(57)【要約】【課題】電荷を持つ粒子の運動を解析する場合に、個々の粒子の運動を解析するのに比べて、短時間で解析する。【解決手段】転写部ＴＲ（又は現像部）のトナー粒子の転写（現像）による移動方向に沿って、一次元層モデルを構築し、各層毎を演算対象として、電界解析を行い、都度の電荷分布をテーブル化して累積記憶するようにした。このため、トナー粒子単位の電荷分布に基づいて、転写率が予測可能となる。【選択図】図５
2016170139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが、電界における特定領域内に存在し電荷を持つ複数の粒子で構成される複数の粒子層と、特定領域内の電界により粒子が移動元の媒体から移動先の媒体まで移動するときに関与する媒体で構成されるそれぞれの媒体毎の複数の媒体層とを、特定領域内の粒子の移動方向に沿って構築する構築手段と、
前記構築手段で構築されたそれぞれの粒子層及び媒体層を単位として、前記複数の粒子層及び前記複数の媒体層の変化に対して時系列で電界解析を実行する解析手段と、
前記解析手段による解析結果に基づく粒子の電荷の変化結果に応じて、前記複数の粒子層に対する粒子の割り付けを更新する更新手段と、
前記更新手段により更新された粒子層の割り付けから、前記特定領域内の放電により変化する各粒子の電荷状態に関わる情報を出力する出力手段と、
を有する粒子解析制御装置。
【請求項２】
移動元の媒体に存在するそれぞれの粒子の電荷量に応じて粒子を各粒子層に割り付ける割付手段をさらに有する請求項１に記載の粒子解析制御装置。
【請求項３】
粒子層の厚さが、移動元の媒体に存在する単位面積当たりの粒子重量と、粒子密度と、に基づき演算される請求項１又は請求項２記載の粒子解析制御装置。
【請求項４】
前記出力手段で出力した各粒子の電荷状態に関わる情報に基づいて、粒子が移動先へ移動する移動力と、粒子が移動元の媒体に保持される保持力と、を識別し、
当該移動力と保持力との比較により、移動元から移動先への粒子の移動率を判定する請求項１〜請求項３の何れか１項記載の粒子解析制御装置。
【請求項５】
前記更新手段は、移動率に応じて、複数の粒子層のうち、移動先の媒体に移動しない粒子層の厚みを設定したうえで、粒子を各粒子層に割り付ける請求項４に記載の粒子解析制御装置。
【請求項６】
前記構築手段は、
像保持部材に形成した静電潜像に、供給部材から現像剤であるトナー粒子を供給して現像し、現像された画像を、像保持部材と帯電部材との間で発生させた電界によって、当該像保持部材と帯電部材との間にニップした転写部材へ転写する画像形成装置における、現像部又は転写部での、トナー粒子の移動方向に沿って前記粒子層及び前記媒体層の各層を構築する、請求項１〜請求項５の何れか１項記載の粒子解析制御装置。
【請求項７】
それぞれが、電界における特定領域内に存在し電荷を持つ複数の粒子で構成される複数の粒子層と、特定領域内の電界により粒子が移動元の媒体から移動先の媒体まで移動するときに関与する媒体で構成されるそれぞれの媒体毎の複数の媒体層とを、特定領域内の粒子の移動方向に沿って構築し、
前記構築されたそれぞれの粒子層及び媒体層を単位として、前記複数の粒子層及び前記複数の媒体層の変化に対して時系列で電界解析を実行し、
前記電界解析の結果に基づく粒子の電荷の変化結果に応じて、前記複数の粒子層に対する粒子の割り付けを更新し、
前記更新された粒子層の割り付けから、前記特定領域内の放電により変化する各粒子の電荷状態に関わる情報を出力することを、
コンピュータに実行させる粒子解析制御プログラム。
【請求項８】
移動元の媒体に存在するそれぞれの粒子の電荷量に応じて粒子を各粒子層に割り付けることを、さらにコンピュータに実行させる請求項７に記載の粒子解析制御プログラム。
【請求項９】
粒子層の厚さが、移動元の媒体に存在する単位面積当たりの粒子重量と、粒子密度と、に基づき演算される請求項７又は請求項８記載の粒子解析制御プログラム。
【請求項１０】
前記出力した各粒子の電荷状態に関わる情報に基づいて、粒子が移動先へ移動する移動力と、粒子が移動元の媒体に保持される保持力と、を識別し、
当該移動力と保持力との比較により、移動元から移動先への粒子の移動率を判定する請求項７〜請求項９の何れか１項記載の粒子解析制御プログラム。
【請求項１１】
前記更新は、移動率に応じて、複数の粒子層のうち、移動先の媒体に移動しない粒子層の厚みを設定したうえで、粒子を各粒子層に割り付ける請求項１０に記載の粒子解析制御プログラム。
【請求項１２】
前記粒子層及び前記媒体層の各層の構築が、
像保持部材に形成した静電潜像に、供給部材から現像剤であるトナー粒子を供給して現像し、現像された画像を、像保持部材と帯電部材との間で発生させた電界によって、当該像保持部材と帯電部材との間にニップした転写部材へ転写する画像形成装置における、現像部又は転写部での、トナー粒子の移動方向に沿うように各層を構築する、請求項７〜請求項１１の何れか１項記載の粒子解析制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒子解析制御装置、粒子解析制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置、特に電子写真方式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写、クリーニングの５つの工程によって、記録媒体に画像を形成する。
【０００３】
例えば、像保持体に形成された静電潜像に電荷を持つ粒子を付着させて現像された画像は、転写工程によって転写体へ転写される。
【０００４】
ここで、転写条件の最適化のため、粒子の物性や転写領域の電界の状態等の解析が要求される場合がある。
【０００５】
なお、電荷を持つ粒子としては、例えば、トナー粒子が代表的である。なお、以下において、「トナー粒子」に言及して説明する場合があるが、特に、注釈しない限り、トナー粒子で説明した内容は、電荷を持つ他の粒子を含むものとする。
【０００６】
特許文献１及び特許文献２には、トナー粒子の運動（粒子計算）と、転写ニップ近傍の電界解析（例えば、ＦＥＭ解析又は差分法）とを連成させる解法が開示されている。特許文献１及び特許文献２によれば、電界の中でのトナー粒子の動きが直接解析されるため、転写率やトナー帯電分布の変化、画像の乱れといった情報を直接得ることが可能であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１７５６４５号公報
【特許文献２】特開２００５−３４５１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、電界解析及び粒子計算では、多くの粒子の個々の運動解析や、粒子の大きさに見合った細かいメッシュによる電界計算（ポアソン方程式と電荷保存則）、粒子への放電計算（パッシェン則による放電解析）等が必要なため、多大な解析時間を要する。
【０００９】
本発明は、電荷を持つ粒子の運動を解析する場合に、個々の粒子の運動を解析するのに比べて、短時間で解析することができる粒子解析制御装置、粒子解析制御プログラムを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、それぞれが、電界における特定領域内に存在し電荷を持つ複数の粒子で構成される複数の粒子層と、特定領域内の電界により粒子が移動元の媒体から移動先の媒体まで移動するときに関与する媒体で構成されるそれぞれの媒体毎の複数の媒体層とを、特定領域内の粒子の移動方向に沿って構築する構築手段と、前記構築手段で構築されたそれぞれの粒子層及び媒体層を単位として、前記複数の粒子層及び前記複数の媒体層の変化に対して時系列で電界解析を実行する解析手段と、前記解析手段による解析結果に基づく粒子の電荷の変化結果に応じて、前記複数の粒子層に対する粒子の割り付けを更新する更新手段と、前記更新手段により更新された粒子層の割り付けから、前記特定領域内の放電により変化する各粒子の電荷状態に関わる情報を出力する出力手段と、を有している。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、移動元の媒体に存在するそれぞれの粒子の電荷量に応じて粒子を各粒子層に割り付ける割付手段をさらに有する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、粒子層の厚さが、移動元の媒体に存在する単位面積当たりの粒子重量と、粒子密度と、に基づき演算される。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記請求項１〜請求項３の何れか１項記載の発明において、前記出力手段で出力した各粒子の電荷状態に関わる情報に基づいて、粒子が移動先へ移動する移動力と、粒子が移動元の媒体に保持される保持力と、を識別し、
当該移動力と保持力との比較により、移動元から移動先への粒子の移動率を判定する。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の発明において、前記更新手段は、移動率に応じて、複数の粒子層のうち、移動先の媒体に移動しない粒子層の厚みを設定したうえで、粒子を各粒子層に割り付ける。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、前記請求項１〜請求項５の何れか１項記載の発明において、前記構築手段は、像保持部材に形成した静電潜像に、供給部材から現像剤であるトナー粒子を供給して現像し、現像された画像を、像保持部材と帯電部材との間で発生させた電界によって、当該像保持部材と帯電部材との間にニップした転写部材へ転写する画像形成装置における、現像部又は転写部での、トナー粒子の移動方向に沿って前記粒子層及び前記媒体層の各層を構築する。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、それぞれが、電界における特定領域内に存在し電荷を持つ複数の粒子で構成される複数の粒子層と、特定領域内の電界により粒子が移動元の媒体から移動先の媒体まで移動するときに関与する媒体で構成されるそれぞれの媒体毎の複数の媒体層とを、特定領域内の粒子の移動方向に沿って構築し、前記構築されたそれぞれの粒子層及び媒体層を単位として、前記複数の粒子層及び前記複数の媒体層の変化に対して時系列で電界解析を実行し、前記電界解析の結果に基づく粒子の電荷の変化結果に応じて、前記複数の粒子層に対する粒子の割り付けを更新し、前記更新された粒子層の割り付けから、前記特定領域内の放電により変化する各粒子の電荷状態に関わる情報を出力することを、コンピュータに実行させる粒子解析制御プログラムである。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、前記請求項７に記載の発明において、移動元の媒体に存在するそれぞれの粒子の電荷量に応じて粒子を各粒子層に割り付けることを、さらにコンピュータに実行させる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、前記請求項７又は請求項８に記載の発明において、粒子層の厚さが、移動元の媒体に存在する単位面積当たりの粒子重量と、粒子密度と、に基づき演算される。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、前記請求項７〜請求項９の何れか１項記載の発明において、前記出力した各粒子の電荷状態に関わる情報に基づいて、粒子が移動先へ移動する移動力と、粒子が移動元の媒体に保持される保持力と、を識別し、
当該移動力と保持力との比較により、移動元から移動先への粒子の移動率を判定する。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、前記請求項１０に記載の発明において、前記更新は、移動率に応じて、複数の粒子層のうち、移動先の媒体に移動しない粒子層の厚みを設定したうえで、粒子を各粒子層に割り付ける。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、前記請求項７〜請求項１１の何れか１項記載の発明において、前記粒子層及び前記媒体層の各層の構築が、像保持部材に形成した静電潜像に、供給部材から現像剤であるトナー粒子を供給して現像し、現像された画像を、像保持部材と帯電部材との間で発生させた電界によって、当該像保持部材と帯電部材との間にニップした転写部材へ転写する画像形成装置における、現像部又は転写部での、トナー粒子の移動方向に沿うように各層を構築する。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、電荷を持つ粒子の運動を解析する場合に、個々の粒子の運動を解析するのに比べて、短時間で解析することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、移動元の媒体に存在する粒子の電荷量にあわせて電界解析を行うことができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明によれば、粒子層の厚さのパラメータを特定することができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、転写率を判定することができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明によれば、移動後の粒子の帯電分布を評価することができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明によれば、画像形成部における現像部又は転写部での、トナー粒子の移動方向に沿った層構成モデルを構築することができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、電荷を持つ粒子の運動を解析する場合に、個々の粒子の運動を解析するのに比べて、短時間で解析することができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明によれば、移動元の媒体に存在する粒子の電荷量にあわせて電界解析を行うことができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明によれば、粒子層の厚さのパラメータを特定することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明によれば、転写率を判定することができる。
【００３２】
請求項１１に記載の発明によれば、移動後の粒子の帯電分布を評価することができる。
【００３３】
請求項１２に記載の発明によれば、画像形成部における現像部又は転写部での、トナー粒子の移動方向に沿った層構成モデルを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施の形態に係る粒子解析制御装置のハード構成を示す制御ブロック図である。
【図２】本実施の形態に係る画像形成部の概略図である。
【図３】本実施の形態に係る画像形成部の転写部の一次元層モデルの層構造を示す断面図であり、（Ａ）は転写前、（Ｂ）は転写後を示す。
【図４】本実施の形態に係る粒子解析制御装置の機能ブロック図である。
【図５】トナー粒子情報テーブル記憶部において記憶されるトナー粒子テーブルである。
【図６】（Ａ）はトナー粒子情報テーブル作成部での演算実行工程図、（Ｂ）は電界解析部での演算実行工程図、（Ｃ）は出力情報演算部での演算実行工程図である。
【図７】トナー層の断面図である。
【図８】本実施の形態に係るトナー粒子解析制御実行ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】トナー粒子電荷とトナー粒子に働く力との関係を示す特性図である。
【図１０】トナー粒子電荷とトナー粒子個数との関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、本実施の形態に係る粒子解析制御装置１００の概略構成が示されている。
【００３６】
粒子解析制御装置１００では、例えば、図２に示す画像処理装置における画像形成部１０でのトナー粒子の現像又は転写に関するトナー粒子の電荷状態（転写率、電荷分布等）の解析を行う。なお、本実施の形態では、転写に関するトナー粒子の解析を例にとり説明する。
【００３７】
（粒子解析装置１００の概略構成）
図１に示される如く、粒子解析制御装置１００は、ＣＰＵ１００Ａ、ＲＡＭ１００Ｂ、ＲＯＭ１００Ｃ、Ｉ／Ｏ１００Ｄ及びこれらを相互に接続するデータバスやコントロールバス等のバス１００Ｅを備えている。
【００３８】
Ｉ／Ｏ１００Ｄには、キーボードやマウス等の入力装置１００Ｆと、モニタ１００Ｇが接続されている。また、Ｉ／Ｏ１００Ｄには、Ｉ／Ｆ１００Ｈを介して通信回線網１００Ｉに接続される場合がある。さらに、Ｉ／Ｏ１００Ｄには、大規模記録媒体として、ハードディスク（ＨＤＤ）１００Ｊが接続されている。
【００３９】
（解析対象の画像形成部１０の一例）
図２には画像形成部１０における概略図が示されている。画像形成部１０は、図２の矢印Ａ方向に定速回転する感光体ドラム１２を備えている。
【００４０】
この感光体ドラム１２の周囲には、感光体ドラム１２の回転方向（図２の矢印Ａで示す時計回り方向）に沿って、帯電器１４、画像記録部１６（ＬＥＤプリンタヘッド（ＬＰＨ）、ＲＯＳ等）、現像器１８、転写ロール２０、クリーナ２２、イレーズランプ２４が順に配設されている。以下、総称して、画像形成ユニットという場合がある。
【００４１】
すなわち、感光体ドラム１２は、帯電器１４によって表面が一様に帯電された後、画像記録部１６によって光ビームが照射されて、感光体ドラム１２上に潜像が形成される。なお、画像記録部１６は、図示しない駆動部制御部によって発光制御され、画像データに基づく光ビームを出射するようになっている。
【００４２】
前記光ビームによって感光体ドラム１２上に形成された潜像には、現像器１８によってトナーが供給されて、当該感光体ドラム１２上にトナー像が形成される。
【００４３】
感光体ドラム１２上のトナー像は、転写ロール２０によって、記録媒体２８としての用紙に転写される。以下、トナー像が転写される領域を、「転写部ＴＲ」という場合がある。
【００４４】
転写部ＴＲでの転写後に、感光体ドラム１２に残留しているトナーは、クリーナ２２によって除去され、イレーズランプ２４によって除電された後、再び帯電器１４によって帯電されて、同様の処理を繰り返す。
【００４５】
一方、転写部ＴＲでトナー像が転写された記録媒体２８は、加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂからなる定着器３０に搬送されて定着処理が施される。これにより、トナー像が定着されて、記録媒体２８上に所望の画像が形成される。画像が形成された記録媒体２８は装置外へ排出される。
【００４６】
なお、感光体ドラム１２から用紙に直接転写せず、記録媒体２８としての中間転写部材（ベルト、ドラム）に一次転写し、その後、用紙に二次転写するようにしてもよい。
【００４７】
カラー画像の場合、複数（例えば、ＣＭＹＫの各色毎の４個）の画像形成ユニットを配列し、中間転写ベルトに各色のトナー像を重ねて転写（一次転写）した後、用紙に転写（二次転写）して、定着処理する。
【００４８】
上記画像形成部１０における転写部は、トナーが移動する方向に沿って、図３に示される如く、複数の層構成に分類し得る。
【００４９】
すなわち、転写部ＴＲの一次元層モデルは、感光体ドラム層１２Ｌ、第１の空気層ＡＬ１、トナー層ＴＬ１、第２の空気層ＡＬ２、トナー層ＴＬ２、第３の空気層ＡＬ３、記録媒体層２８Ｌ、第４の空気層ＡＬ４、転写ロール層２０Ｌに分類される。
【００５０】
ここで、トナー層ＴＬは、後述する電界解析結果によって、トナーの電荷量に応じて複数の層に分類する場合がある。なお、図３（Ａ）はトナー層が感光体ドラム層１２Ｌに保持されている状態であり、転写前を示している。
【００５１】
一方、図３（Ｂ）は、転写後の転写部ＴＲの一次元層モデルを示しており、トナー層ＴＬ１、ＴＬ２は、記録媒体層２８Ｌへ転写されて保持されることになる。このとき、転写されないトナーが存在する。転写されないトナー層は、後述する電界解析結果によって、残トナー層ＴＲＬとして、分類する場合がある。
【００５２】
すなわち、図３（Ｂ）に示す、転写後の転写部ＴＲの一次元層モデルは、感光体ドラム層１２Ｌ、第１の空気層ＡＬ１、残トナー層ＴＲＬ、新規空気層ＡＬ（ｓ）、トナー層ＴＬ１、第２の空気層ＡＬ２、トナー層ＴＬ２、第３の空気層ＡＬ３、記録媒体層２８Ｌ、第４の空気層ＡＬ４、転写ロール層２０Ｌに分類される。
【００５３】
本実施の形態の粒子解析制御装置１００では、前述した一次元層モデル（図３参照）のそれぞれの層を１つの単位として取り扱い、電界解析を実行する（一次元電界解析）。
【００５４】
図４は、本実施の形態に係る粒子解析制御装置１００において実行される粒子解析制御を機能別にブロック化した制御ブロック図である。なお、図４は、粒子解析制御装置１００のハード構成を限定するものではない。
【００５５】
初期情報受付部１０２では、トナーに関する情報を受け付ける。トナーに関する情報としては、粒径（ａ）、帯電量（ｂ）、単位面積当たりの重量ＴＭＡ（ｃ）、トナー粒子物性（ｄ）が挙げられる。（ａ）〜（ｄ）以外を含む場合もある。トナー粒子物性は、例えば、誘電率ε、かさ密度ρ等である。
【００５６】
初期情報受付部１０２は、構築手段及び設定手段の一例であるトナー粒子情報テーブル作成部１０４及び解析手段の一例である電界解析部１０６及びに接続されている。
【００５７】
トナー粒子情報テーブル作成部１０４では、図３（Ａ）に示す一次元層モデルを構築すると共に、初期情報受付部１０２で受け付けたトナーに関する情報の内、トナーの粒径（ａ）及び帯電量（ｂ）の情報に基づいて、トナー粒子情報テーブルを初期テーブルＴＳ（図５参照）を作成する。
【００５８】
図５に示される如くトナー粒子情報テーブル（初期テーブルＴＳ）は、項目としてトナー粒子識別符号ｉｑ、トナー粒子が属する層番号ｉｔｌ、トナー粒子の電荷量Ｑ／ｍが設定され、これらの相関関係がテーブル化されている（詳細後述）。
【００５９】
このテーブルを作成する前に、図３に示す転写部ＴＲの一次元層モデルを構築する。
【００６０】
一次元層モデルにおいて、感光体ドラム層１２Ｌ、第１の空気層ＡＬ１、第２の空気層ＡＬ２、第３の空気層ＡＬ３、記録媒体層２８Ｌ、第４の空気層ＡＬ４、転写ロール層２０Ｌは構造的に確定しているが、トナー層に関しては、感光体ドラム１２に付着されているトナーの量によって、トナー層の層数を設定する必要がある。なお、図３（Ａ）では、一例として、トナー層ＴＬ１、ＴＬ２としているが、３層以上であってもよい。
【００６１】
トナー粒子情報テーブル作成部１０４では、図６（Ａ）に示す演算式を実行し、トナー層の層数を設定する。
【００６２】
すなわち、（１）式に基づき、トナー重量とトナーかさ密度とから、トナー層のトータル厚さを演算する。この（１）式から得られたトナー層のトータル厚さをトナー平均粒径で除算すれば（（２）式参照）、トナー層数となる（除算結果が小数点以下の数値となった場合は、小数点以下を繰り上げた数ガトナー層数となる）。このとき、転写後の感光体ドラム１２に残る、残トナーを考慮して、計算に必要となる残トナー層ＴＲＬを追加で設定する（図３（Ｂ）参照）。
【００６３】
図７は、トナー層の一例であり、全体として、トナー層の厚さが、トナー粒径Ｄの１．４倍となっているとき、１層の残トナー層ＴＲＬ（層厚ｄ１＜＜Ｄ）と、２層のトナー層ＴＬ（層厚ｄ２＝０．４Ｄ、ｄ３＝Ｄ）が設定される。
【００６４】
図５に示すトナー粒子情報テーブルにおいて、ｉｑは、図７に示すトナー層に存在するトナー粒子を識別する識別符号であり、図５では、ｉｑがＮｏ．２３まで付与されているが、実用では、例えば３０００個程度である。
【００６５】
次に、ｉｔｌは、トナー粒子の層番号であり、トナー粒子情報テーブル作成部１０４（図４参照）において、電荷量Ｑ／ｍの値に基づいて振り分けられている。
【００６６】
例えば、図７では、トナー層ＴＬのｄ２に属するトナーをｉｔｌ＝１、ｄ３に属するトナーをｉｔｌ＝２で表現し、残トナー層ＴＲＬのｄ１に属するトナーをｉｔｌ＝−１で表現している。言い換えれば、トナー層ＴＬのｄ２、ｄ３、ｄ４は特に区別する必要はなく、残トナー層ＴＲＬと区別すればよいが、計算上、電荷に応じて層に振り分けている。
【００６７】
図４に示される如く、トナー粒子情報テーブル作成部１０４は、トナー粒子情報テーブル記憶部１０８に接続されている。ここで、初期情報が設定された初期のトナー粒子情報テーブル（図５に示す初期テーブルＴＳ）が、トナー粒子情報テーブル記憶部１０８に記憶されることになる。
【００６８】
トナー粒子情報テーブル記憶部１０８は、テーブル読出部１１０に接続されている。テーブル読出部１１０では、取得手段の一例であるトナー粒子所属層振分更新部１１２から時系列計算指示を受ける。
【００６９】
トナー粒子所属層振分更新部１１２は、例えば、トナー粒子情報テーブル作成部１０４から、トナー粒子情報テーブル記憶部１０８に初期テーブルＴＳを記憶した時点で解析実行指示信号を受け、当該解析実行指示信号の入力に基づき、時系列計算指示信号をテーブル読出部１１０へ送出する。
【００７０】
テーブル読出部１１０では、時系列計算指示信号を受けると、トナー粒子情報テーブル記憶部１０８から最新のテーブル（最初は、前述した初期テーブルＴＳ（図５参照））が読み出され、電界解析部１０６へ送出されるようになっている。
【００７１】
なお、テーブル読出部１１０で読み出したテーブルが、転写終了後の最終テーブルＴＥ（図５参照）を読み出した場合は、当該最終テーブルＴＥは、出力情報演算部１１４へ送出される。
【００７２】
電界解析部１０６では、図６（Ｂ）に示す既知の電界解析演算式（Ｇａｕｓｓ法則演算、定電圧演算、電荷保存則演算、パッシェン則演算）に基づき、電界解析を実行する。
【００７３】
電界解析部１０６は、更新手段の一例であるトナー粒子電荷更新部１１６に接続され、電界解析部１０６から電界解析結果が当該トナー粒子電荷更新部１１６へ送出する。
【００７４】
トナー粒子電荷更新部１１６では、トナー粒子のそれぞれの電荷が更新される。言い換えれば、トナー粒子情報テーブルのＱ／ｍが変化する。
【００７５】
トナー粒子電荷更新部１１６は、転写状況判定部１１８に接続され、トナー粒子電荷更新部１１６で更新されたトナー粒子の電荷情報を転写状況判定部１１８へ送出される。
【００７６】
転写状況判定部１１８は、トナーの電荷に依存する感光体ドラム１２から記録媒体２８へ転写する力（移動力（クーロン力）Ｆｃ）と、感光体ドラム１２に付着する力（保持力Ｆａ）との大小関係を判定し、トナー粒子所属層振分更新部１１２へ送出する。
【００７７】
トナー粒子所属層振分更新部１１２では、転写状況判定部１１８での判定結果に基づき、図５に示すトナー粒子情報テーブルにおけるｉｔｌを更新し、更新されたトナー粒子情報テーブルをトナー粒子情報テーブル記憶部１０８に累積記憶する。
【００７８】
また、トナー粒子所属層振分更新部１１２では、更新する毎に、テーブル読出部１１０に対して時系列計算指示を出力する。このため、テーブル読出部１１０では、累積記憶される最新のトナー粒子情報テーブルを読み出し、電界解析部１０６へ送出する。
【００７９】
すなわち、予め定めた時間間隔で、時系列に電界解析が実行され、その結果が、トナー粒子情報テーブル記憶部１０８に累積して記憶されることになる。なお、図５では、トナー粒子情報テーブルとして、初期テーブルＴＳと最終テーブルＴＥのみ図示しているが、当該初期テーブルＴＳから最終テーブルＴＥまでは、複数のテーブルが図５の矩形枠Ｂび点線Ｃに示される如く累積記憶されることになる。
【００８０】
一方、転写が終了する時期では、テーブル読出部１１０がトナー粒子情報テーブルの最終テーブルＴＥ（図５参照）を読み出し、出力情報演算部１１４へ送出する。
【００８１】
出力情報演算部１１４では、予め指定された情報を得るための演算を実行し、出力部１２０を介して、外部へ出力する。
【００８２】
例えば、出力情報として転写率が指定されている場合は、図６（Ｃ）に示される演算式（（３）式参照）に基づいて、転写率が演算される。
【００８３】
一例として、図５の最終テーブルＴＥにおける２３個のトナー粒子で演算すると、ｉｔｌが−１のトナー粒子が、２３個中１個であるため、転写率は、（２３−１）／２３≒０９５７（９５．７％）となる。なお、実用は、例えば３０００個程度のトナー粒子が計算対象となる。
【００８４】
なお、転写後のトナー層の厚さは（４）式、残トナー層の厚さは（５）式によって、それぞれ演算が可能である。
【００８５】
また、出力部１２０としては、モニタ、プリンタ等が一般的であるが、特に限定されるものではない。また、出力部１２０からの出力情報として、画像形成部１０（図２参照）のデフォルト設定データ（トナーコンデション、現像部攪拌時間等）に変換するようにしてもよい。
【００８６】
以下に本実施の形態の作用を図８のフローチャートに従い説明する。
【００８７】
図８は、トナー粒子解析制御実行ルーチンであり、オペレータの実行指示に基づき起動する。
【００８８】
ステップ１５０では、初期情報を受け付けたか否かが判断される。初期情報とは、トナーに関する情報である。トナーに関する情報としては、粒径（ａ）、帯電量（ｂ）、単位面積当たりの重量ＴＭＡ（ｃ）、トナー粒子物性（ｄ）である。（ａ）〜（ｄ）以外を含む場合もある。トナー粒子物性は、例えば、誘電率ε、かさ密度ρ等である。
【００８９】
初期情報の受け付けの手段は、オペレータによる手入力、音声入力、記録媒体や通信回線網１００Ｉを介した取り込み等、特に限定されるものではない。
【００９０】
ステップ１５０において、必要な初期情報を受け付けると肯定判定されて、ステップ１５２へ移行する。ステップ１５２では、初期設定用のトナー粒子情報テーブル（図５に示す初期テーブルＴＳ）を作成する。
【００９１】
初期テーブルＴＳを作成する前に、転写部ＴＲ（図３参照）の一次元層モデルを構築する。このとき、感光体ドラム１２に付着されているトナーの量によって、トナー層の層数を設定する。
【００９２】
すなわち、（１）式に基づき、トナー重量とトナーかさ密度とから、トナー層のトータル厚さを演算する。
【００９３】
この（１）式から得られたトナー層のトータル厚さをトナー平均粒径で除算すれば（（２）式参照）、トナー層数となる。
【００９４】
【数１】
2016170139.tif 000003
このとき、転写後の感光体ドラム１２に残る、残トナーを考慮して、計算に必要となる残トナー層ＴＲＬを設定する。
【００９５】
この結果、例えば、図７に示される如く、全体として、トナー層の厚さが、トナー粒径Ｄの１．４倍となっているとき、１層の残トナー層ＴＲＬ（層厚ｄ１＜＜Ｄ）と、２層のトナー層ＴＬ（層厚ｄ２＝０．４Ｄ、ｄ３＝Ｄ）が設定される。
【００９６】
トナー粒子情報テーブル（初期テーブルＴＳ）は、項目として、ｉｑ（トナー粒子識別符号、実用では、例えば３０００個程度）、ｉｔｌ（トナー粒子の層番号）、Ｑ／ｍ（電荷量）が設定され、各トナー粒子の層番号が、Ｑ／ｍの値に基づいて振り分けられることで、初期テーブルＴＳが作成される。
【００９７】
例えば、図７では、トナー層ＴＬ（図３では、ＴＬ１、ＴＬ２）のｄ２に属するトナーがｉｔｌ＝１、ｄ３に属するトナーがｉｔｌ＝２で表現され、残トナー層ＴＲＬのｄ１に属するトナーがｉｔｌ＝−１で表現される。
【００９８】
ステップ１５２において、初期テーブルＴＳが作成されると、ステップ１５４へ移行して、当該初期テーブルＴＳをトナー粒子情報テーブル記憶部１０８に記憶し、ステップ１５６へ移行する。
【００９９】
次のステップ１５６では、トナー粒子所属層振分更新部１１２が、解析実行指示信号を受けたか否かが判断され、肯定判定されると、ステップ１５８へ移行して、トナー粒子情報テーブル記憶部１０８から、最新のトナー粒子情報テーブルを読み出す。初回は、当然初期テーブルＴＳとなる。
【０１００】
次のステップ１６０では、読み出された最新のトナー粒子情報テーブルに基づき、電界解析部１０６において、電界解析処理が実行される。
【０１０１】
電界解析は、既知であるＧａｕｓｓの法則演算、定電圧演算、電荷保存則、パッシェン則演算を用いて実行される。
【０１０２】
【数２】
2016170139.tif 000004
ここで、
ε0：真空の誘電率≒８．８５ｅ−１２[Ｃ２・Ｎ−１・ｍ−２]
εr：比誘電率[−]
Ｅ：電界強度[Ｖ／ｍ]
ｔ：時間[ｓ]
ｙi：第ｉ層局所座標
σ:電荷密度(境界・表面)[Ｃ／ｍ２]
ｑ：電荷[Ｃ]または[Ｃ／ｍ３]
ｄ：層の厚さ[ｍ]
である。
【０１０３】
次のステップ１６２では、ステップ１６０での電界解析結果に基づき、トナー粒子の電荷を更新し、ステップ１６４へ移行する。
【０１０４】
ステップ１６４では、更新された電荷に基づく電荷状況を判定する。すなわち、トナーの電荷に依存する感光体ドラム１２から記録媒体２８へ転写する力（移動力（クーロン力）Ｆｃ）と、感光体ドラム１２に付着する力（保持力Ｆａ）との大小関係を判定する（図９参照）。
【０１０５】
次のステップ１６６では、ステップ１６４での判定結果に基づいて、最新のトナー粒子情報テーブル上のトナー粒子の所属層の振り分けを更新し、次いで、ステップ１６８へ移行して、更新されたテーブル（この時点で、最新のトナー粒子情報テーブルとなる）をトナー粒子情報テーブル記憶部１０８に累積記憶し、ステップ１７０へ移行する。
【０１０６】
ステップ１７０では、時系列計算において、電界解析時間が転写終了時期となったか否かが判断され、否定判定された場合は、ステップ１５８へ戻り、上記工程を繰り返す。
【０１０７】
この繰り返しにより、図５に示される如く、初期テーブルＴＳから始まり、複数のテーブル（図５の矩形枠Ｂび点線Ｃ参照）が累積記憶され、最終的にトナー粒子情報テーブルの最終テーブルＴＥが作成される。
【０１０８】
最終テーブルＴＥが作成された状態では、ステップ１７０で肯定判定され、ステップ１７２へ移行する。
【０１０９】
ステップ１７２では、最終テーブルＴＥから得られるトナー粒子の情報を演算する。
【０１１０】
本実施の形態では、トナー粒子の出力情報として、（３）式に基づいて、転写率が演算される。
【０１１１】
【数３】
2016170139.tif 000005
なお、転写後のトナー層の厚さは（４）式、残トナー層の厚さは（５）式によって、それぞれ演算が可能である。
【０１１２】
【数４】
2016170139.tif 000006
なお、トナー粒子の情報を、図１０に示される如く、トナー粒子の電荷分布としてもよい。トナー粒子の電荷分布からは、放電によるトナー電荷変化が予測され、例えば、一次転写の後、二次転写がある画像形成部の場合の転写効率を得る。
【０１１３】
次のステップ１７４では、演算されたトナー粒子の情報を出力部１２０から出力する。
【０１１４】
本実施の形態では、転写部ＴＲの一次元層モデルを構築して電界解析を行ったが、現像部の一次元層モデルを構築して電界解析を行ってもよい。
【０１１５】
本実施の形態では、転写部ＴＲ（又は現像部）のトナー粒子の転写（現像）による移動方向に沿って、一次元層モデルを構築し、各層毎を演算対象として、電界解析を行い、都度の電荷分布をテーブル化して累積記憶するようにした。このため、トナー粒子単位の電荷分布に基づいて、転写率が予測可能となる。
【０１１６】
これに対して、比較例では、トナー粒子の径寸法よりも小さいメッシュ状の演算単位を設定し、メッシュ毎に電界解析、粒子解析（以下、比較例という）を行い、個々の粒子の運動を解析し、転写率を得ている。
【０１１７】
言い換えれば、本実施の形態は、比較例に比べて演算対象が少なく、短時間での解析が可能となる。
【符号の説明】
【０１１８】
１０    画像形成部
１２    感光体ドラム
１２Ｌ    感光体ドラム層
１４    帯電器
１６    画像記録部
１８    現像器
２０    転写ロール
２０Ｌ    転写ロール層
２２    クリーナ
２４    イレーズランプ
２８    記録媒体
２８Ｌ    記録媒体層
３０    定着器
３０Ａ    加圧ローラ
３０Ｂ    加熱ローラ
ＴＲ    転写部
ＴＬ    トナー層
ＡＬ１    第１の空気層
ＡＬ２    第２の空気層
ＴＲＬ    残トナー層
ＴＳ    初期テーブル
ＴＥ    最終テーブル
１００    粒子解析制御装置
１００Ａ    ＣＰＵ
１００Ｂ    ＲＡＭ
１００Ｃ    ＲＯＭ
１００Ｄ    Ｉ／Ｏ
１００Ｅ    バス
１００Ｆ    入力装置
１００Ｇ    モニタ
１００Ｈ    Ｉ／Ｆ
１００Ｉ    通信回線網
１００Ｊ    ハードディスク（ＨＤＤ）
１０２    初期情報受付部
１０４    トナー粒子情報テーブル作成部
１０６    電界解析部
１０８    トナー粒子情報テーブル記憶部
１１０    テーブル読出部
１１２    トナー粒子所属層振分更新部
１１４    出力情報演算部
１１６    トナー粒子電荷更新部
１１８    転写状況判定部
１２０    出力部
【図１】
2016170139.tif 000007
【図２】
2016170139.tif 000008
【図３】
2016170139.tif 000009
【図４】
2016170139.tif 000010
【図５】
2016170139.tif 000011
【図６】
2016170139.tif 000012
【図７】
2016170139.tif 000013
【図８】
2016170139.tif 000014
【図９】
2016170139.tif 000015
【図１０】
2016170139.tif 000016