(57)【要約】【課題】  紙搬送と印刷位置との総合的な検証が行えるような設計支援装置。実際に機械を製作せず、表示画面上の仮想空間上に設計に対応して作製された仮想機、所謂デジタルモックアップ上で、シミュレーションに必要な各種パラメータを定義し、それに基づき想定した制御フローにより印字位置（精度）も加味したシミュレーションを行う。【解決手段】  ドラム・中間転写ベルト等の周長やそれらの転写位置、またそれらから紙への転写位置等を、３Ｄモデルから属性として入力し、シミュレーションのパラメータとして利用し、印字の用紙転写位置をも含めた紙搬送シミュレーションの手段を提供する。もしくは簡易的にシミュレーションを行うために、ドラム照射を行ってから紙に転写されるまでの所定プロセス処理時間を、シミュレーションのパラメータとして利用し、印字の用紙転写位置をも含めた紙搬送シミュレーションの手段を提供する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙搬送制御のシミュレーションが行える３次元の設計支援装置であって、併せて露光から用紙転写までのプロセス工程を構成する要素を定義する入力手段と制御フローを定義する方法を有し、それらの情報を基に露光と用紙印字のタイミングシミュレーションが可能で、その検証結果を出力する手段を有することを特徴とする設計支援装置。
【請求項２】
プロセス工程を構成する要素において、露光ドラムや転写ローラ等の単純円柱等形状の物についてはその形状を直接指定することで、中間転写ベルト等の円柱等の単純形状で表現出来ないものについてを、内接する複数の円柱形状から定義することにより、シミュレーションパラメータとすることの可能なことを特徴とする設計支援装置。
【請求項３】
露光ドラムや中間転写ベルト等の形状定義やパラメータ入力を行う代わりに、露光開始から用紙転写までの遅延時間と用紙転写位置の情報を基にした、簡易的なタイミングシミュレーションをも可能ことを特徴とする設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設計支援装置、設計支援方法、制御シミュレーション方法、その方法を実現するプログラムを記録した記録媒体およびそのプログラムに関し、更に詳しくは、３次元ＣＡＤデータを利用して、複写機、レーザービームプリンタ、インクジェットプリンタ、カードプリンタ、ファクシミリ、その他、紙やフィルムなどのシート状の部材の搬送シミュレーションを行うことのできる設計支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のコンピュータの性能向上にともない、機械設計業務で使用するＣＡＤは、２次元ＣＡＤから３次元ＣＡＤへの移行が急速に進んでいる。更に近年ではシミュレータを使って、実際に設計図に従って製作した機械、つまり実機の製作前に作成された３次元ＣＡＤデータを利用して設計検証を行うことが一般的になってきている。
【０００３】
複写機、レーザービームプリンタ、インクジェットプリンタ、カードプリンタ、ファクシミリ、その他、紙やフィルムなどのシート状部材の搬送を行う装置を設計する場合も、実際に装置を作製する前にシート状部材の搬送設計（以下「紙搬送設計」と称する）検証を行いたいという要望がある。
【０００４】
近年デジタルモックアップと言われる手法の中で、これら３次元ＣＡＤで作成したモデルに、関節機構や制御ポート機構を付加し、シミュレータとして使われることが行われる様になってきており、搬送ローラ、センサーといった紙搬送を構成する要素情報を定義し、更にこれらを制御するための制御フローを入力し、その解を得て検証を行っている。
【０００５】
また、各境界領域中を搬送される紙の挙動や時間を算出する設計支援装置についての説明がされており、紙の先端が境界に到達したことを計算して紙搬送を把握しようとしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３０６６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これら従来のシミュレータは、機構が正しく制御され紙が制御フロー意図通り搬送されるか、そして紙の搬送が所定時間内にジャムなどを生じずに完了するかを検証するために用いられていた。したがって、紙搬送経路上にある印刷（印字）プロセスとの関係は充分に考慮されておらず、印字精度を満たした上で初期の意図通りの紙搬送がなされるかという点については充分な検証を行えていなかった。
【０００７】
用紙の正しい位置に印刷を施すためには紙搬送のタイミングと印刷のタイミングが同期していることが重要である。例えば、電子写真を利用する印字装置については、ドラムへの露光タイミングと紙搬送のタイミングが同期された制御を行わないと、用紙の正しい位置に印字を転写することが出来ない。紙搬送のタイミングが早ければ、用紙先端の余白が過大になり後端側の余白が過小もしくは印字切れを起してしまうし、逆のタイミングであれば逆の不具合になる。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであって、紙搬送と印刷位置との総合的な検証を行えるような設計支援装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、実際に機械を製作せず、表示画面上の仮想空間上に設計に対応して作製された仮想機、所謂デジタルモックアップ上で、シミュレーションに必要な各種パラメータを定義することが可能であり、それに基づき想定した制御フローによる印字位置（書出位置）のシミュレーションを容易に行うことが出来る設計支援装置を提供することを目的とする。
【００１０】
加えて本発明は、仮想機上で想定制御フローによる書出し位置検証を、実機作成前に容易に行えることを目的とする。
【００１１】
更に本発明は、作成される試作機台数の削減を可能にし、実機作成前に制御フローの完成度を向上することを目的とする。
【００１２】
あるいは、本発明は、ドラム露光と紙搬送のタイミングを検証する機能を加え、印字転写精度を考慮した上での制御フロー検証を容易にすることを目的とする。図１参照。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する本発明の設計支援装置は、設計された３次元モデルと制御フローからシミュレーションを行うことが可能な設計支援装置であって、ドラム露光のタイミング制御と用紙の搬送制御から決定される、印字の用紙転写位置をもシミュレーション出来ることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の設計支援方法は、紙搬送シミュレーションに印字転写位置を付加して行うために必要になる、ドラム・中間転写ベルト等の周長やそれらの転写位置、またそれらから紙への転写位置等を属性として入力するための手段と、出力するための手段を具備することを特徴とする。
【００１５】
もしくは、ドラム・中間転写ベルト等の周長や転写位置等に変えて、ドラム照射を行ってから紙に転写なされるまでの所定のプロセス処理時間を遅延させることによる簡易的なシミュレーション手段の提供が可能であり、そのための遅延時間を属性として入力させるための手段と、出力させるための手段を具備することを特徴とする。
【００１６】
もしくはその両方を具備し、選択利用可能なことを特徴とする。
【００１７】
なお、更に詳細に説明すれば、本発明は下記の構成によって前記課題を解決できた。
【００１８】
（１）紙搬送制御のシミュレーションが行える３次元の設計支援装置であって、併せて露光から用紙転写までのプロセス工程を構成する要素を定義する入力手段と制御フローを定義する方法を有し、それらの情報を基に露光と用紙印字のタイミングシミュレーションが可能で、その検証結果を出力する手段を有することを特徴とする設計支援装置。
【００１９】
（２）プロセス工程を構成する要素において、露光ドラムや転写ローラ等の単純円柱等形状の物についてはその形状を直接指定することで、中間転写ベルト等の円柱等の単純形状で表現出来ないものについてを、内接する複数の円柱形状から定義することにより、シミュレーションパラメータとすることの可能なことを特徴とする設計支援装置。
【００２０】
（３）露光ドラムや中間転写ベルト等の形状定義やパラメータ入力を行う代わりに、露光開始から用紙転写までの遅延時間と用紙転写位置の情報を基にした、簡易的なタイミングシミュレーションをも可能ことを特徴とする、設計支援装置。
【発明の効果】
【００２１】
デジタルモックアップ上で、シミュレーションに必要な各種パラメータを定義することが可能であり、それに基づき想定した制御フローによる印字位置（書出位置）のシミュレーションが、容易に可能である。
【００２２】
これにより、仮想機上で想定制御フローによる書出し位置検証が、実機作成前に容易になる。
【００２３】
これにより試作機台数の削減が可能になったり、実機作成前に制御フローの完成度を向上することが可能である。
【００２４】
なお、本発明は上述した説明に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲において適宜変形、組み合わせが可能であることはいうまでもない。また、本発明においては、設計支援として図面の作成を直接的に行わない場合であっても、別に作成された図面情報とプロセス情報を取り込んで、必要に応じてパラメータを調整して結果をシミュレーションし、最終的な結果やパラメータ値のみをＣＡＤなどの別の装置に返すような装置もホン発明における設計支援装置の一部であるし、Ｗｅｂやインターネットなどを介して情報の入出力を行う場合であっても、印刷のパラメータ情報と記録紙の搬送パラメータ情報を統合してシミュレーションを行う場合も本発明の主旨の範疇である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、必要に応じて図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明を概念的に説明するための説明図である。図１に右示されるように、紙搬送系を構成するローラ、ガイドなどを配置し、それらに沿って、あるいはそれらに挟持されて記録部材である紙が搬送される紙搬送制御については、従来、行われていた。本発明では、この紙搬送系に加えて、露光から転写に至る印刷プロセス系にかかる露光制御を合わせてシミュレーション可能にするものである。
【００２７】
つまり、本発明では、図１に左示されるように、露光のタイミングを露光制御のみで見るのではなく、また、紙搬送のタイミングを紙搬送制御のみで見るのでもなく、それらを統合的に見ることが出来るようにしたものである。
【００２８】
これによって、露光制御により転写位置にトナーなどの記録材が来るタイミングと記録紙などの記録部材の所望の位置が転写位置に来るタイミングを調整してシミュレーションすることが可能になり、より精緻な印刷（印字）シミュレーションができるようになる。
【００２９】
（適用可能な装置構成）
図２は、本発明の設計支援装置の好適な一例を説明するための概略構成を示すブロック図である。
【００３０】
図２において、１７は中央演算装置（ＣＰＵ）、１８は表示装置、１９は入力装置、２０は記憶装置である。図２に示される情報処理システムにおいては、中央処理装置（ＣＰＵ）１７は入力装置１９から入力された指示に従って、入力されたパラメータ・形状入力の処理等を実行し、表示装置（デイスプレイ）１８はその処理に応じて３次元形状の表示、入力情報（各種パラメータ、経路情報）の表示、処理途中の経緯の表示等を行う。入力装置１９はキーボード、マウス、ポインティングデバイスなどを含み、作動のために必要な指定情報、情報の入力、メニューに選択指示、あるいはその他の指示等を行うまたはそれら情報や指示情報を入力することが可能な装置である。記憶装置２０は、パラメータ入力／出力のプログラム、３Ｄモデルに対応するデータ、などの情報を記憶する。情報処理システムは上記した各装置をその主要部として含む。
【００３１】
ここで、記憶装置２０は、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）および別途設けられた各種外部記憶装置から選択される少なくともひとつが含まれる。
【００３２】
また、本システムにおいては、表示装置１８に表示された情報を用紙に出力するプリンタ（図示しない）を中央処理装置１７に接続してもよく、必要に応じてその他の周辺機器が接続されてもよい。なお、これらのハード構成は、専用装置である必要はなく、パーソナルコンピュータ等の一般的なコンピュータシステムを利用することができる。
【００３３】
本発明においては、入出力プログラム及び表示モデル、形状データを半導体ＲＡＭ、あるいは磁気ディスク等を用いる記憶装置２０に格納し、作動のために必要な指定情報を入力装置１９から指定し、作動結果を表示装置１８に再表示するとともに、記憶装置２０に各種パラメータ／モデルデータを保存することができる。
【００３４】
また保存したデータを基にシミュレーションを行うことが可能である。
【実施例】
【００３５】
次に、図３のフローチャートを参照しながら、本発明の紙搬送設計支援装置の動作の好適な一例を説明する。
【００３６】
まず、紙搬送系および露光現像プロセスユニットを構成する構成部品の外形情報が形状モデリングとして入力装置１９を用いて入力される（ステップＳＴ１）。
【００３７】
次に、用紙搬送に必要なローラ等の構成要素について、デジタルモックアップとしての回転軸等や外部制御のためのポートの設定が入力される（ステップＳＴ２）。
【００３８】
続いて、通紙する用紙についての大きさ・紙搬送経路の定義のための入力が行われる（ステップＳＴ３）。
【００３９】
次にプロセス工程のシミュレーションに必要な、デジタルモックアップ定義が行なわれ、必要なデジタルモックアップ定義が完了される（ステップＳＴ４）。
そして、このデジタルモックアップの制御フローの定義を行い（ステップＳＴ５）、シミュレーションを実行する（ステップＳＴ７）。
【００４０】
図３のフローチャートにおいて、紙搬送の定義のためのステップＳＴ１、ステップＳＴ２、ステップＳＴ３に加えて、ステップＳＴ４で示されるようなプロセス工程の定義、ステップＳＴ６で示されるような紙搬送経路とプロセス工程のそれぞれの定義情報を用いたシミュレーションを行う点が本発明において最も重要な点である。従って以降、それらのステップを取り上げて特に詳細に説明する。
【００４１】
（ステップＳＴ４プロセス要素の定義詳細）
図４は一般的な電子写真プロセス機構を示している。このステップでは、これら電子写真プロセス機構固有のデジタルモックアップ定義を行なって行く。
【００４２】
本発明は、中間転写ベルトあり機構と、中間転写ベルトなし機構との両方に対応可能なため、その両方についてプロセス要素のデジタルモックアップ定義が可能である。
【００４３】
また、詳細表現用と簡易表現用の両方または一方のデジタルモックアップの定義が可能である。
【００４４】
まずは詳細表現用のデジタルモックアップの定義から順を追って説明する。ステップＳＴ４ａの中間転写ベルトモデルの作成から行なう。これには内周を構成するローラのモデルを、順に指定してゆくことにより、これらに内接する中間転写ベルトモデルが、デジタルモックアップとして定義される。図５参照
中間転写ベルトの巾方向の位置と巾は、内接指定したローラの長さ方向の情報より自動認識して設定してやっても良いし、オペレータが手動で指示してやっても良い。
【００４５】
中間転写ベルトの無い機械のシミュレーションを行なう場合は、このステップＳＴ４ａの作業は行なわなくても良い。
【００４６】
次にステップＳＴ４ｂの感光ドラムの定義を行う。感光ドラムを表すモデルを指定することによって行う。
【００４７】
次にステップＳＴ４ｃの感光ドラムへの露光位置の定義を行う。指定は、断面を切ってやってそこで露光照射線を指定してやっても良いし、露光照射光を現わす三次元形状のモデルを指定してやることによって行っても良い。図６参照。
【００４８】
この時露光巾の指定を行なうが、露光照射光を現わす三次元形状のモデルより自動認識して設定してやっても良いし、オペレータが手動で指示してやっても良い。
【００４９】
次にステップＳＴ４ｄの用紙転写位置と転写面の定義を行う。定義は転写ローラを現わす三次元形状のモデルを指定してやることによって行うが、それに変わる三次元形状を指定してやっても良いし、断面を切ってやり二次元的に指定してやっても良い。紙のどちらの面に転写されるかは、既にステップＳＴ４ａまたはステップＳＴ４ｂで中間転写ベルトまたは感光ドラムが指定されているため、それの存在する側を自動的に認識してやって定義してやることが可能であるし、転写ローラに当接する反対面ということで認識してやっても良いし、オペレータが手動で指示してやっても良い。
【００５０】
次にステップＳＴ４ｅのプロセス経路順序の定義を行なう。まずはプロセス経路１の指定から行うが、この指定を３Ｄのドラムモデル上のプロセス経路１を構成する面を指定することで行う。経路の始点と終点は、これまでの作業で露光照射位置やベルトローラが定義されているために、その情報を用いて指定される。同時にその区間長はモデルの持つ情報より自動計算させてやっても良いし、手入力で補正係数なり実長なりを入れられるようにしてやってもよい。次にプロセス経路２を構成する面の指定を行なうが、これも３Ｄの中間転写ベルトモデルのプロセス経路２を構成する面を指定することで行なう。経路の始点と終点は同様に、これまでの作業でベルトローラや用紙転写位置が定義されているために、その情報を用いて指定される。経路長については、前述と同様である。
【００５１】
中間転写ベルトが無い場合は、３Ｄのドラムモデル上のプロセス経路１を構成する面を指定することのみで行なうことになるが、経路の始点と終点はこれまでの作業で定義された露光照射位置や用紙転写位置の情報を用いて行なわれる形になる。経路長についても同様である。図７参照。
【００５２】
最後にステップＳＴ４ｆのリレーション定義を行う。ドラム・中間転写ベルト等のプロセス要素部品間や、その駆動を行う部品間に、デジタルモックアップ間のリレーションの定義を行う。
【００５３】
一方の簡易表現用のデジタルモックアップの定義も順を追って説明する。簡易表現は感光ドラムに露光がなされてから、紙に転写されるまでの時間、つまりプロセス処理遅延時間をもってシミュレーションする思想であるから、中間転写ベルトや感光ドラムの３Ｄモデルは不要である。であるから、ステップＳＴ４ｇのプロセス遅延時間の定義を行なうところから始める。このステップで、ドラムに露光がなされてから紙に転写されるまでに要する時間の定義を行う。
【００５４】
次にステップＳＴ４ｄの用紙転写位置と転写面の定義を行う。これは前述の説明と重複するので省略する。
【００５５】
なお、本発明において、中間転写ベルトを使用するか否かは任意であり、直接転写位置にて感光ドラムから紙にトナーが転写されるようにする場合は中間転写ベルトの定義が不要かあるいは中間転写ベルトを使用しないという定義をするようにすればよい。
【００５６】
（ステップＳＴ６シミュレーションの実行詳細）
今までの手順で行ってきた、デジタルモックアップの定義と制御フローを元に、シミュレーションが実行される。本発明によるシミュレーションは、従来の用紙が機構の中を搬送される紙搬送制御だけではなく、露光制御も行なわれその用紙に印字が転写される様子も併せた形で可能である。であるから、それら二つを合わせた形のアウトプットになる印字精度のシミュレーションが可能である。
【００５７】
露光制御部のシミュレーションについて詳細説明を行なうと、詳細表現型のシミュレーションの場合は、感光ドラムが露光を受けるタイミングで、ステップＳＴ４ｃで定義した感光ドラム上の露光位置より着色が発生することにより、その表現が開始される。着色部は、ドラムの回転に伴い動いてゆき、次のプロセス要素である中間転写ベルトか用紙に転写する位置で、それが乗り移ってゆく。こうして以降も同様に、最終的な用紙に露光部が到達することにより、シミュレーションが行なわれる。最終的な用紙での露光表現つまり印字表現は、ステップＳＴ４ｄで指定された、用紙への転写面の情報を基に着色が行なわれる。
【００５８】
簡易表現型のシミュレーションの場合は、感光ドラムや中間転写ベルト等のプロセス要素部品での着色表現は行なわない。ドラムが露光を受けるタイミングに、ステップＳＴ４ｇで定義した時間の遅延後に、着色表現が開始されることにより行なわれる。着色表現の開始位置は、ステップＳＴ４ｄで指定した、用紙への転写位置と転写面から行なわれる。
【００５９】
以上の様にして、印字位置のシミュレーションが可能である。
【００６０】
シミュレーションの結果、どのように用紙に印字されたかは、ステップＳＴ４ｄで指定された、用紙への転写位置で結果として収集され記録に保持される。これによりシミュレーションされた各用紙への印字精度、すなわち紙先端から転写開始位置までの距離、紙後端から転写開始終了までの距離、用紙転写開始から終了までの距離（倍率）、用紙外に転写してしまったエラー現象等を、シミュレーション実施後に集計して知ることが可能である。図８参照。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明を概念的に説明するための説明図である。
【図２】本発明の各実施形態で適用される紙搬送設計支援装置としての情報処理システム（ＣＡＤ）の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における設計支援装置の動作の概略を示すフローチャートである。
【図４】図３に示した表に応じて、入力部分の構成が変更される詳細を示した模式図である。
【図５】図１のＳＴ２で、紙搬送系のユニットの主断面を定義する様子の一例を示す模式図である。
【図６】図１のＳＴ４で投影処理を行った後の、主断面の様子の一例を表わすための模式図である。
【図７】図１のＳＴ５で紙経路を入力した様子の一例を説明するための模式図である。
【図８】図１のＳＴ６で、断面図上で分岐点を指定した様子の一例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００６２】
１７  中央演算装置
１８  表示装置
１９  入力装置
２０  記憶装置
【図１】
2005078570.tif 000003
【図２】
2005078570.tif 000004
【図３】
2005078570.tif 000005
【図４】
2005078570.tif 000006
【図５】
2005078570.tif 000007
【図６】
2005078570.tif 000008
【図７】
2005078570.tif 000009
【図８】
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