(57)【要約】【課題】用紙搬送制御設計プロセスの上流における検証作業を高精度且つ短時間で行うことを可能にする新規な用紙搬送シミュレータを提供する。【解決手段】用紙搬送経路に沿って配置されるローラを境界として当該用紙搬送経路を複数の搬送区間に分割し、当該搬送区間の属性として用紙のたるみ量を定義する用紙搬送装置の２次元モデルにおいて、各搬送区間に送り込まれる用紙の送り量に基づいて当該搬送区間のたるみ量を算出する。１の搬送区間または用紙搬送方向に隣接する２以上の搬送区間に係るたるみ量が下限値に達している場合に、当該搬送区間の端に位置する全てのローラの用紙搬送速度を同じ速度に変更し、変更された用紙搬送速度に基づいて用紙位置をシミュレートする。【選択図】図７
2015014821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙搬送装置の２次元モデルを用いて用紙位置をシミュレートする用紙搬送シミュレータであって、
前記２次元モデルは、
用紙搬送経路に沿って配置されるローラを境界として該用紙搬送経路を複数の搬送区間に分割し、該搬送区間の属性として用紙のたるみ量を定義し、
各前記搬送区間に送り込まれる用紙の送り量に基づいて該搬送区間の前記たるみ量を算出する手段と、
算出した前記たるみ量が下限値に達していない２つの前記搬送区間の境界上に位置するローラの用紙搬送速度を、ローラの回転線速と、ローラの搬送力と、用紙にかかる搬送抵抗とに基づいて算出する手段と、
１の前記搬送区間または用紙搬送方向に隣接する２以上の前記搬送区間に係る前記たるみ量が下限値に達している場合に、各該搬送区間の端に位置するローラの用紙搬送速度を、各該搬送区間の端に位置するローラの回転線速の加重平均と、各該搬送区間の端に位置するローラの搬送力の合計と、用紙にかかる搬送抵抗の合計とに基づいて算出する手段と、
各前記ローラについて算出した前記用紙搬送速度に基づいて用紙位置を導出する手段とを含む、
用紙搬送シミュレータ。
【請求項２】
前記用紙位置を導出する手段は、
用紙搬送方向後方側のローラのみに用紙が接触している前記搬送区間の該用紙搬送方向後方側のローラの前記用紙搬送速度を時間で積分することによって用紙の先端位置を導出する手段と、
用紙搬送方向前方側のローラのみに用紙が接触している前記搬送区間の該用紙搬送方向前方側のローラの前記用紙搬送速度を時間で積分することによって用紙の後端位置を導出する手段と、
を含む、
請求項１に記載の用紙搬送シミュレータ。
【請求項３】
導出された前記用紙の先端位置および前記用紙の後端位置に基づいて用紙間隔を算出し、該用紙間隔に基づいて生産性をシミュレートする手段を含む、
請求項２に記載の用紙搬送シミュレータ。
【請求項４】
算出した前記たるみ量が下限値に達していない２つの前記搬送区間の境界上に位置するローラの用紙搬送速度を算出する前記手段は、下記式（１）に基づいて用紙搬送速度ｖを算出する手段であり、
2015014821.tif 000005
（上記式（１）において、Ｖはローラの回転線速を示し、Ｆはローラの搬送力を示し、Ｒｔは用紙にかかる搬送抵抗を示し、ａ、ｂ、ｃは定数である。）
１の前記搬送区間または用紙搬送方向に隣接する２以上の前記搬送区間に係る前記たるみ量が下限値に達している場合に、各該搬送区間の端に位置するローラの用紙搬送速度を算出する前記手段は、下記式（２）に基づいて用紙搬送速度ｖを算出する手段である、
2015014821.tif 000006
（上記式（２）において、Ｖ’は各該搬送区間の端に位置するローラの回転線速の加重平均を示し、Ｆ’は各該搬送区間の端に位置するローラの搬送力の合計を示し、Ｒｔ’は用紙にかかる搬送抵抗の合計を示し、ａ、ｂ、ｃは定数である。）
請求項１〜３のいずれか一項に記載の用紙搬送シミュレータ。
【請求項５】
用紙搬送装置の２次元モデルを用いて用紙位置をシミュレートする方法であって、
前記２次元モデルは、
用紙搬送経路に沿って配置されるローラを境界として該用紙搬送経路を複数の搬送区間に分割し、該搬送区間の属性として用紙のたるみ量を定義し、
各前記搬送区間に送り込まれる用紙の送り量に基づいて該搬送区間の前記たるみ量を算出するステップと、
算出した前記たるみ量が下限値に達していない２つの前記搬送区間の境界上に位置するローラの用紙搬送速度を、ローラの回転線速と、ローラの搬送力と、用紙にかかる搬送抵抗とに基づいて算出するステップと、
１の前記搬送区間または用紙搬送方向に隣接する２以上の前記搬送区間に係る前記たるみ量が下限値に達している場合に、各該搬送区間の端に位置するローラの用紙搬送速度を、各該搬送区間の端に位置するローラの回転線速の加重平均と、各該搬送区間の端に位置するローラの搬送力の合計と、用紙にかかる搬送抵抗の合計とに基づいて算出するステップと、
各前記ローラについて算出した前記用紙搬送速度に基づいて用紙位置を導出するステップとを含む、
方法。
【請求項６】
前記用紙位置を導出するステップは、
用紙搬送方向後方側のローラのみに用紙が接触している前記搬送区間の該用紙搬送方向後方側のローラの前記用紙搬送速度を時間で積分することによって用紙の先端位置を導出するステップと、
用紙搬送方向前方側のローラのみに用紙が接触している前記搬送区間の該用紙搬送方向前方側のローラの前記用紙搬送速度を時間で積分することによって用紙の後端位置を導出するステップと、
を含む、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
導出された前記用紙の先端位置および前記用紙の後端位置に基づいて用紙間隔を算出し、該用紙間隔に基づいて生産性をシミュレートするステップを含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
算出した前記たるみ量が下限値に達していない２つの前記搬送区間の境界上に位置するローラの用紙搬送速度を算出する前記ステップは、下記式（１）に基づいて用紙搬送速度ｖを算出するステップであり、
2015014821.tif 000007
（上記式（１）において、Ｖはローラの回転線速を示し、Ｆはローラの搬送力を示し、Ｒｔは用紙にかかる搬送抵抗を示し、ａ、ｂ、ｃは定数である。）
１の前記搬送区間または用紙搬送方向に隣接する２以上の前記搬送区間に係る前記たるみ量が下限値に達している場合に、各該搬送区間の端に位置するローラの用紙搬送速度を算出する前記ステップは、下記式（２）に基づいて用紙搬送速度ｖを算出するステップである、
2015014821.tif 000008
（上記式（２）において、Ｖ’は各該搬送区間の端に位置するローラの回転線速の加重平均を示し、Ｆ’は各該搬送区間の端に位置するローラの搬送力の合計を示し、Ｒｔ’は用紙にかかる搬送抵抗の合計を示し、ａ、ｂ、ｃは定数である。）
請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
コンピュータに、用紙搬送装置の２次元モデルを用いて用紙位置をシミュレートさせるためのコンピュータプログラムであって、
前記２次元モデルは、
用紙搬送経路に沿って配置されるローラを境界として該用紙搬送経路を複数の搬送区間に分割し、該搬送区間の属性として用紙のたるみ量を定義し、
前記コンピュータに、
各前記搬送区間に送り込まれる用紙の送り量に基づいて該搬送区間の前記たるみ量を算出するステップ、
算出した前記たるみ量が下限値に達していない２つの前記搬送区間の境界上に位置するローラの用紙搬送速度を、ローラの回転線速と、ローラの搬送力と、用紙にかかる搬送抵抗とに基づいて算出するステップ、
１の前記搬送区間または用紙搬送方向に隣接する２以上の前記搬送区間に係る前記たるみ量が下限値に達している場合に、各該搬送区間の端に位置するローラの用紙搬送速度を、各該搬送区間の端に位置するローラの回転線速の加重平均と、各該搬送区間の端に位置するローラの搬送力の合計と、用紙にかかる搬送抵抗の合計とに基づいて算出するステップ、
各前記ローラについて算出した前記用紙搬送速度に基づいて用紙位置を導出するステップ、
を実行させるためのコンピュータ実行可能なプログラム。
【請求項１０】
前記用紙位置を導出するステップは、
用紙搬送方向後方側のローラのみに用紙が接触している前記搬送区間の該用紙搬送方向後方側のローラの前記用紙搬送速度を時間で積分することによって用紙の先端位置を導出するステップと、
用紙搬送方向前方側のローラのみに用紙が接触している前記搬送区間の該用紙搬送方向前方側のローラの前記用紙搬送速度を時間で積分することによって用紙の後端位置を導出するステップと、
を含む、
請求項９に記載のプログラム。
【請求項１１】
導出された前記用紙の先端位置および前記用紙の後端位置に基づいて用紙間隔を算出し、該用紙間隔に基づいて生産性をシミュレートするステップを含む、
請求項１０に記載のプログラム。
【請求項１２】
算出した前記たるみ量が下限値に達していない２つの前記搬送区間の境界上に位置するローラの用紙搬送速度を算出する前記ステップは、下記式（１）に基づいて用紙搬送速度ｖを算出するステップであり、
2015014821.tif 000009
（上記式（１）において、Ｖはローラの回転線速を示し、Ｆはローラの搬送力を示し、Ｒｔは用紙にかかる搬送抵抗を示し、ａ、ｂ、ｃは定数である。）
１の前記搬送区間または用紙搬送方向に隣接する２以上の前記搬送区間に係る前記たるみ量が下限値に達している場合に、各該搬送区間の端に位置するローラの用紙搬送速度を算出する前記ステップは、下記式（２）に基づいて用紙搬送速度ｖを算出するステップである、
2015014821.tif 000010
（上記式（２）において、Ｖ’は各該搬送区間の端に位置するローラの回転線速の加重平均を示し、Ｆ’は各該搬送区間の端に位置するローラの搬送力の合計を示し、Ｒｔ’は用紙にかかる搬送抵抗の合計を示し、ａ、ｂ、ｃは定数である。）
請求項９〜１１のいずれか一項に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙搬送シミュレータ、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプロダクションプリンターに係る用紙搬送制御の設計においては、最上流の構想段階でメカ設計者が用紙搬送経路やローラ配置といった２次元的な構想設計を実施した後、３次元レイアウトを含む詳細設計を実施する。
【０００３】
その後、メカ設計者は、詳細設計に基づいてメカの制御内容を設計し、その結果を用紙搬送制御要求仕様としてソフト設計者に伝える。ソフト設計者は、メカ設計者から伝えられた用紙制御要求仕様に基づいて組み込みソフトを設計・実装する。その後、実装した組み込みソフトを試作機（実機）に搭載して動作試験を行い、その結果に基づいて設計内容の妥当性を検証する。
【０００４】
ここで、実機を使用する動作試験には多くの手間がかかるため、全ての検査項目を実施するのに数ヶ月の期間がかかる場合がある。そこで、近年では、これまでの実機を使用した動作試験を、用紙搬送シミュレータを使用したシミュレーションで代替することが検討されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、これまでの用紙搬送シミュレータは、３次元ＣＡＤデータに基づく力学的なシミュレーションにより、搬送される用紙の挙動を詳細に再現するものであり、その準備に１週間以上の時間を要する大掛かりなものであるため、専ら、設計プロセスの最終段階において適用され、これを設計プロセスの上流の検証作業に適用することは現実的ではなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、複写機やプロダクションプリンターに関して製品出荷後に報告される不具合の４割以上を組み込みソフトに起因する不具合が占めるという現状があり、組み込みソフトについて十分な検証を行うことが強く求められている。ここで、限られた開発期間の中で組み込みソフトの検証を十分に行うためには、手戻りによるロスを最小化する必要があり、そのためには、設計プロセスの上流段階から検証作業を導入することが好ましい。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、本発明は、用紙搬送制御設計プロセスの上流における検証作業を高精度且つ短時間で行うことを可能にする新規な用紙搬送シミュレータ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】
本発明者らは、用紙搬送制御設計プロセスの上流における検証作業を高精度且つ短時間で行うことを可能にする用紙搬送シミュレータにつき鋭意検討した結果、以下の構成に想到し、本発明に至ったのである。
【０００９】
すなわち、本発明によれば、用紙搬送装置の２次元モデルを用いて用紙位置をシミュレートする用紙搬送シミュレータであって、前記２次元モデルは、用紙搬送経路に沿って配置されるローラを境界として該用紙搬送経路を複数の搬送区間に分割し、該搬送区間の属性として用紙のたるみ量を定義し、各前記搬送区間に送り込まれる用紙の送り量に基づいて該搬送区間の前記たるみ量を算出する手段と、算出した前記たるみ量が下限値に達していない２つの前記搬送区間の境界上に位置するローラの用紙搬送速度を、ローラの回転線速と、ローラの搬送力と、用紙にかかる搬送抵抗とに基づいて算出する手段と、１の前記搬送区間または用紙搬送方向に隣接する２以上の前記搬送区間に係る前記たるみ量が下限値に達している場合に、各該搬送区間の端に位置するローラの用紙搬送速度を、各該搬送区間の端に位置するローラの回転線速の加重平均と、各該搬送区間の端に位置するローラの搬送力の合計と、用紙にかかる搬送抵抗の合計とに基づいて算出する手段と、各前記ローラについて算出した前記用紙搬送速度に基づいて用紙位置を導出する手段とを含む、用紙搬送シミュレータが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上述したように、本発明によれば、用紙搬送制御設計プロセスの上流における検証作業を高精度且つ短時間で行うことを可能にする新規な用紙搬送シミュレータが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の用紙搬送シミュレータの概念図。
【図２】本実施形態の用紙搬送シミュレータを使用してメカ制御設計の内容を検証する様子を示す図。
【図３】用紙搬送制御要求仕様の入力を支援するため入力インターフェース示す図。
【図４】本実施形態の用紙搬送シミュレータを使用してソフト制御設計の内容を検証する様子示す図。
【図５】本実施形態の用紙搬送シミュレータを使用してプロダクションプリンターの組み込みソフトを検証する様子示す図。
【図６】組み込みソフト間の同期処理を説明するための図。
【図７】本実施形態における用紙搬送モデルを説明するための模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を、実施形態をもって説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜、その説明を省略するものとする。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態である用紙搬送シミュレータ１００の概要を示す概念図である。図１に示すように、本実施形態の用紙搬送シミュレータ１００は、エミュレータ１０と制御プログラム２０を含んで構成される。
【００１４】
エミュレータ１０は、用紙搬送装置の動作をエミュレートするツールであり、本発明者らが創出した新規な用紙搬送モデル（後述する）に基づいて構築される。エミュレータ１０には、機器に共通する紙搬送計算情報が組み込まれており、機器固有の設定情報を読み込ませることよって、当該機器としてふるまうように構成されている。ここで、機器固有の設定情報としては、用紙の搬送距離・ローラ位置・センサ位置などの搬送経路情報、モータ・クラッチなどのメカ機構情報、転写ベルト・トナー・駆動源情報などの作像情報、電源・ファン・状態表示用ＬＥＤなどのエレキ情報が挙げられる。
【００１５】
ここで、エミュレータ１０は、用紙搬送装置を仮想的に表現するためのＧＵＩを備えており、図１においては、説明の便宜上、専らそのＧＵＩをもってエミュレータ１０を表現している（以下の図において同様）。
【００１６】
図１に示すように、エミュレータ１０のＧＵＩは、用紙搬送装置を構成するローラやセンサなどのメカ部品が搬送経路上に配置されてなる２次元のイメージを表示するものであり、搬送される用紙の動きをアニメーション的に表現するとともに、ＧＵＩに表示された任意の部品を介したアイコン操作によって、当該部品の状態の変更（例えば、センサのON/OFFなど）を受け付けるように構成されている。
【００１７】
また、エミュレータ１０は、制御プログラム２０との間の通信を仲介するための仮想デバイス制御ＡＰＩを備える。ここで、仮想デバイス制御ＡＰＩは、実機のデバイス制御と同等の抽象度で作成されており、例えば、所定のレジスタに書き込んだ値を回転速度としてモータを回転させる制御を実機で行わせているような場合、仮想デバイス制御ＡＰＩは、その制御に相当するＡＰＩとして、ＳｉｍＭｏｔｏｒＯｎという関数を提供する。さらに、仮想デバイス制御ＡＰＩは、機器によって異なる組み込みソフトのデバイス制御レイヤに対応可能なように、機器のソフトウェアアーキテクチャに適合したＡＰＩを提供する。
【００１８】
一方、制御プログラム２０は、仮想デバイス制御ＡＰＩを介してエミュレータ１０を操作するためのプログラムとして参照されるものであり、検証が実施される設計プロセス（メカ制御設計・ソフト制御設計）に応じて、その内容は異なるものとなる。
【００１９】
図２は、本実施形態の用紙搬送シミュレータ１００を使用してメカ制御設計の内容を検証する様子を示している。この場合、制御プログラム２０は、用紙搬送制御要求仕様の解釈ツールとして機能し、読み込んだ用紙搬送制御要求仕様の内容に沿ってエミュレータ１０を操作する。
【００２０】
なお、本実施形態においては、制御プログラム２０（要求仕様解釈ツール）に対する用紙搬送制御要求仕様の入力を支援するために、図３に示すような入力インターフェースをユーザに提供することができる。
【００２１】
図３に例示する入力インターフェースには、用紙搬送制御要求仕様として、センサONやモータ回転といったデバイスのイベント内容とイベント実行タイミングに関する設定項目が表示されており、ユーザが「イベント（入力部）」を介してデバイス名や制御内容を選択入力すると、その結果が「イベント（表示部）」列に表示される。図３の矢印が指す行は、「用紙が第１給紙センサをONしてから322.6msec 経過した後に，給紙モータをCW 方向（正回転方向）で速度Vpにて回転させる」という要求仕様を表している。
【００２２】
制御プログラム２０（要求仕様解釈ツール）は、「イベント（入力部）」列で選択入力されたデバイス名、制御内容、イベントタイミングの値を読み込み、読み込んだタイミング情報にしたがってエミュレータ１０へ命令を送る。これに応答して、エミュレータ１０を構成する各仮想デバイスが動作する。
【００２３】
一方、図４は、本実施形態の用紙搬送シミュレータ１００を使用してソフト制御設計の内容（組み込みソフト）を検証する様子を示している。この場合、その組み込みソフトの想定される動作環境（ＯＳ（iTron）やＡＳＩＣ）に応じて、ＯＳシミュレータやＡＳＩＣエミュレータなどで動作環境を用意した上で、組み込みソフトに実装された実機用のデバイス制御レイヤを仮想デバイス制御ＡＰＩに置き換えることによって、組み込みソフトを制御プログラム２０として動作させる。
【００２４】
なお、本実施形態の用紙搬送シミュレータ１００は、本体機と各種周辺機の組み合わせについても柔軟に対応することができる。以下、この点について説明する。
【００２５】
図５は、本体機に前処理周辺機（例えば、大量用紙積載共有ユニット）と後処理周辺機（例えば、インサーターやソーター）を組み合わせてなるプロダクションプリンターの組み込みソフトを検証する様子を示している。
【００２６】
図５に示す例においては、エミュレータ１０が３つのサブエミュレータ１０ａ、１０ｂおよび１０ｃの総体として構築されており、各サブエミュレータに対して本体機、前処理周辺機および後処理周辺機のそれぞれの機器固有設定情報を個別に設定することによって、それぞれのサブエミュレータが、本体機、前処理周辺機および後処理周辺機としてふるまうように構成されている。
【００２７】
ここで、本実施形態においては、２つのサブエミュレータ間で用紙が受け渡される境界を結合点という仮想的な位置情報として定義して、機器間（本体機と前処理周辺機、本体機と後処理周辺機）の用紙の受け渡しを表現する。つまり、本実施形態によれば、任意の機器固有情報を設定した複数のサブエミュレータを、上述した結合点を介して接続することによって、所望の機器を組み合わせたシステムのエミュレータを簡単に構築することができる。
【００２８】
図５に示す例では、前処理周辺機用に実装された組み込みソフト２０ｂがサブエミュレータ１０ｂを制御し、本体機用に実装された組み込みソフト２０ａがサブエミュレータ１０ａを制御し、後処理周辺機用に実装された組み込みソフト２０ｃがサブエミュレータ１０ｃを制御する。さらに、組み込みソフト２０ａと組み込みソフト２０ｂの間、ならびに、組み込みソフト２０ａと組み込みソフト２０ｃの間で機種間通信が実施されている。
【００２９】
ここで、複数のサブエミュレータを使用するシミュレーションにおいては、以下の手順で複数の組み込みソフト間の同期性が担保される。図５に示す例では、総体としてのエミュレータ１０が複数の組み込みソフトに対してサーバとして機能するタイマ機構を備えており、当該タイマ機構が仮想時刻を管理している。
【００３０】
そして、図６に示すように、クライアントである各機器用の制御プログラム２０（組み込みソフト）が、サーバであるエミュレータ１０のタイマ機構の時刻を進めるＡＰＩを呼び出すための命令を発行する。サーバであるエミュレータ１０は、全てのクライアント（制御プログラム２０）からの命令が揃うまで待機し、命令が揃った時点で仮想時刻を単位時間分更新した後、更新した仮想時刻を各制御プログラム２０（組み込みソフト）に返す。各制御プログラム２０（組み込みソフト）は、受領した仮想時刻を参照して処理を実行した後、再び、時刻を進めるＡＰＩを呼び出すための命令をエミュレータ１０に発行する。上述した手順を繰り返すことによって、複数の組み込みソフト間の同期性が担保される。
【００３１】
以上、本実施形態の用紙搬送シミュレータ１００の構成について説明してきたが、続いて、本実施形態の用紙搬送シミュレータ１００に搭載されるエミュレータが採用する用紙搬送モデルについて説明する。
【００３２】
プリンターの最も重要な製品仕様の一つである“生産性”は、所定の用紙間隔が維持された状態での単位時間あたりのプリント枚数として定義される。したがって、プリンターの“生産性”をシミュレートするためには、用紙の搬送速度とともに用紙間隔を正しくシミュレートする必要がある。
【００３３】
ここで、用紙間隔は、第１の用紙の後端位置とこれに続く第２の用紙の先端位置の離間距離として求められるところ、従来のエンジンエミュレータは、単純に、用紙の先端位置から用紙の長さ分だけ搬送方向後方に戻った位置を当該用紙の後端位置として定義していた。しかしながら、プリンター（特に高速機と呼ばれる機種）の生産性を厳密に検証するためには、用紙の位置（特に、後端位置）につき、搬送中に生じる用紙の“たるみ”や“突っ張り”を反映したより正確な位置をシミュレートすることが求められる。
【００３４】
この点につき、有限要素法等を用いた数値解析によれば、搬送中に生じる用紙の“たるみ”や“突っ張り”を反映したより正確な用紙位置を求めることができるが、これには膨大な計算時間を要するため現実的ではない。
【００３５】
この点につき、本発明者らは、搬送される用紙の位置をより正確にシミュレートするために以下の用紙搬送モデルを創出した。
【００３６】
図７は、本実施形態が採用する用紙搬送モデルを説明するための模式図である。本モデルにおいては、用紙を搬送方向に剛体と仮定し、用紙のたわみによる反発力等の力学的影響は無視するものとする。
【００３７】
本モデルにおいては、用紙搬送経路に沿って配置されるローラを境界として当該用紙搬送経路を複数の搬送区間に分割し、用紙搬送方向に隣接する２つのローラの間を搬送区間１、２、３、…ｎとして定義する。さらに、本モデルにおいては、各搬送区間にたるみ量δというプロパティを設定するとともに、当該たるみ量δの限界値（下限値および上限値）を設定する。ここで、たるみ量δは、搬送中の用紙のたるみ度合いを示す評価値であって、各搬送区間に送り込まれる用紙の送り量に基づいて単位時間毎に求められる。
【００３８】
図７に示す例の場合、搬送区間２に送り込まれる用紙の送り量は、ローラ１が単位時間当たりに搬送区間２に送り込む用紙の量（ローラ１の回転線速×単位時間Δｔ）からローラ２が単位時間当たりに搬送区間２から送り出す用紙の量（ローラ２の回転線速×単位時間Δｔ）を減算した値を単位時間Δｔ毎に積算した値であり、たるみ量δは、当該積算値そのもの、あるいは、当該積算値を適切な方で正規化した値とすることができる。
【００３９】
ここで、本モデルにおいては、搬送区間のたるみ量δが下限値に達していない限り、当該搬送区間を搬送される用紙に張力がかかっていないものとし、当該搬送区間の両端に位置するローラは、互いの搬送速度に影響を及ぼさないものとする。図７に示す例の場合、搬送区間２のたるみ量δ＝０であり、当該区間の下限値[-１]に達していないので、その両端に位置するローラ１およびローラ２は、互いの搬送速度に影響を及ぼさないものとする。なお、本モデルにおいては、搬送区間１または搬送区間６のように、搬送区間の両端に位置するローラのうちのいずれか一方のローラに用紙が接していない搬送区間については、たるみ量δ＝０を与えるものとする。
【００４０】
一方、本モデルにおいては、たるみ量δが下限値に達すると、当該搬送区間を搬送される用紙に張力がかかり、その結果として、当該搬送区間の両端に位置するローラが互いの搬送速度に影響を及ぼすものする。図７に示す例の場合、搬送区間３のたるみ量δが当該区間の下限値[-２]に達しているので、搬送区間３を搬送される用紙には張力がかかっており、搬送区間３の両端に位置するローラ２およびローラ３が当該用紙を介して互いの搬送速度に影響を及ぼすものとする。
【００４１】
なお、本モデルでは、搬送区間のたるみ量δが上限値に達した場合、当該搬送区間に紙詰まりが発生したとものとして、対応するエラーイベントを発行するものとする。
【００４２】
以上、本実施形態が採用する用紙搬送モデルについて説明してきたが、続いて、本モデルに基づいて搬送される用紙の位置をシミュレートするアルゴリズムを説明する。なお、以下のアルゴリズムは、コンピュータプログラムとして実装され、当該コンピュータプログラムは、コンピュータを用紙搬送シミュレータ１００（エミュレータ１０）として機能させる。
【００４３】
本アルゴリズムにおいては、仮想時刻毎の用紙位置を搬送区間毎に求める。そして、搬送区間毎の用紙位置は、各搬送区間における用紙の搬送速度と搬送時間から算出する。
【００４４】
ここで、本アルゴリズムにおいては、たるみ量δが下限値に達していない２つの搬送区間の境界上に位置するローラの用紙搬送速度ｖを下記式（１）によって求めるものとする。
【００４５】
【数１】
2015014821.tif 000003
【００４６】
上記式（１）において、Ｖはローラの回転線速（ローラ外周の速度）を示し、Ｆはローラの搬送力を示し、Ｒｔは用紙にかかる搬送抵抗を示す。なお、Ｒｔ、Ｆは用紙やローラに依存するパラメータであり、定数ａ、ｂ、ｃは、実験的に求めることができる。
【００４７】
図７に示す例の場合、ローラ１を挟んで隣接する搬送区間１および搬送区間２のたるみ量δはいずれも下限値に達していないので、ローラ１の回転線速および搬送力、ならびに、搬送区間１および搬送区間２を搬送される用紙にかかる搬送抵抗を上記式（１）にセットすることでローラ１の用紙搬送速度ｖを求める。
【００４８】
一方、たるみ量δが下限値に達している搬送区間の両端に位置する２つのローラは、用紙を介して互いの動きを拘束し合うため、各ローラの用紙搬送速度が変化し、最終的には２つのローラの用紙搬送速度が等しくなる。
【００４９】
この点につき、本アルゴリズムにおいては、１の搬送区間に係るたるみ量が下限値に達している場合、または、用紙搬送方向に隣接する２以上の搬送区間に係るたるみ量が下限値に達している場合に、当該搬送区間の端に位置する各ローラの用紙搬送速度ｖを下記式（２）によって求めるものとする。
【００５０】
【数２】
2015014821.tif 000004
【００５１】
上記式（２）において、Ｖ’は、当該搬送区間の端に位置する全てのローラの回転線速の加重平均（各ローラの搬送力を重みとする）を示し、Ｆ’は、当該搬送区間の端に位置する全てのローラの搬送力の合計を示し、Ｒｔ’は、当該１または２以上の搬送区間ならびにその前後に位置する搬送区間を搬送される用紙にかかる搬送抵抗の合計を示す。なお、定数ａ、ｂ、ｃは、実験的に求めることができる。
【００５２】
図７に示す例の場合、用紙搬送方向に隣接する搬送区間３および搬送区間４のたるみ量δがいずれも下限値に達している。この場合、搬送区間３の端に位置するローラおよび搬送区間４の端に位置するローラとして、ローラ２、ローラ３、ローラ４という３つのローラが特定される。
【００５３】
本アルゴリズムにおいては、これら３つのローラ（ローラ２、ローラ３、ローラ４）の用紙搬送速度ｖを上記式（２）によって求める。具体的には、上記式（２）において、３つのローラの回転線速の加重平均（各ローラの搬送力を重みとする）をＶ’にセットし、３つのローラの搬送力の合計をＦ’にセットし、３つのローラの搬送抵抗の合計をＲｔ’にセットすることで、各ローラの用紙搬送速度ｖを求める（すなわち、３つのローラの用紙搬送速度ｖは等しくなる）。
【００５４】
ここで、本アルゴリズムにおいては、用紙の先端位置および後端位置は、以下の手順で求めることができる。すなわち、用紙の先端位置は、用紙搬送方向後方側のローラのみに用紙が接触している搬送区間の当該用紙搬送方向後方側のローラの用紙搬送速度ｖを時間で積分することによって導出することができ、用紙の後端位置は、用紙搬送方向前方側のローラのみに用紙が接触している搬送区間の当該用紙搬送方向前方側のローラの用紙搬送速度ｖを時間で積分することによって導出することができる。
【００５５】
図７に示す例の場合、用紙の先端位置は、ローラ５の用紙搬送速度ｖを時間で積分することによって導出され、用紙の後端位置は、ローラ１の用紙搬送速度ｖを時間で積分することによって導出される。
【００５６】
本実施形態の用紙搬送シミュレータ１００は、上述した手順で導出した用紙の先端位置および後端位置に基づいて用紙間隔を算出し、当該用紙間隔に基づいて生産性をシミュレートすることができる。
【００５７】
以上、説明したように、本実施形態の用紙搬送シミュレータ１００によれば、搬送中に生じる用紙の“たるみ”や“突っ張り”を反映したより正確な用紙位置を高速にシミュレートすることができ、その結果、生産性を正確且つ高速にシミュレートすることが可能になる。
【００５８】
また、本実施形態の用紙搬送シミュレータ１００のアルゴリズムは、２次元レイアウトモデルに基づくので、３次元レイアウトが設計される前の構想段階の検証に適用することができ、その結果、手戻りによるロスが最小化される。
【００５９】
上述した実施形態の各機能は、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ（登録商標）などで記述された装置実行可能なプログラムにより実現でき、本実施形態のプログラムは、ハードディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、フレキシブルディスク、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭなどの装置可読な記録媒体に格納して頒布することができ、また他装置が可能な形式でネットワークを介して伝送することができる。
【００６０】
以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６１】
１０…エミュレータ
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…サブエミュレータ
２０…制御プログラム
１００…用紙搬送シミュレータ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６２】
【特許文献１】特開２０１２−１３７９６５号公報
【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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