対的に高く、ＣＰＵ＃８〜１１で構成されたクワッドコア２３４Ｂ_2とＣＰＵ＃１２〜１５で構成されたクワッドコア２３４Ｂ_3は計算性能が相対的に低いとする。この場合、解析負荷分配処理部２５１は、各クワッドコア２３４Ｂ_@（プロセッサコア）の処理能力と計算負荷の関係に基づいて、次のようにして処理効率が最も高くなる（解析処理時間が最も短くなる）ように負荷分配を図る。
【０１９４】
１）全３２粒子の内、１６個のトナー粒子１０２ｂを粒子番号０〜１５に割り当て、１６個のキャリア粒子１０２ａを粒子番号１６〜３１に割り当てる。
２）粒子番号０〜１５は、トナー粒子１０２ｂであり粒子間相互作用の計算負荷が高くなるので、計算性能の高いクワッドコア２３４Ｂ_0（ＣＰＵ＃０〜３）およびクワッドコア２３４Ｂ_1（ＣＰＵ＃４〜７）に割り当てる。
３）粒子番号１６〜３１は、キャリア粒子１０２ａであり粒子間相互作用の計算負荷が低くて済むので、計算性能の低いクワッドコア２３４Ｂ_2（ＣＰＵ＃８〜１１）およびクワッドコア２３４Ｂ_3（ＣＰＵ＃１２〜１５）に割り当てる。
【０１９５】
第２実施形態においても、力分割法による粒子挙動の並行計算において、マルチコア部２３９Ｂに供給された計算対象粒子の関する計算負荷と、解析処理を行なうプロセッサ（この例ではクワッドコア２３４Ｂ）の処理性能に基づいて割り当てを決定し、クワッドコア２３４Ｂ_@に順次データを投入する。計算負荷と処理性能に応じてクワッドコア２３４Ｂ（つまりプロセッサコア、ＣＰＵ）を割り当てるため、計算負荷と計算性能のギャップが相殺され、各クワッドコア２３４Ｂ（つまりＣＰＵ）間での処理時間の相違が緩和される。第２実施形態を適用しない場合と比較して、コンピュータ資源が有効に活用され、より短い処理時間で並行計算が実施されるようになる。
【０１９６】
＜処理能力と計算量に応じた分配制御：第３実施形態＞
図９〜図９Ａは、処理能力と計算量に応じた分配制御の第３実施形態を説明する図である。ここで、図９は、規制トリマー１５０による層形成プロセスでの粒子の運動状況を説明する図である。図９Ａは、第３実施形態を適用した力マトリクスとプロセッサの関係を説明する図である。
【０１９７】
第３実施形態は、データ受付部２３２が受け付けた解析対象データを、第１・第２実施形態と同様に、解析対象粒子が属する領域に基づく計算負荷とプロセッサコアの処理能力に基づいて割り当てるものである。
【０１９８】
解析負荷分配処理部２５１は、第１・第２実施形態と同様に、粒子密度の高い領域に属する粒子は解析負荷が大きくなるので計算性能の高いプロセッサコアに割り当て、粒子密度の低い領域に属する粒子は解析負荷が小さくなるので計算性能の低いプロセッサコアに割り当てるようにする。
【０１９９】
解析対象粒子が属する領域に基づく計算負荷の差異の判定に当たって、粒子の密集具合（たとえば密度）を判定指標に使用する点では第１・第２実施形態と同様であり、また、密度に影響を与える粒子が属する領域そのものの別にプロセッサを割り当てる点で第１実施形態と同様である。第１実施形態では現像ニップ領域Ｔ１とその近傍領域（前半領域Ｔ２、後半領域Ｔ３）に着目していたが、第３実施形態では、規制トリマー１５０の通過前の領域（トリマー通過前領域Ｔ４）と通過後の領域（トリマー通過後領域Ｔ５）に着目する。
【０２００】
たとえば、図９には、規制トリマー１５０周辺のトリマー通過前領域Ｔ４とトリマー通過後領域Ｔ５での粒子の運動概要が示されている。現像装置４０内の現像剤粒子１０２は、攪拌機能を持つ攪拌搬送ロールにより攪拌され摩擦帯電されつつ現像ロール１４０側に搬送され、さらに規制トリマー１５０によって現像剤粒子１０２の現像ロール１４０への吸着量が規制され一定の高さで現像ロール１４０の周縁に現像剤粒子１０２が付着する。
【０２０１】
現像ロール１４０に内蔵されたマグネット１４２からの磁場によりキャリア粒子１０２ａが連なった磁気ブラシが構成されキャリア粒子１０２ａとともにトナー粒子１０２ｂは移動する。このとき、規制トリマー１５０によって、マグネット１４２による磁力線に沿ってできたキャリア粒子１０２ａの磁気ブラシの高さが規制される。
【０２０２】
このため、規制トリマー１５０の前のトリマー通過前領域Ｔ４では現像剤粒子１０２が滞留するため、粒子数が多く、かつ密集することになるのに対して、規制トリマー１５０を通過した後のトリマー通過後領域Ｔ５では、粒子間の密集度は低くなる。つまり、トリマー通過前領域Ｔ４での現像剤粒子１０２の粒子密度はトリマー通過後領域Ｔ５での現像剤粒子１０２の粒子密度よりも高くなる。したがって、現像剤粒子１０２に及ぼす粒子間相互作用計算において、実際に計算を要する粒子の割合も、トリマー通過前領域Ｔ４の方がトリマー通過後領域Ｔ５よりも高くなる。
【０２０３】
解析負荷分配処理部２５１は、粒子密度の高いトリマー通過前領域Ｔ４に属する現像剤粒子１０２は、解析負荷が大きくなるので、計算性能の高いプロセッサコアに割り当て、一方、粒子密度の低いトリマー通過後領域Ｔ５に属する現像剤粒子１０２は、解析負荷が小さくなるので、計算性能の低いプロセッサコアに割り当てるようにする。
【０２０４】
一例として、解析負荷分配処理部２５１は、キャリア粒子１０２ａによる粒子系の層形成プロセスの計算において、計算性能が高い（計算処理が速い）ＣＰＵと計算性能が低い（計算処理が遅い）ＣＰＵを、それぞれ力マトリックスに割り当てる。このとき、基本的には、計算性能が高いＣＰＵがトリマー通過前領域Ｔ４に属する粒子に関しての相互作用力の計算を担当し、計算性能が低いＣＰＵがトリマー通過後領域Ｔ５に属する粒子に関しての相互作用力の計算を担当するようにする。
【０２０５】
図９Ａには、３２個の現像剤粒子１０２（キャリア粒子１０２ａおよびトナー粒子１０２ｂ）がマルチコア部２３９Ｂに供給され、それを４個のクワッドコア２３４Ｂ（１６個のプロセッサコア、ＣＰＵ）で処理する場合が示されている。３２個の内の１６個はトリマー通過前領域Ｔ４から取り出し残りの１６個はトリマー通過後領域Ｔ５から取り出す。
【０２０６】
ここで、第１・第２実施形態と同様に、４個のクワッドコア２３４Ｂの内で、ＣＰＵ＃０〜３で構成されたクワッドコア２３４Ｂ_0とＣＰＵ＃４〜７で構成されたクワッドコア２３４Ｂ_1は計算性能が相対的に高く、ＣＰＵ＃８〜１１で構成されたクワッドコア２３４Ｂ_2とＣＰＵ＃１２〜１５で構成されたクワッドコア２３４Ｂ_3は計算性能が相対的に低いとする。この場合、解析負荷分配処理部２５１は、各クワッドコア２３４Ｂ_@（プロセッサコア）の処理能力と計算負荷の関係に基づいて、次のようにして処理効率が最も高くなる（解析処理時間が最も短くなる）ように負荷分配を図る。
【０２０７】
１）全３２粒子の内、規制トリマー１５０を通過前のトリマー通過前領域Ｔ４に属する１６個の現像剤粒子１０２（キャリア粒子１０２ａ、トナー粒子１０２ｂ）を、粒子番号０〜１５に割り当てる。規制トリマー１５０を通過後のトリマー通過後領域Ｔ５に属する１６個の現像剤粒子１０２（キャリア粒子１０２ａ、トナー粒子１０２ｂ）を、粒子番号１６〜３１に割り当てる。
２）粒子番号０〜１５は、トリマー通過前領域Ｔ４に属するため粒子数が多く密集しているため粒子間相互作用の計算負荷が高くなるので計算性能の高いクワッドコア２３４Ｂ_0（ＣＰＵ＃０〜３）およびクワッドコア２３４Ｂ_1（ＣＰＵ＃４〜７）に割り当てる。
３）粒子番号１６〜３１は、トリマー通過後領域Ｔ５に属するため粒子間の密集度は低く粒子間相互作用の計算負荷が低くて済むので計算性能の低いクワッドコア２３４Ｂ_2（ＣＰＵ＃８〜１１）とクワッドコア２３４Ｂ_3（ＣＰＵ＃１２〜１５）に割り当てる。
【０２０８】
第３実施形態においても、力分割法による粒子挙動の並行計算において、マルチコア部２３９Ｂに供給された計算対象粒子の関する計算負荷と、解析処理を行なうプロセッサ（この例ではクワッドコア２３４Ｂ）の処理性能に基づいて割り当てを決定し、クワッドコア２３４Ｂ_@に順次データを投入する。計算負荷と処理性能に応じてクワッドコア２３４Ｂ（つまりプロセッサコア、ＣＰＵ）を割り当てるため、計算負荷と計算性能のギャップが相殺され、各クワッドコア２３４Ｂ（つまりＣＰＵ）間での処理時間の相違が緩和される。第３実施形態を適用しない場合と比較して、コンピュータ資源が有効に活用され、より短い処理時間で並行計算が実施されるようになる。
【０２０９】
＜処理能力と計算量に応じた分配制御：第４実施形態＞
図１０〜図１０Ｂは、処理能力と計算量に応じた分配制御の第４実施形態を説明する図である。ここで、図１０は、第４実施形態を適用した第４構成例の粒子挙動解析システム２００Ｆを示す図である。図１０Ａは、現像作用の行なわれる現像ニップ領域とその近傍での粒子の運動状況を説明する図である。図１０Ｂは、第４実施形態を適用した力マトリクスとプロセッサの関係を説明する図である。なお、図１０では、クワッドコア２３４Ｂを使用した第２構成例（図４）に対して変形して示しているが、第４実施形態の仕組みは、第１・第３構成例に対しても同様に適用し得るものである。
【０２１０】
第４実施形態は、計算の進行により相互作用力の計算量が変化する場合に、相互作用力の計算量の変化に応じて解析対象要素を再分配する、つまり、動的に、担当するプロセッサを変化させるものである。解析対象粒子の時間変動に伴う解析負荷の変動に応じて、利用する力マトリックスを動的に変更するのである。解析の進行による粒子分布の変動に伴う計算量の変動に応じて、力マトリックスに基づき、プロセッサコア（計算機）の再分配を行なうことで、動的に計算環境全体の計算性能を適正にするのである。
【０２１１】
ここで、担当するプロセッサコアの再分配（プロセッサの交換）に当たっては、交換対象のプロセッサコア以外（本事例ではクワッドコア２３４Ｂ）の装置が該当部分の力マトリックスのデータを複写して入れ替えることで実現する。交換対象のプロセッサコア以外の装置（予備の情報処理装置２０３と称する：図１０参照）は、データの複写と入替えを担当するものであればよく処理性能の高低は問わない。具体的には、解析負荷分配処理部２５１（や解析負荷分配処理部２３３）は、粒子挙動計算の負荷が高くなったものと粒子挙動計算の負荷が低くなったものとの間で、予備の情報処理装置２０３を使用して計算情報の複写と入替えを行なうように制御する。
【０２１２】
たとえば、図１０Ａには、第１実施形態において、粒子挙動解析処理が進行した場合に、現像ニップ領域Ｔ１および周辺領域（前半領域Ｔ２や後半領域Ｔ３）に属する粒子の分布が変化する例が示されている。この場合、粒子分布の変化に伴って、各領域の計算量（解析負荷）も変化する。解析当初は処理能力と計算量に応じて適正に分配制御がなされていたとしても、各領域の計算量（解析負荷）が変化することで処理能力と計算量に応じた分配状態が不適正になる。この対策として、第４実施形態では、以下の処理を行なう。
【０２１３】
前半領域Ｔ２のキャリア粒子１０２ａは、現像ロール１４０に内蔵されたマグネット１４２からの磁場により磁気ブラシを構成し、トナー粒子１０２ｂはキャリア粒子１０２ａに静電力により互いに吸着され、キャリア粒子１０２ａとともに感光体１０に対向する現像ニップ領域Ｔ１まで搬送される。現像ニップ領域Ｔ１での現像処理後のキャリア粒子１０２ａと感光体１０側に飛翔されなかったトナー粒子１０２ｂは、後半領域Ｔ３側に搬送され収納容器１０１内に回収される。
【０２１４】
そのため、図７（２）と図１０Ａを対比すると分かるように、図１０Ａでは解析対象の現像剤粒子１０２が前半領域Ｔ２には存在せず現像ニップ領域Ｔ１と後半領域Ｔ３にのみ存在し、しかも、進行に伴って後半領域Ｔ３側の解析対象の現像剤粒子１０２の量が次第に多くなる。換言すると、解析の進行に伴って、後半領域Ｔ３での現像剤粒子１０２の粒子密度は前半領域Ｔ２や現像ニップ領域Ｔ１での現像剤粒子１０２の粒子密度よりも高くなる。したがって、現像剤粒子１０２に及ぼす粒子間相互作用計算において、実際に計算を要する粒子の割合も、解析の進行（つまり解析対象粒子の時間変動）に伴って、後半領域Ｔ３の方が前半領域Ｔ２や現像ニップ領域Ｔ１よりも高くなる。
【０２１５】
そこで、第４実施形態では、解析負荷分配処理部２５１は、時間経過に伴い粒子密度が高くなる後半領域Ｔ３に属する現像剤粒子１０２は、解析負荷が大きくなるので、計算性能の高いプロセッサコアに割り当て、一方、時間経過に伴い粒子密度が低くなる前半領域Ｔ２や現像ニップ領域Ｔ１に属する現像剤粒子１０２は、解析負荷が小さくなるので、計算性能の低いプロセッサコアに割り当てるように変更する。
【０２１６】
本事例の場合、当初（第１実施形態）は、現像ニップ領域Ｔ１に属する粒子番号０〜１５は粒子間相互作用の計算負荷が高く計算性能の高いクワッドコア２３４Ｂ_0（ＣＰＵ＃０〜３）およびクワッドコア２３４Ｂ_1（ＣＰＵ＃４〜７）に割り当て、前半領域Ｔ２や後半領域Ｔ３に属する粒子番号１６〜３１は粒子間相互作用の計算負荷が低くて済むので、計算性能の低いクワッドコア２３４Ｂ_2（ＣＰＵ＃８〜１１）およびクワッドコア２３４Ｂ_3（ＣＰＵ＃１２〜１５）に割り当てている（図７Ａ参照）。
【０２１７】
たとえば、後半領域Ｔ３をクワッドコア２３４Ｂ_2が担当し、前半領域Ｔ２をクワッドコア２３４Ｂ_3が担当するものとする。この場合、解析の進行に対応したプロセッサコアの割当て変更に当たっては、図１０Ｂに示すように、現像ニップ領域Ｔ１を担当する計算性能の高いクワッドコア２３４Ｂ_0，２３４Ｂ_1の何れか（図９Ｂでは２３４Ｂ_1）と後半領域Ｔ３を担当する計算性能の低いクワッドコア２３４Ｂ_2を入れ替えればよい。このときには、それぞれが担当している現像剤粒子１０２のデータを、予備の情報処理装置２０３を介して交換する。
【０２１８】
第１実施形態で処理性能の低いクワッドコア２３４Ｂで計算した後半領域Ｔ３は、解析の進行に伴う現像剤粒子１０２の移動により初期状態より現像剤粒子１０２の数が増加するため解析負荷が増加するが、第４実施形態では、規定数以上の粒子数が後半領域Ｔ３に属するようになった時点で、処理性能の高いクワッドコア２３４Ｂに交換する。これにより、解析の進行により各領域（現像ニップ領域Ｔ１、前半領域Ｔ２、後半領域Ｔ３）での相互作用力の計算量が変化する場合でも、粒子数の増加に応じた計算性能の高い計算機を利用した粒子挙動解析が実施される。
【０２１９】
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０２２０】
また、前記の実施形態は、クレーム（請求項）に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の発明を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０２２１】
＜変形例＞
たとえば、前記実施形態では、複数の計算機として、具体的には数値演算処理部２３４を構成するプロセッサコアやマルチコアを用いて並行計算する例を示したが、数値演算処理部２３４はプロセッサコアやマルチコアと言われるＣＰＵで構成しソフトウェア処理も併用して粒子挙動解析用の計算処理を実行することに限らず、同様の計算機能をなすハードウェア回路で実現してもよいし、また、ハードウェア回路とソフトウェア処理との併用により実現してもよい。
【０２２２】
前記実施形態では、複数の計算機（具体的にはプロセッサコア）を用いて並行計算する際の分割手法として力分割法を適用する例で説明したが、処理能力と計算量に応じて分配制御を行なう前記実施形態の仕組みは力分割法以外に適用してもよい。
【０２２３】
たとえば、図１において、感光体１０と現像ロール１４０の各周縁が対向し現像作用の行なわれる範囲領域（現像ニップ領域）に関する現像剤粒子１０２の挙動解析では、記録画像に応じて帯電されている感光体１０の表面へのトナー粒子の飛翔および感光体１０への付着の状況が記録画像の画質を左右する。よって、現像ニップ領域に関してある程度広い解析対象領域を設定して領域分割法を適用する。この際に、並行計算システムを構成する計算機の処理性能に差がある場合には、前記実施形態と同様にして、処理能力と計算量に応じて分配制御を行なうようにすればよい。
【０２２４】
また、図１において、現像装置４０の攪拌プロセスの解析では、図示しない攪拌搬送ロールにより現像剤粒子１０２が攪拌・搬送される攪拌搬送領域や、攪拌搬送領域と層形成領域との間のピックアップ領域や現像剤粒子１０２の回収されるピックオフ領域での解析が重要となる。よって、現像ロール１４０を解析対象領域に設定して領域分割法を適用する。これらの際に、並行計算システムを構成する計算機の処理性能に差がある場合には、前記実施形態と同様にして、処理能力と計算量に応じて分配制御を行なうようにすればよい。
【０２２５】
なお、領域分割法では、プロセッサ数（ノード数）を過度に増やすと、全処理時間における通信時間の比率が増大して並行化の効果が飽和する。全解析処理に占める通信処理に要する時間の割合が力分割法よりも多くなる。
【０２２６】
図示しないが、粒子分割法（粒子分割並行化処理）は力分割法と似通っており、粒子をマトリクス状に配置する。よって、粒子分割法への適用においては、解析対象粒子を、マトリクス上の決められた位置に対応付ければよく、力分割法で説明した前記実施形態と殆ど同様に考えればよい。そしてこの際に、並行計算システムを構成する計算機の処理性能に差がある場合には、前記実施形態と同様にして、処理能力と計算量に応じて分配制御を行なうようにすればよい。なお、力分割法では、力マトリクスの特定プロセッサとの間でのみ計算データの通信を行なうのに対して粒子分割法では全プロセッサ間でデータ通信が必要とされ、領域分割法と同様に、全解析処理に占める通信処理に要する時間の割合が力分割法よりも多くなる。
【０２２７】
こういった点では、複数プロセッサを使用した並行化処理による全処理時間の短縮性能という点では、領域分割法や粒子分割法を適用する場合に比べて、力分割法へ前記実施形態を適用した方が、粒子挙動解析処理時間は短縮される。
【０２２８】
前記実施形態は、情報処理装置が適用される具体例として粒子挙動解析装置を例に説明するとともに、解析対象粒子が存在する装置としては画像形成装置を例に説明したが、これは一例に過ぎない。
【０２２９】
たとえば、粒子挙動解析は、現像装置４０における攪拌プロセスや現像プロセスへの適用に限定されない。たとえば、電子写真方式の転写装置における転写プロセスや、クリーニング装置における清掃プロセスにも適用してよい。また、粒子種や作用力を問わず、あらゆる粒子（粉体）を取り扱うシステムのシミュレーションにも同様に適用してよい。電子写真方式以外では、岩石などの落石シミュレーション、ホッパー内の粉の流動シミュレーション、製薬用製剤装置内の粉末体の流動シミュレーションなどへ適用してもよい。
【０２３０】
また、分子レベルでの挙動解析へ適用してもよい。この場合、たとえば、粒子の分子を構成する原子種（原子の種類）と各計算部の処理性能に基づき、解析対象要素を分配するようにすればよい。たとえば、分子動力学（Molecular Dynamics：MD）法での分子動力学シミュレーションにおいて、挙動の主体となる原子種については優先的に高性能のものに担当させるようにすればよい。
【０２３１】
何れの場合でも、並行計算システムで粒子挙動解析を行なう際にシステムを構成する各計算部や計算機能部の処理性能が異なる場合に、その処理性能と粒子相互作用力の計算量に基づいて、本実施形態を適用しない場合よりも、各計算部や計算機能部での解析処理時間の差が小さくなるようにすることで全体としての解析処理時間が短縮するように、負荷分配を行なえばよい。
【０２３２】
また、前記実施形態の仕組みは、複数の計算機（プロセッサコア）で粒子挙動解析の並行計算を行なう場合において、処理性能に他と差がある計算機が存在するときに各計算機に同量の計算を行なわせようとすることに伴う処理効率低下を抑制するものであるから、同様のシステム構成を持つ情報処理装置（情報処理システム、並行計算機システム）に、前記実施形態の仕組みが同様に適用されることは自明である。その場合、計算処理対象は粒子挙動解析に限定されず、一般的なものでよく、数値演算処理部２３４は入力された計算情報に基づき情報処理計算を行なう計算部に置き換え、解析負荷分配処理部２５１，２３３は、各計算機の処理性能に基づき、各計算機での計算処理時間差が本実施形態を適用しない場合よりも小さくなるように（究極には、各計算機での計算処理時間が均等となるように）が、各計算機が担当する計算量を分配するものとすればよい。
【０２３３】
また、前記実施形態では、解析負荷分配処理部２５１を、計算管理ノードとして機能する主粒子挙動解析装置２０２ａに設け、この主粒子挙動解析装置２０２ａも粒子挙動解析システム２００の一部を構成する粒子挙動解析装置２０２として説明したが、このことは必須ではない。粒子挙動解析を行なう複数の粒子挙動解析装置２０２（計算機）とは別の情報処理装置に解析負荷分配処理部２５１を設けたシステム構成にしてもよい。その場合、複数の粒子挙動解析装置の処理性能に基づき各粒子挙動解析装置が扱う解析対象要素を分配する専用の装置が必要となるので、前記実施形態よりも情報処理装置（計算機）が１つ増えることになる。
【０２３４】
同様のことは、粒子挙動解析装置２０２がマルチコアで構成される場合に、各粒子挙動解析装置２０２に解析負荷分配処理部２３３を設けるか、それとも粒子挙動解析装置２０２とは別の情報処理装置に解析負荷分配処理部２３３を設けるかについても言えることである。つまり、第２・第３構成例では、解析負荷分配処理部２３３を、各粒子挙動解析装置２０２に設けるものとして説明したが、このことは必須ではない。粒子挙動解析を行なう複数の粒子挙動解析装置２０２（計算機）とは別の情報処理装置に解析負荷分配処理部２３３を設けたシステム構成にしてもよい。この場合、解析負荷分配処理部２３３用の情報処理装置を粒子挙動解析装置２０２ごとに設けるシステムが考えられるし、各粒子挙動解析装置２０２に共通の解析負荷分配処理部２３３用の１つの情報処理装置を設けるシステムも考えられる。何れの場合も、マルチコアを構成するコアプロセッサの処理性能に基づき各コアプロセッサが扱う解析対象要素を分配する専用の装置が必要となるので、前記実施形態よりも情報処理装置（計算機）が増えることになる。
【０２３５】
前記実施形態の記載を踏まえれば、特許請求の範囲に記載した請求項に係る発明の他に、たとえば、以下の発明が抽出される。以下列記する。
【０２３６】
＜付記１＞
分配処理部は、解析対象要素や計算対象要素を、力行列を使用した力分割法により分割し、それぞれの分割部分の解析対象要素や計算対象要素を各計算部に分配する。
【０２３７】
付記１によれば、領域分割法や粒子分割法を適用する場合に比べて、相互作用力の処理時間を短縮できる。
【０２３８】
＜付記２＞
計算部は、電子写真方式により画像を出力媒体上に形成する画像形成装置における現像剤粒子の挙動を解析するための粒子間相互作用力の計算を行なう。
【０２３９】
付記２によれば、画像形成装置における現像剤粒子の挙動を解析する場合において、各計算部の計算性能によらず、全ての計算部の処理性能を利用した並行処理により、付記２を適用しない場合よりも処理時間を短くすることができる。
【０２４０】
＜付記３＞
付記２において、現像剤粒子は磁性を持つキャリア粒子と非磁性のトナー粒子を含む。
【０２４１】
付記３によれば、現像剤粒子が磁性を持つキャリア粒子と非磁性のトナー粒子で構成されている場合であっても、粒子種の影響を受けることなく、全ての計算部の処理性能を利用して並行処理を実行することができる。
【符号の説明】
【０２４２】
１…画像形成装置、１０…感光体、２０…帯電装置、３０…露光装置、４０…現像装置、５０…転写装置、６０…クリーニング装置、７０…定着装置、１０２…現像剤粒子、１０２ａ…キャリア粒子、１０２ｂ…トナー粒子、１４０…現像ロール、１５０…規制トリマー、２００…粒子挙動解析システム、２０２…粒子挙動解析装置、２０３…予備の情報処理装置、２０４…情報出力装置、２０８…ネットワーク管理装置、２０９…ネットワーク、２１０…指示入力装置、２１２…表示装置、２２０…データ入力部、２３０…データ処理部、２３２…データ受付部、２３３…解析負荷分配処理部、２３４…数値演算処理部、２３４Ｂ…クワッドコア（マルチコアの一例）、２３５…バスインタフェース部、２３７…メモリアクセス制御部、２３８…データ記憶部、２３９Ａ…プロセッサコア部、２３９Ｂ，２３９Ｃ…マルチコア部、２４０…情報提示部、２５０…分割処理部、２５１…解析負荷分配処理部
【図１】
2011008382.tif 000003
【図２】
2011008382.tif 000004
【図２Ａ】
2011008382.tif 000005
【図２Ｂ】
2011008382.tif 000006
【図３】
2011008382.tif 000007
【図３Ａ】
2011008382.tif 000008
【図４】
2011008382.tif 000009
【図４Ａ】
2011008382.tif 000010
【図５】
2011008382.tif 000011
【図５Ａ】
2011008382.tif 000012
【図６】
2011008382.tif 000013
【図７】
2011008382.tif 000014
【図７Ａ】
2011008382.tif 000015
【図８】
2011008382.tif 000016
【図９】
2011008382.tif 000017
【図９Ａ】
2011008382.tif 000018
【図１０】
2011008382.tif 000019
【図１０Ａ】
2011008382.tif 000020
【図１０Ｂ】
2011008382.tif 000021