JP2010072379A - Particle behavior analysis device, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粒子挙動解析装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to a particle behavior analysis apparatus and a program.
粉体や粒体(何れも個々の粒子の集合体の意味である)の挙動をシミュレーションにより解析する仕組みが考えられている。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において使用される粉体(トナー粒子やキャリア粒子など)などにおける、1種もしくは複数種の粒子が混合された状態での粒子の挙動をシミュレーションにより解析する。 A mechanism for analyzing the behavior of powder and granules (both meaning the aggregate of individual particles) by simulation is considered. For example, a state in which one or more kinds of particles are mixed in powder (toner particles, carrier particles, etc.) used in an image forming apparatus such as a printer device, a facsimile device, or a multifunction device having the functions thereof Analyzes the behavior of particles in the simulation.
たとえば、画像形成装置において電子写真方式を利用する場合、一般的には、感光ドラムなどの光導電性絶縁体上に一様な静電荷を与え、様々な手段によりこの光導電性絶縁体上に光像を照射することによって静電潜像を形成し、次いで、形成した潜像を現像器を用いて磁性粉体を用いて現像可視化し、紙などの記録媒体にトナー粉像を転写した後に定着させ、印刷物を得る。 For example, when an electrophotographic system is used in an image forming apparatus, generally, a uniform electrostatic charge is applied to a photoconductive insulator such as a photosensitive drum, and the photoconductive insulator is applied to the photoconductive insulator by various means. An electrostatic latent image is formed by irradiating a light image, and then the formed latent image is developed and visualized using a magnetic powder using a developing device, and the toner powder image is transferred to a recording medium such as paper. Fix to obtain printed matter.
このような電子写真方式による画像形成装置においては、容器に収容されている磁性粉体の攪拌や磁性ローラへの搬送、磁性ローラへの吸着、記録画像に応じて帯電され潜像が形成されている感光体への飛翔などの振る舞いが記録画像の画質に影響を与える。そこで、この磁性粉体の挙動の解析が電子写真装置本体や現像装置の開発にとって重要となる。 In such an electrophotographic image forming apparatus, the magnetic powder contained in the container is agitated, conveyed to the magnetic roller, adsorbed to the magnetic roller, and charged according to the recorded image to form a latent image. The behavior such as flight to the existing photoconductor affects the quality of the recorded image. Therefore, analysis of the behavior of the magnetic powder is important for the development of the electrophotographic apparatus main body and the developing apparatus.
個々の粒子の挙動シミュレーションについては、個別要素法または離散粒子法と呼ばれる方法が普及されている(特許文献1,2を参照)。個別要素法は粉体を構成する個々の粒子の挙動を運動方程式に基づいて追跡することにより、精度よく粉体の挙動をシミュレートする方法である。粉体の性質を個々の粒子として取り扱う粒子挙動解析を粒子シミュレーションとも称する。
A method called individual element method or discrete particle method is widely used for behavior simulation of individual particles (see
たとえば、特許文献1では、粒子間相互作用力の計算にセル法を適用し、セルサイズを粒子間相互作用の有効距離に応じて最適化するようにしている。
For example, in
特許文献2では、粒子間相互作用力の計算にセル法を適用し、セルサイズを粒径比および粒子密度に応じて最適化するようにしている。
In
本発明は、セル法を適用して粒子挙動解析を行なう際に、メモリ使用量を従来技術よりも低減できる仕組みを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a mechanism capable of reducing the amount of memory used compared to the prior art when performing particle behavior analysis by applying the cell method.
請求項1に記載の発明は、粒子挙動解析の対象の領域である解析領域について複数の小領域に分割された各小領域内に含まれる粒子の挙動をそれぞれ計算する粒子挙動計算部と、前記粒子挙動計算部での計算処理過程で使用されるデータを記憶する記憶部と、前記解析領域を分割した各小領域の内、粒子が移動し得ない非移動領域に該当する小領域である除外小領域を除いた分を解析対象小領域に設定し、この解析対象小領域について粒子と小領域の対応情報を作成して粒子の挙動を計算するように前記粒子挙動計算部に指示する解析対象小領域設定部と、を備えた粒子挙動解析装置である。
The invention according to
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さらに、前記解析対象小領域設定部は、粒子が移動する境界を特定し得る移動境界特定情報を取り込み、この移動境界特定情報に基づいて、前記解析領域内において非移動領域があるか否かを判定し、非移動領域があるときには、その非移動領域に該当する小領域を解析対象から除外する解析対象外小領域特定部を有する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the analysis target small region setting unit takes in moving boundary specifying information that can specify a boundary where particles move, and the moving boundary specifying information is included in the moving boundary specifying information. And determining whether or not there is a non-moving region in the analysis region, and when there is a non-moving region, a non-analysis small region specifying unit that excludes the small region corresponding to the non-moving region from the analysis target. Have.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明においてさらに、前記小領域の一部が前記非移動領域に含まれるが残りは前記非移動領域に含まれないとき、その小領域を解析対象から除外するか否かの判定条件が定められており、前記解析対象外小領域特定部は、判定対象となる小領域の一部が前記非移動領域に含まれるが残りは前記非移動領域に含まれないときには、前記判定条件に基づいて、当該小領域を解析対象から除外するか否かを判定する。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when a part of the small area is included in the non-moving area but the rest is not included in the non-moving area, the small area is A determination condition for determining whether or not to exclude from the analysis target is defined, and the non-analysis small region specifying unit includes a part of the small region to be determined as the non-moving region, but the rest is the non-moving region When it is not included in the region, it is determined whether or not to exclude the small region from the analysis target based on the determination condition.
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さらに、前記判定条件は、前記小領域に前記非移動領域が占める面積比率が閾値を超えるか否かである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the determination condition is whether or not an area ratio occupied by the non-moving region in the small region exceeds a threshold value.
請求項5に記載の発明は、請求項3または4に記載の発明においてさらに、前記判定条件の変更を受け付ける変更受付部を有する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the third or fourth aspect of the present invention, the information processing apparatus further includes a change receiving unit that receives a change in the determination condition.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の内の何れか一項に記載の発明においてさらに、前記解析対象小領域設定部は、一部が前記非移動領域に含まれるが残りは前記非移動領域に含まれない小領域について、その小領域を解析対象から除外するか否かの指示を受け付ける領域設定受付部を有し、前記領域設定受付部が受け付けた指示に従って当該小領域を解析対象から除外するか否かを決定する。
The invention according to
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6の内の何れか一項に記載の発明においてさらに、前記除外小領域および/または前記解析対象小領域の情報を提示する解析領域情報提示部をさらに備えている。
The invention according to
請求項8に記載の発明は、粒子挙動解析の対象の領域である解析領域を複数の領域に分割する解析領域分割部と、前記解析領域分割部により分割された各分割解析領域について複数の小領域に分割された各小領域内に含まれる粒子の挙動をそれぞれ計算する粒子挙動計算部と、前記粒子挙動計算部での計算処理過程で使用されるデータを記憶する記憶部と、を備えた粒子挙動解析装置である。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an analysis region dividing unit that divides an analysis region, which is a target region for particle behavior analysis, into a plurality of regions, and a plurality of small analysis regions for each divided analysis region divided by the analysis region dividing unit. A particle behavior calculation unit that calculates the behavior of particles contained in each of the small regions divided into regions, and a storage unit that stores data used in the calculation process in the particle behavior calculation unit. It is a particle behavior analyzer.
請求項9に記載の発明は、請求項9に記載の発明においてさらに、前記解析領域分割部は、粒子が移動し得ない非移動領域の情報に基づいて、分割された各分割解析領域の中には前記非移動領域を含まないものがあるように、前記解析領域を複数の領域に分割する。 According to a ninth aspect of the invention, in the ninth aspect of the invention, the analysis region dividing unit is further configured to determine whether the divided analysis region is divided based on information on a non-moving region where particles cannot move. The analysis area is divided into a plurality of areas so that there are those that do not include the non-moving area.
請求項10に記載の発明は、粒子挙動解析の対象の領域である解析領域について複数の小領域に分割された各小領域内に含まれる粒子の挙動をそれぞれ計算する粒子挙動計算部と、前記解析領域を分割した各小領域の内、粒子が移動し得ない非移動領域に該当する小領域である除外小領域を除いた分を解析対象小領域に設定し、この解析対象小領域について粒子と小領域の対応情報を作成して粒子の挙動を計算するように前記粒子挙動計算部に指示する解析対象小領域設定部と、してコンピュータを機能させるプログラムである。
The invention according to
請求項12に記載の発明は、粒子挙動解析の対象の領域である解析領域を複数の領域に分割する解析領域分割部と、前記解析領域分割部により分割された各分割解析領域について複数の小領域に分割された各小領域内に含まれる粒子の挙動をそれぞれ計算する粒子挙動計算部と、してコンピュータを機能させるプログラムである。
The invention described in
請求項1に記載の発明によれば、セル法を適用して粒子挙動解析を行なう際に、本請求項1に係る発明を採用しない場合と比較して、メモリ使用量を低減できる。 According to the first aspect of the invention, when the particle behavior analysis is performed by applying the cell method, the memory usage can be reduced as compared with the case where the invention according to the first aspect is not adopted.
請求項2に記載の発明によれば、非移動領域に該当する小領域を解析対象から除外する処理を自動的に行なうことができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to automatically perform processing for excluding a small region corresponding to a non-moving region from the analysis target.
請求項3に記載の発明によれば、判定条件に従って、非移動領域に該当する小領域を解析対象から除外する処理を自動的に行なうことができる。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to automatically perform processing for excluding a small region corresponding to a non-moving region from the analysis target according to the determination condition.
請求項4に記載の発明によれば、小領域に非移動領域が占める面積比率に応じて、非移動領域に該当する小領域を解析対象から除外する処理を自動的に行なうことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to automatically perform processing for excluding a small region corresponding to the non-moving region from the analysis target in accordance with the area ratio occupied by the non-moving region in the small region.
請求項5に記載の発明によれば、非移動領域に該当する小領域を解析対象から除外する処理を行なう際の判定条件を変更できる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to change the determination condition when performing the process of excluding the small area corresponding to the non-moving area from the analysis target.
請求項6に記載の発明によれば、非移動領域に該当する小領域を解析対象から除外する処理を手動で行なうことができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the process of excluding the small area corresponding to the non-moving area from the analysis target can be performed manually.
請求項7に記載の発明によれば、除外小領域および/または解析対象小領域の確認を行なうことができる。 According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to confirm the excluded small area and / or the analysis target small area.
請求項8に記載の発明によれば、セル法を適用して粒子挙動解析を行なう際に、本請求項8に係る発明を採用しない場合と比較して、メモリ使用量を低減できる。
According to the invention described in
請求項9に記載の発明によれば、セル法を適用して粒子挙動解析を行なう際に、本請求項9に係る発明を採用しない場合と比較して、メモリ使用量を低減できる。 According to the ninth aspect of the invention, when the particle behavior analysis is performed by applying the cell method, the memory usage can be reduced as compared with the case where the invention according to the ninth aspect is not adopted.
請求項10に記載の発明によれば、セル法を適用して粒子挙動解析を行なう際に、本請求項10に係る発明を採用しない場合と比較してメモリ使用量を低減できるプログラムを提供することが可能となる。
According to the invention described in
請求項11に記載の発明によれば、セル法を適用して粒子挙動解析を行なう際に、本請求項11に係る発明を採用しない場合と比較してメモリ使用量を低減できるプログラムを提供することが可能となる。 According to the eleventh aspect of the invention, there is provided a program capable of reducing the amount of memory used when performing the particle behavior analysis by applying the cell method as compared with the case where the invention according to the eleventh aspect is not adopted. It becomes possible.
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、解析対象粒子が存在する装置として、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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, an image forming apparatus such as a printer apparatus, a facsimile apparatus, or a multifunction machine having these functions will be described as an example of an apparatus in which particles to be analyzed exist.
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、本実施形態の仕組みが適用される装置は画像形成装置に限定されない。 In relation to the analysis target particles, attention is paid to developer behavior analysis in a developing device of an electrophotographic image forming apparatus using only toner particles or a developer composed of carrier particles and toner particles. However, this is merely an example, and an apparatus to which the mechanism of the present embodiment is applied is not limited to an image forming apparatus.
<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、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、図示しない攪拌機構を備えた現像装置40、転写電源52および転写部54を具備した転写装置50、および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所定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。
<Outline of image forming apparatus>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an electrophotographic image forming apparatus such as a printing apparatus (printer) or a copying apparatus (copier). As shown in the figure, the
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キャリア粒子と非磁性のトナー粒子(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。キャリア粒子とトナー粒子との対によって、全体として磁性粉体が形成されるようにしている。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い。 The developing device 40 is filled with developer particles 102. In the figure, one developer particle 102 is indicated by one circle for convenience. Actually, the developer particle 102 is, for example, a two-component system constituted by containing carrier particles made of magnetic materials having different physical properties and particle sizes and non-magnetic toner particles (for example, black toner particles). Is. A magnetic powder is formed as a whole by a pair of carrier particles and toner particles. The toner particles are adsorbed to the carrier particles by electrostatic force. In general, the particle size of the carrier particles is larger than the particle size of the toner particles. Note that magnetic toner may be used as the toner particles.
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、所定間隔で所定数のマグネット142が配置されている。
The developing device 40 includes a developing roll 140 (also referred to as a mag roll, a magnet roller, or a magnetic transport roller), which is an example of a carrying roll carrying the developer particles 102 on the surface, in the
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として機能する規制ブレード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(穂立ち)の高さを規制するようになっている。
Further, the developing device 40 includes a
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。
The developing
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。規制ブレード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。
The developer particles 102 are conveyed to the developing
画像形成装置1を複写装置として構成する場合、先ず、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。
When the
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表面を露光して所望の潜像電位からなる静電潜像を形成する。
After that, a
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。
Subsequently, the developing device 40 forms the toner particles in the developer particles 102 on the surface of the
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。
That is, the developing
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とが対向する所定範囲を転写領域と称する。
Thereafter, the transfer device 50 transfers the toner image formed on the surface of the
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。
The transferred sheet is conveyed to the fixing device 70 side, and the fixing device 70 fixes the toner image onto a printing sheet as a transfer body by heating, melting and pressing. The fixed paper is discharged out of the
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。
On the other hand, the cleaning device 60 removes residual toner remaining on the surface of the
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つのエンジンで並列的(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。
In the case where the
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。
In such an electrophotographic process, charging of the
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、規制ブレード150の攪拌搬送ロール側の所定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。また、攪拌搬送ロールにより攪拌・搬送される所定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。
In the analysis of the developing device 40, an agitation process, a development process, and the like are analyzed. For example, a predetermined range area on the stirring and conveying roll side of the
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に磁気吸着される所定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。
A predetermined area where the developer particles 102 between the agitating and conveying area and the layer forming area are magnetically attracted to the developing
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、および重力場の作用を考慮する。現像剤粒子102の回収される所定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。
A range area where the peripheral edges of the
感光体10の表面は、記録画像に応じて帯電されており、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。
The surface of the
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。 Further, in the transfer process in the transfer device 50, while changing condition parameters in the transfer process such as the surface roughness of the photoreceptor, the speed difference between the transfer bodies such as the photoreceptor / intermediate transfer belt and paper, and the contact width of the transfer body, By repeating the powder behavior analysis simulation, the image quality formed is evaluated while reproducing the transfer process. Incidentally, in the particle behavior analysis for the transfer process, an electric field and a gravitational field acting on the developer particles 102 (particularly toner particles) are considered.
<粒子挙動解析システム;基本>
図2は、粒子挙動解析システムの基本構成を示すブロック図である。基本構成の粒子挙動解析システム200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がネットワーク接続されて構成されている。
<Particle behavior analysis system; basics>
FIG. 2 is a block diagram showing the basic configuration of the particle behavior analysis system. The particle behavior analysis system 200 having a basic configuration is configured by connecting a plurality of particle behavior analysis devices 202 each having a particle behavior analysis function to a network.
各粒子挙動解析装置202は、主要の処理データを相互にネットワーク208を介して伝達し合い、粒子挙動解析処理を並列的に実行可能になっており、粒子挙動解析システム200としては、事実上の並列型計算装置(クラスタ計算機)として構成されている。ネットワーク208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208aで管理されるようになっている。
Each particle behavior analysis device 202 communicates main processing data to each other via a
各粒子挙動解析装置202は、一例として、一般の電子計算機と同様のもので構成するのがよい。また、図示した例では、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。
As an example, each particle behavior analysis device 202 may be configured by the same as a general electronic computer. In the illustrated example, one of the particle behavior analysis devices 202 constituting the particle behavior analysis system 200 functions as a main particle
なお、図では便宜的に、ネットワーク管理装置208a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装置202aと副粒子挙動解析装置202bと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208aに備えられる個別のポートに各粒子挙動解析装置202が接続され、各粒子挙動解析装置202間の通信は、このネットワーク管理装置208aを介してなされるようになっている。
In the figure, for convenience, one network line is drawn from the
主粒子挙動解析装置202aには、粒子挙動解析処理用の各種の操作を行なうためのキーボードやマウスなどの指示入力装置210と、処理結果を操作者に画像情報として提示する表示装置212とが接続されている。
Connected to the main particle
このような基本構成のシステム構成を採ることで、複数種類の多体粒子間相互作用がある系について粒子挙動解析処理を行なうに当たり、各粒子の磁気相互作用、静電相互作用、または機械的相互作用(接触力;壁などと粒子間の接触力や粒子間接触)などの各相互作用について、予め定められた分割法を適用して並列処理にて挙動解析を実行する。なお、機械的相互作用は、たとえば、壁やその他の物体と粒子間の接触力や粒子間接触による接触力である。 By adopting such a basic system configuration, when performing particle behavior analysis processing for a system with multiple types of multi-particle interactions, each particle's magnetic interaction, electrostatic interaction, or mechanical interaction For each interaction such as an action (contact force; contact force between a wall or the like and contact between particles), a behavior analysis is executed by parallel processing by applying a predetermined division method. The mechanical interaction is, for example, a contact force between a wall or other object and particles, or a contact force due to contact between particles.
たとえば、キャリア粒子についてはMaxwell方程式を基礎とした磁場解析法などを利用して磁気力を算出し、トナー粒子についてはクーロン力に着目した静電界解析を行ない、さらに、キャリア粒子、トナー粒子の接触力を粒子の接触量から算出し、最終的には、各作用力を組み合わせて運動方程式を解き、現像剤粒子102の挙動を高精度で予測する。 For example, the magnetic force is calculated for carrier particles using a magnetic field analysis method based on the Maxwell equation, the electrostatic field analysis focusing on the Coulomb force is performed for the toner particles, and the contact between the carrier particles and the toner particles is further performed. The force is calculated from the contact amount of the particles, and finally, the equations of motion are solved by combining the acting forces to predict the behavior of the developer particles 102 with high accuracy.
なお、図2に示した粒子挙動解析システム200の基本構成では、事実上の並列型計算装置(クラスタ計算機)の構成で示したが、これは一例に過ぎない。図示を割愛するが、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を第1ネットワークにてネットワーク接続されて並列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を、さらに、別の第2ネットワークで接続して構成されたものとしてもよい。この場合、各粒子挙動解析システムは、主要の処理データを相互に外部ネットワーク(第2ネットワーク)を介して伝達し合い、それぞれ対象の異なる粒子挙動解析処理を並列的に実行可能になり、このような変形例の粒子挙動解析システムとしては、事実上の並列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として構成される。 In the basic configuration of the particle behavior analysis system 200 shown in FIG. 2, the configuration of a virtual parallel computer (cluster computer) is shown, but this is only an example. Although not shown in the figure, a plurality of particle behavior analysis systems each configured with a plurality of particle behavior analysis devices each having a particle behavior analysis function connected to the first network as a parallel computer are further separated. It is good also as what was connected and comprised by the 2nd network. In this case, each particle behavior analysis system can transmit main processing data to each other via an external network (second network), and can execute different particle behavior analysis processing for different objects in parallel. The particle behavior analysis system of a modified example is configured as a grid-type computing device formed by connecting a virtual parallel computing device over a network.
<粒子挙動解析装置;第1実施形態>
図3は、粒子挙動解析装置202の第1実施形態を示すブロック図である。ここでは、特に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について示している。
<Particle behavior analysis apparatus; first embodiment>
FIG. 3 is a block diagram showing the first embodiment of the particle behavior analysis apparatus 202. Here, the main particle
図示のように、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とを備えている。データ入力部220と情報提示部240とは、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。
As shown in the figure, the main particle
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に渡す。
The
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後述する粒子挙動解析処理を行なう。データ処理部230は、より詳細には、データ受付部232、数値演算処理部234(粒子挙動計算部)、出力データ処理部236、データ記憶部238(以下メモリとも称する)を有する。データ処理部230は、副粒子挙動解析装置202bに含まれる。
The
データ受付部232は、図示を割愛したデータ記憶部を具備しており、データ入力部220から入力されたデータをデータ記憶部に記憶し、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。データ受付部232のデータ記憶部には、たとえば、解析の対象としている現像装置40の構成および現像剤粒子102の座標、物性値に関するデータなどが記憶される。
The
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、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)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、力分割法や領域分割法など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、その解析結果を出力データ処理部236に供給する。
Based on the data supplied from the
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(MBUS)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、いわゆるCPUと同一の半導体基板上に内蔵される内蔵メモリ(キャッシュメモリ:Cache Memoryとも称される)と同様の一時記憶部238aと、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)などの外部記憶装置238bとで構成される。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。
The
また、主粒子挙動解析装置202aは、計算管理ノードに相当する部分に、処理対象要素を予め定められた分割法により分割し、各計算システム(プロセッサとも称する;図2では粒子挙動解析装置202)に各分割部分を割り当てる境界設定機能を具備した分割処理部250を備えている。
Further, the main particle
本実施形態のデータ処理部230と分割処理部250は、単純な力分割法のみの適用よりも計算負荷を低減できるように、周期境界条件を導入した処理を行なうようにする。たとえば、遠距離力や近距離力など複数の粒子の相互作用を計算する場合に、領域分割法を使わず力分割法を適用した粒子挙動解析処理とすることで解析処理時間を短縮する。ただし、このような力分割法を適用した粒子挙動解析処理とすると、近距離力を計算するために粒子情報(座標)は毎ステップ通信するため、領域分割を適用した場合と比較すると通信負荷は大きくなり高い並列化性能が得られない。
The
なお、分割法を適用して複数のコンピュータで並列化処理を行なうと通信負荷が大きくなるのは、力分割法に限った話ではない。並列処理における一般的な問題点として、複数プロセッサを用いた場合に、並列数に応じて全処理時間における通信時間の比率が増大し、並列化の効果が飽和するようになる。一方、解析対象領域サイズとの関係においては、分割法を問わず、解析対象領域サイズが大きければ、その領域内に存在する解析対象粒子数が増えると考えられるので、解析対象領域サイズに応じて計算負荷が増える。 It is not limited to the force division method that the communication load increases when the division method is applied to perform parallel processing on a plurality of computers. As a general problem in parallel processing, when a plurality of processors are used, the ratio of communication time in the total processing time increases according to the number of parallel processing, and the effect of parallelization becomes saturated. On the other hand, in relation to the analysis target area size, regardless of the division method, if the analysis target area size is large, it is considered that the number of analysis target particles in that area will increase. Calculation load increases.
ここで、解析精度を低減せずに計算負荷を低減する方法として、領域分割法に周期境界条件を導入する手法がある。この周期境界条件を導入する手法では、解析領域を想定して解析を行なうに当たり、注目領域に対して仮想的に予め定められた形状の解析領域(複写領域)が1次元方向に繰り返し配置されているものとして、粒子運動や磁気相互作用の処理を行なう。具体的には、注目領域の上下面は通常の固定境界として粒子との機械的相互作用が発生するものとするが、注目領域の奥行き方向の境界(ロールであれば軸方向の側面)は粒子との機械的相互作用はなく、粒子が通過できるものとする。ただし、境界を超えて注目領域外に移動した粒子は、その時点の運動状態を保持したまま反対側の複写領域に配置させる。また、奥行き方向の境界近傍の粒子には注目領域外(つまり複写領域)に仮想的に存在する粒子からの磁気相互作用などを受けるものとする。 Here, as a method of reducing the calculation load without reducing the analysis accuracy, there is a method of introducing a periodic boundary condition into the region division method. In the method of introducing the periodic boundary condition, when an analysis is performed assuming an analysis region, an analysis region (copy region) having a virtual predetermined shape with respect to the region of interest is repeatedly arranged in a one-dimensional direction. It handles particle motion and magnetic interaction. Specifically, the upper and lower surfaces of the region of interest are assumed to have mechanical interaction with particles as normal fixed boundaries, but the boundary in the depth direction of the region of interest (the side surface in the axial direction if a roll) It is assumed that there is no mechanical interaction with the particles and that the particles can pass through. However, particles that have moved beyond the region of interest beyond the boundary are placed in the copy region on the opposite side while maintaining the state of motion at that time. In addition, it is assumed that particles near the boundary in the depth direction are subjected to magnetic interaction from particles virtually existing outside the region of interest (that is, the copy region).
本実施形態の手法においては、力分割法を適用する際には、このような周期境界条件の考え方を導入する。 In the method of the present embodiment, such a concept of the periodic boundary condition is introduced when the force division method is applied.
本実施形態の数値演算処理部234は、分割法が何であるかを問わず、解析領域(計算対象領域)を複数の小領域に分割し、分割した各小領域内に含まれる粒子の挙動を計算するセル法を適用して挙動解析を行なう。
The numerical
出力データ処理部236は、数値演算処理部234での計算結果を受け取り、数値演算処理部234での計算結果を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、出力データ処理部236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。
The output
各プロセッサのデータ処理部230は、個々の粒子の挙動を運動方程式に基づいて追跡する個別要素法を適用した粒子挙動解析手法を適用する。また、少なくとも、個別要素法を適用する際には、領域分割法、力分割法、粒子分割法、またはこれらを任意に組み合わせた方法、さらにはその他の分割法の何れかを適用した複数コンピュータによる並行処理を適用する。領域分割法は、処理対象要素である解析領域(計算対象領域)を分割して、分割した領域別にその領域内に存在する全粒子を各プロセッサに割り当てていく手法である。粒子分割法は、処理対象要素である計算対象粒子を所定数ずつ分割して各プロセッサに割り当てていく手法である。力分割法は、力マトリックスを用いたアルゴリズムを利用する手法である。
The
分割処理部250は、解析対象の装置の全体について、纏めて分割対象とするのではなく、解析対象領域を複数の領域に分割し、この分割した各解析対象領域の別に、さらに領域分割法や粒子分割法や力分割法などを適用するのがよい。たとえば現像装置40の全体について解析する場合、攪拌搬送領域、ピックアップ領域、層形成領域、現像ニップ領域、ピックオフ領域の別に解析を行なうようにするとよい。 The division processing unit 250 divides the analysis target region into a plurality of regions instead of collectively setting the entire analysis target device, and further divides the analysis target region into a plurality of regions, It is preferable to apply a particle division method or a force division method. For example, when analyzing the entire developing device 40, the analysis may be performed separately for the agitating and conveying area, the pickup area, the layer forming area, the developing nip area, and the pick-off area.
副粒子挙動解析装置202bの部分は、本実施形態の特徴部分として、解析対象の小領域(セル)を数値演算処理部234に設定する解析対象小領域設定部260と、解析領域情報提示部270を備える。解析対象小領域設定部260は、解析対象外小領域特定部262と変更受付部264と手動領域設定受付部266を有する。解析対象外小領域特定部262は、各セルが解析領域内であるのか解析領域外であるのかの判別(解析領域内外判別)を行ない、解析対象小領域設定部260は、その解析領域内外判別結果に基づき、真に挙動解析が必要なセルを特定する。
The secondary particle
解析対象小領域設定部260は、粒子サイズに基づいてセルサイズ(小領域の大きさ)を自動設定するとよい。また、解析対象小領域設定部260は、セルサイズからカットオフ距離(範囲)を自動設定してもよい。また、解析対象小領域設定部260は、カットオフ距離からセルサイズ(範囲)を自動設定してもよい。また、解析対象小領域設定部260は、粒子間に作用する相互作用毎の有効距離を定め、その相互作用の有効距離の最大値と最小値に応じてセルサイズを自動設定してもよい。
The analysis target small
解析対象外小領域特定部262には、データ受付部232から、解析対象装置(たとえば現像装置40)の構成の情報が入力される。この解析対象装置の構成の情報には、粒子が移動する境界を特定し得る情報(移動境界特定情報)を含む。たとえば、現像装置40の場合、収納容器101内の現像剤粒子102が移動し得ない領域(非移動領域と称する)に該当する部材(現像ロール140や攪拌搬送ロールなど)の位置情報である。
Information on the configuration of the analysis target device (for example, the developing device 40) is input from the
解析対象外小領域特定部262は、データ受付部232からの移動境界特定情報に基づいて解析領域内において非移動領域があるか否かを自動的に判定し、非移動領域があるときには、その非移動領域に該当するセルを解析対象から除外する。たとえば、現像装置40において、現像剤粒子102は現像ロール140よりも外側では移動できるが、現像ロール140内には移動し得ない。このような場合、現像ロール140が対応付けられる部分のセルについては、解析対象から除外する。
The non-analysis small
解析対象小領域設定部260は、解析対象外小領域特定部262により特定された解析対象から除外するセル(除外セルJSと称する)を除くセル(解析対象セルKSと称する)にメモリの割当てを行ない、除外セルJSに関しては、メモリの割当てを行なわない。その分、本実施形態におけるメモリ使用量は削減される。
The analysis target small
解析対象小領域設定部260は、解析対象セルKSと除外セルJSの情報を解析領域情報提示部270に通知する。解析領域情報提示部270は、情報提示部240を介して、解析対象セルKSおよび/または除外セルJSの情報を表示装置212などを利用して操作者に提示する。
The analysis target small
手動領域設定受付部266は、操作者から除外セルJSの指定を受け付け、その情報を解析対象外小領域特定部262に通知する。たとえば、切分け条件に基づく解析対象外領域設定部262での切り分け後に、操作者が手動で変更してもよい。たとえば、大方は、非移動領域が占める面積比率に応じて解析対象外領域設定部262により決めるが、細かな部分は、実体に合わせて手動で区別する。解析領域が複雑な形状の場合に、面積比率は多く解析対象外領域設定部262では除外セルJSに該当させたものを、解析精度を重視する観点から、手動領域設定受付部266を介した操作者の指示に従って解析対象セルKSに変更する。また逆に、解析領域が複雑な形状の場合に、面積比率は少なく解析対象外領域設定部262では解析対象セルKSに該当させたものを、メモリ使用量削減を重視する観点から、手動領域設定受付部266を介した操作者の指示に従って除外セルJSに変更する。
The manual area
解析対象外小領域特定部262は、解析対象セルKSと除外セルJSの情報を数値演算処理部234に通知する。数値演算処理部234は、セル法を適用して挙動解析を行なう際に、解析対象外小領域特定部262により設定された解析対象セルKSのみに着目して解析を行なう。
The non-analysis target small
[処理例:第1実施形態]
[解析対象セルと除外セルの切分け手法]
図3Aは、解析対象セルKSと除外セルJSを切り分ける手法を説明する図である。セルの全体が非移動領域に該当する場合に限らず、セルの一部は非移動領域に含まれるが残りは非移動領域に含まれない場合もある。このようなセルの場合、そのセルを除外セルJSと解析対象セルKSの何れに該当させるかは、予め定められた判定条件に基づいて決めればよい。その判定条件(切分け条件)は、予め解析対象外領域設定部262に設定しておいてもよいし、変更受付部264を介して操作者より変更を受け付けるようにしてもよい。
[Processing Example: First Embodiment]
[Method of separating analysis target cells and excluded cells]
FIG. 3A is a diagram for explaining a method of separating the analysis target cell KS and the exclusion cell JS. Not only the case where the entire cell corresponds to the non-moving area, but a part of the cell may be included in the non-moving area, but the rest may not be included in the non-moving area. In the case of such a cell, it may be determined based on a predetermined determination condition whether the cell corresponds to the excluded cell JS or the analysis target cell KS. The determination condition (the separation condition) may be set in advance in the non-analysis
たとえば、解析対象外小領域特定部262は、図3A(2)に示すように、セルが少しでも非移動領域を含むときには除外セルJSにしてもよい。また解析対象外小領域特定部262は、逆に、図3A(3)に示すように、セルの一部のみが非移動領域を含む場合には除外セルJSにしない(つまり解析対象セルKSにする)ようにしてもよい。
For example, as shown in FIG. 3A (2), the non-analysis target small
さらに解析対象外小領域特定部262は、図3A(4)に示すように、セルサイズに対する非移動領域が占める面積比率に応じて決めてもよい。面積比率に応じて決める場合、セルサイズに対する非移動領域が占める面積比率が予め定められた閾値を超えるか否かで判定すればよい。たとえば、閾値を「半分」として、非移動領域が占める面積比率が、セルの半分以上(または半分を超える)のときは除外セルJSに、半分に満たない(または半分以下の)ときは解析対象セルKSにする。
Furthermore, as shown in FIG. 3A (4), the non-analysis target small
さらに手動領域設定受付部266は操作者からの指示に基づいて、図3A(5)に示すように、解析対象外小領域特定部262により非移動領域が占める面積比率に基づき解析対象セルKSに設定されたものの内、一部を除外セルJSに変更する。
Further, based on the instruction from the operator, the manual region
[処理の具体例]
図4〜図4Bは、粒子の相互作用力を解析する手法を説明する図である。ここで、図4は第1および第2比較例を説明する図である。図4Aは第2比較例を適用したときの問題点を説明する図である。図4Bは第1実施形態の処理の仕組みを説明する図である。
[Example of processing]
4 to 4B are diagrams illustrating a method for analyzing the interaction force of particles. Here, FIG. 4 is a diagram for explaining the first and second comparative examples. FIG. 4A is a diagram illustrating a problem when the second comparative example is applied. FIG. 4B is a diagram for explaining a processing mechanism of the first embodiment.
個別要素法に基づく粒体挙動計算では、解析負荷が増大するので、粒子数が多くなると、計算量が膨大になり、メモリ使用量も膨大になる。因みに、個別要素法とは、粉体を形成する各粒子に作用する力を全て求め、その作用力による各粒子の運動方程式を逐次解くことで粒体挙動を解析するものである。 In the particle behavior calculation based on the individual element method, the analysis load increases. Therefore, when the number of particles increases, the calculation amount becomes enormous and the memory usage also enormously. In this connection, the individual element method is a method in which all the forces acting on each particle forming the powder are obtained, and the particle behavior is analyzed by sequentially solving the equation of motion of each particle by the acting force.
粒子に作用する力としては、重力のような外力の他、壁と粒子間の接触および粒子間接触による接触力が考えられる。その力の大きさは、接触モデルに従って計算される。各粒子の接触状態を計算するためには、各粒子間の距離を計算する必要がある。そのため、粒子挙動計算において粒子間相互作用力判定の計算負荷が大きくなる。一般的には、個別要素法に基づいた粒子挙動計算アルゴリズムでは、概ね粒子数の2乗で計算負荷が増大する(図4(1)参照)。そのため、粒子数が多くなると、計算量が膨大になり、いくら計算機の性能が向上したとはいっても、実際の系と同等の粒子数での計算を実行することは困難な場合が多い。 As the force acting on the particles, in addition to external force such as gravity, contact between the wall and the particles and contact force due to the contact between the particles can be considered. The magnitude of the force is calculated according to the contact model. In order to calculate the contact state of each particle, it is necessary to calculate the distance between each particle. Therefore, the calculation load for determining the interaction force between particles in the particle behavior calculation increases. In general, in the particle behavior calculation algorithm based on the individual element method, the calculation load increases approximately by the square of the number of particles (see FIG. 4A). Therefore, as the number of particles increases, the amount of calculation becomes enormous, and it is often difficult to perform calculations with the same number of particles as the actual system, although the performance of the computer is improved.
このような不具合を解消するために、種々の方法が提案されている。たとえば、計算対象領域を小領域に分割し、接触判定(距離計算)を実施する粒子を、着目する粒子のある小領域とその近傍の小領域内に存在する粒子に制限する方法である(図4(2)参照)。図4(2)において、着目粒子(図中の黒丸)を含む小領域およびその周辺の8セルや15セルを含む領域に含まれる粒子を距離計算の対象粒子とする。それ以外の粒子は、距離計算を実施しない。 Various methods have been proposed to solve such problems. For example, the calculation target region is divided into small regions, and the particles for which contact determination (distance calculation) is performed are limited to particles existing in the small region with the target particle and the small region in the vicinity thereof (Fig. 4 (2)). In FIG. 4B, particles included in a small region including the target particle (black circle in the drawing) and a region including 8 or 15 cells around it are set as target particles for distance calculation. Other particles do not perform distance calculations.
本実施形態では、解析対象小領域設定部260は、分割法が何であるかを問わず、解析領域(計算対象領域)を複数の小領域に分割し、数値演算処理部234は、分割された小領域内に含まれる粒子の挙動を計算するセル法を適用して挙動解析を行なう。
In the present embodiment, the analysis target small
セル法を適用すると、相互作用計算粒子の探索領域が限定され、解析負荷は軽減されるし処理の高速化も図られる。たとえば、計算負荷は概ね粒子数に比例して増大するようになる。 When the cell method is applied, the search area for the interaction calculation particles is limited, the analysis load is reduced, and the processing speed is increased. For example, the calculation load increases approximately in proportion to the number of particles.
しかしながら、解析領域内に、粒子が移動し得ない領域がある場合、その領域は実際には非解析領域に該当する。しかし、セル法を適用すると、実際には粒子が移動し得ない非解析領域のセルにまでセル番号の対応付けやメモリ確保が必要となり、無駄になってしまう。特に大規模解析では、メモリ不足となることがある。解析領域が複雑な形状の場合、たとえば、矩形領域でないときなど、不必要なメモリが多く確保されてしまう。 However, when there is a region where particles cannot move in the analysis region, the region actually corresponds to a non-analysis region. However, when the cell method is applied, it is necessary to associate a cell number and secure a memory even for a cell in a non-analysis region where particles cannot actually move, which is useless. Especially in large-scale analysis, there may be a memory shortage. When the analysis area has a complicated shape, for example, when the analysis area is not a rectangular area, a lot of unnecessary memory is secured.
たとえば、図4A(1)は、直交座標系でセルを設定した場合の例である。矩形の解析領域内に、粒子が入り込むことのできない比較的大きな矩形の構造体が存在している。この場合、セル法では、その構造体も含むようにセルを設定するため、全てが構造体となるセルが発生することもある。その部分は、計算に使われない無駄なセルとなる。図示した例では、無駄なセルが半分以上を占めるようになっており、無駄なメモリを使用してしまう。 For example, FIG. 4A (1) is an example in which cells are set in an orthogonal coordinate system. A relatively large rectangular structure in which particles cannot enter is present in the rectangular analysis region. In this case, in the cell method, since the cell is set so as to include the structure, a cell in which all the structures are formed may be generated. That part becomes a useless cell that is not used in the calculation. In the illustrated example, useless cells occupy more than half, and useless memory is used.
図4A(2)は、円筒座標系でセルを設定した場合の例である。現像ロール140の周囲における粒子挙動を解析する場合に相当する。
FIG. 4A (2) shows an example in which cells are set in a cylindrical coordinate system. This corresponds to the case of analyzing the particle behavior around the developing
円形の解析領域内に、粒子が入り込むことのできない比較的大きな円形の構造体(たとえば現像ロール140)が存在している。この場合、セル法では、現像ロール140も含むようにセルを設定するため、全てが現像ロール140となるセルが発生する。その部分は、計算に使われない無駄なセルとなる。図示した例では、無駄なセルが半分以上を占めるようになっており、無駄なメモリを使用してしまう。
In the circular analysis region, there is a relatively large circular structure (for example, the developing roll 140) in which particles cannot enter. In this case, in the cell method, since the cells are set so as to include the developing
このような無駄を省くため、実際には粒子が移動し得ない領域を除くように解析領域を設定することも考えられる。しかしながら、その領域形状が複雑な場合には、その設定が困難になる。 In order to eliminate such waste, it is conceivable to set the analysis region so as to exclude the region where the particles cannot actually move. However, when the area shape is complicated, the setting becomes difficult.
一方、第1実施形態では、多種類粒子の相互作用力(遠距離,遠距離)の計算にセル法を適用するに当たり、解析対象小領域設定部260は、解析領域内において粒子が移動し得ない非移動領域(非解析領域)に該当するセルを解析対象から除外し、本当に解析が必要なセルのみを解析対象セルKSに設定する。
On the other hand, in the first embodiment, when the cell method is applied to the calculation of the interaction force (far distance, far distance) of many kinds of particles, the analysis target small
数値演算処理部234は、解析対象外小領域特定部262により設定された解析対象セルKSの情報に基づき、解析対象セルKSについてのみメモリの割当てを行ない、粒子と解析対象セルKSとの対応情報を作成し、近距離と遠距離の相互作用力計算に活用する。除外セルJSに関しては、粒子の対応付けを行なわない。除外セルJSも含む全てのセルについて粒子との対応情報を作成して解析を行なう比較例に比べて、除外セルJSの分だけ、メモリ使用量は少なくなる。
The numerical
たとえば、解析対象領域をN×Nセルに分けたときの各セルについてのメモリ使用量をm0とすると、第1実施形態を適用しない場合は、総メモリ使用量M0はm0×N×Nとなる。一方、第1実施形態を適用すると、たとえば除外セルJSの数がm1であれば、解析対象セルKSの数は「m0−m1」であり、総メモリ使用量M2は(m0−m1)×N×Nとなる。m1×N×Nだけメモリ使用量が少なくなる。 For example, if the memory usage for each cell when the analysis target area is divided into N × N cells is m0, the total memory usage M0 is m0 × N × N when the first embodiment is not applied. . On the other hand, when the first embodiment is applied, for example, if the number of excluded cells JS is m1, the number of analysis target cells KS is “m0−m1”, and the total memory usage M2 is (m0−m1) × N. × N. The memory usage is reduced by m1 × N × N.
たとえば、セルの番号付けと、そのセルに含まれる粒子番号の対応付けは、従来であれば、図4B(1)に示す比較例のように、解析領域を小領域に分けた各セルの全てについて行なわれる。そのため、上から2番目かつ左から2番目、上から2番目かつ左から3番目、上から3番目かつ左から2番目、上から3番目かつ左から3番目が計算領域外のセルであるが、この計算領域外のセルにまでセルの番号付けやメモリ割当てがなされる。たとえば、2次元のメモリ割当てを適用する場合、上から2番目、左から4番目のセルには、IN(4,2)が番号付けされメモリが割り当てられる。計算領域外の4つのセルにも番号付けがされるが、粒子数はゼロで、粒子IDが付されるものはなく、メモリが無駄になる。 For example, if the cell numbering and the correspondence between the particle numbers contained in the cell are conventional, all of the cells obtained by dividing the analysis region into small regions as in the comparative example shown in FIG. 4B (1). Done about. Therefore, the second cell from the top and the second from the left, the second from the top and the third from the left, the third from the top and the second from the left, the third from the top and the third from the left are the cells outside the calculation area. Then, cell numbering and memory allocation are performed even for cells outside this calculation area. For example, when two-dimensional memory allocation is applied, IN (4, 2) is numbered and the memory is allocated to the second cell from the top and the fourth cell from the left. Four cells outside the calculation area are also numbered, but the number of particles is zero, there is no particle ID attached, and the memory is wasted.
これに対して、第1実施形態では、解析領域内の計算領域外のセルには、番号付けやメモリ割当てを行なわない。たとえば、図4B(2)に示すように、2次元のメモリ割当てを適用する場合、上から2番目、左から4番目のセルには、IN(2,2)が番号付けされメモリが割り当てられる。図4B(3)に示すように、1次元のメモリ割当てを適用する場合、上から2番目、左から4番目のセルには、IN(6)が番号付けされメモリが割り当てられる。何れも、計算領域外の4つのセルには番号付けがされず、メモリが無駄になることはない。 On the other hand, in the first embodiment, cells outside the calculation area in the analysis area are not numbered or allocated to memory. For example, as shown in FIG. 4B (2), when two-dimensional memory allocation is applied, IN (2, 2) is numbered and the memory is allocated to the second cell from the top and the fourth cell from the left. . As shown in FIG. 4B (3), when one-dimensional memory allocation is applied, IN (6) is numbered and the memory is allocated to the second cell from the top and the fourth cell from the left. In any case, the four cells outside the calculation area are not numbered, and the memory is not wasted.
<粒子挙動解析装置;第2実施形態>
図5は、粒子挙動解析装置202の第2実施形態を示すブロック図である。ここでは、特に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について示している。
<Particle Behavior Analysis Device; Second Embodiment>
FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the particle behavior analysis apparatus 202. Here, the main particle
第2実施形態は、解析領域を、複数の領域に分割して、その分割解析領域ごとにセル法を適用するものである。つまり、分割解析領域ごとセル分割し、粒子とセルの対応付けを行なう。このとき、第1実施形態の仕組みを適用すると、さらに好ましい。以下では、第1実施形態と組み合わせた例で説明する。 In the second embodiment, the analysis region is divided into a plurality of regions, and the cell method is applied to each of the divided analysis regions. That is, the division analysis area is divided into cells, and the particles are associated with the cells. At this time, it is more preferable to apply the mechanism of the first embodiment. Hereinafter, an example in combination with the first embodiment will be described.
第2実施形態の副粒子挙動解析装置202bは、解析領域を複数の領域に分割する解析領域分割部280を備えている。解析領域分割部280は、分割した各分割解析領域の情報を解析対象小領域設定部260に通知する。解析対象小領域設定部260は、解析領域分割部280によって分割された分割解析領域ごとに、第1実施形態と同様の手法を適用する。
The secondary particle
解析領域分割部280には、データ受付部232から、解析対象装置(たとえば現像装置40)の構成の情報が入力される。この解析対象装置の構成の情報には、粒子が移動する境界を特定し得る情報(移動境界特定情報)を含む。たとえば、現像装置40の場合、収納容器101内の現像剤粒子102が移動し得ない非移動領域に該当する部材(現像ロール140や攪拌搬送ロールなど)の位置情報である。
Information on the configuration of the analysis target device (for example, the developing device 40) is input from the
解析領域分割部280は、解析領域を複数の領域に分割するに当たり、粒子が移動し得ない非移動領域の情報に基づいて、分割解析領域の中には、非移動領域(非解析領域)が含まれないものが存在する程度に小さい領域に分割する。各分割解析領域のサイズは全てを同じにする必要はない。また、各分割解析領域は、直交座標系で分割してもよいし(形状を四角形にする)、円筒座標系で分割してもよい。 The analysis area dividing unit 280 divides the analysis area into a plurality of areas, and based on the information of the non-moving area where the particles cannot move, the non-moving area (non-analyzing area) is included in the divided analysis area. Divide into small areas so that some are not included. The size of each divided analysis region does not have to be the same. In addition, each divided analysis region may be divided in an orthogonal coordinate system (the shape is a quadrangle) or may be divided in a cylindrical coordinate system.
たとえば、解析領域分割部280は、データ受付部232からの移動境界特定情報に基づいて解析領域内において非移動領域があるか否かを自動的に判定する。そして、非移動領域があるときには、解析領域分割部280は、各分割解析領域の中には、非移動領域を一切含まないものがあるように、分割サイズを設定して、解析領域を複数の領域に分割する。
For example, the analysis region dividing unit 280 automatically determines whether or not there is a non-moving region in the analysis region based on the moving boundary specifying information from the
[処理例:第2実施形態]
図5Aは、第2実施形態の処理の仕組みを説明する図である。図5A(1)に示すように、解析領域が複雑な場合、たとえば、解析領域内に非移動領域が点在している場合、解析領域内外の判別が困難となり、セルと粒子の対応付けが容易ではない。
[Process Example: Second Embodiment]
FIG. 5A is a diagram illustrating a mechanism of processing according to the second embodiment. As shown in FIG. 5A (1), when the analysis region is complicated, for example, when non-moving regions are scattered in the analysis region, it is difficult to distinguish between the inside and outside of the analysis region, and the correspondence between the cell and the particle is difficult. It's not easy.
これに対して、第2実施形態では、図5A(2)に示すように、解析領域を複数の領域に分割して、分割解析領域ごとにセル分割し、粒子とセルの対応付けを行なう。 On the other hand, in 2nd Embodiment, as shown to FIG. 5A (2), an analysis area | region is divided | segmented into a some area | region, cell division | segmentation is performed for every division | segmentation analysis area | region, and a particle | grain and a cell are matched.
また、図5A(3)に示すように、分割解析領域の中には非移動領域が含まれないものが存在する程度に小さい領域に分割して、その分割解析領域ごとにセル分割し、粒子とセルの対応付けを行なってもよい。 Further, as shown in FIG. 5A (3), the divided analysis area is divided into areas that are small enough to contain no non-moving areas, and cell division is performed for each divided analysis area. And the cell may be associated with each other.
このように、第2実施形態では、解析領域を複数の分割解析領域に分割し、分割解析領域ごとにセル法を適用して挙動解析を行なうようにしている。解析領域が複雑な場合においても、セル法の適用が容易で、しかも、分割解析領域ごとの挙動解析においては、第2実施形態を適用しない場合よりもセル数は少なくて済むので、メモリ使用量は低減するし、処理は短時間で済む(処理の高速化)。また、第2実施形態を適用しない場合よりも、非移動領域に該当するセル数は少なくなるので、無駄なメモリ使用量も少なくなる。 As described above, in the second embodiment, the analysis region is divided into a plurality of divided analysis regions, and the behavior analysis is performed by applying the cell method to each divided analysis region. Even when the analysis region is complex, the cell method can be easily applied, and the number of cells in the behavior analysis for each divided analysis region can be smaller than when the second embodiment is not applied. And the processing can be completed in a short time (speeding up the processing). In addition, since the number of cells corresponding to the non-moving area is smaller than when the second embodiment is not applied, the useless memory usage is also reduced.
第1実施形態と組み合わせると、分割解析領域内に存在する非移動領域の形状は、第2実施形態を適用しない場合よりも簡易になると考えられるので、第1実施形態の適用も容易になる。 When combined with the first embodiment, the shape of the non-moving region existing in the divided analysis region is considered to be simpler than the case where the second embodiment is not applied, and thus the first embodiment can be easily applied.
<粒子挙動解析装置;計算機構成>
図6は、各粒子挙動解析装置202の他の構成例を示すブロック図である。この構成は、ソフトウェアを実行するマイクロプロセッサなどから構築されるパーソナルコンピュータなどの電子計算機を利用したもので、粒子挙動解析を行なう粒子挙動解析装置202のより現実的なハードウェア構成を示している。
<Particle behavior analyzer; computer configuration>
FIG. 6 is a block diagram illustrating another configuration example of each particle behavior analysis apparatus 202. This configuration uses an electronic computer such as a personal computer constructed from a microprocessor or the like that executes software, and shows a more realistic hardware configuration of the particle behavior analysis apparatus 202 that performs particle behavior analysis.
すなわち、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機(コンピュータ)を用いてソフトウェア的に実現することも可能である。よって、本実施形態に係る仕組みを、電子計算機(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あるい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)が発明として抽出される。ソフトウェアにより実行させる仕組みとすることで、既存のコンピュータシステムのハードウェアの変更を伴うことなく、粒子挙動解析の計算処理手順などが容易に変更されることとなる。 That is, in this embodiment, the mechanism for analyzing the behavior of particles is not limited to being configured by a hardware processing circuit, but is realized by software using a computer (computer) based on a program code that realizes the function. It is also possible. Therefore, a program suitable for realizing the mechanism according to the present embodiment by software using an electronic computer (computer) or a computer-readable recording medium (storage medium) storing this program is extracted as an invention. By adopting a mechanism that is executed by software, the calculation process procedure of the particle behavior analysis can be easily changed without changing the hardware of the existing computer system.
前述の一連の粒子挙動解析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機にプログラムを組み込んで実行させる。 The series of particle behavior analysis described above can be realized not only by hardware or software alone but also by a combined configuration of both. When executing processing by software, a program showing the processing procedure is installed (installed) in a storage medium in a computer embedded in hardware and executed, or a general-purpose electronic computer capable of executing various types of processing is used. Incorporate and execute the program.
粒子挙動解析機能をコンピュータに実行させるプログラムは、CD−ROMなどの記録媒体を通じて配布される。あるいは、このプログラムは、CD−ROMではなくFD(フレキシブルディスク)に格納されてもよい。また、MO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カードなど、その他の記録媒体にプログラムを格納してもよい。さらに、ソフトウェアを構成するプログラムは、記録媒体を介して提供されることに限らず、有線あるいは無線などの通信網を介して提供されてもよい。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、あるいは更新したりしてもよい。さらに、粒子挙動解析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。 A program for causing a computer to execute the particle behavior analysis function is distributed through a recording medium such as a CD-ROM. Alternatively, this program may be stored in an FD (flexible disk) instead of a CD-ROM. In addition, an MO drive may be provided to store the program in the MO, or the program may be stored in another recording medium such as a nonvolatile semiconductor memory card such as a flash memory. Furthermore, the program constituting the software is not limited to being provided via a recording medium, but may be provided via a wired or wireless communication network. For example, the program may be obtained by downloading from another server or the like via a network such as the Internet, or may be updated. Furthermore, the program is provided as a file describing a program code for realizing the function of performing the particle behavior analysis. In this case, the program is not limited to being provided as a batch program file, and the system hardware configured by the computer Depending on the configuration, it may be provided as an individual program module.
たとえば、コンピュータシステム900は、コントローラ部901と、ハードディスク装置、FDドライブ、CD−ROMドライブ、半導体メモリコントローラなどの、記録媒体からデータを読み出したり記録したりするための記録・読取制御部902を有する。また、コンピュータシステム900は、ユーザインタフェースをなす機能部としての操作部903と、各機能部との間のインタフェース機能をなすインタフェース部(IF部)909を有する。なお、解析処理結果を印刷出力してユーザに提示する構成とするべく、処理結果を出力媒体(たとえば印刷用紙)に出力する画像形成部を設けてもよい。
For example, the computer system 900 includes a
コントローラ部901は、CPU912、読出専用の記憶部であるROM913、随時書込みおよび読出しが可能であるとともに揮発性の記憶部の一例であるRAM915、および不揮発性の記憶部の一例であるRAM(NVRAMと記述する)916を有している。
The
操作部903は、操作者による操作を受け付けたり、表示装置を具備し各種の情報を提示したりするためのものである。操作部903の指示入力装置としてはたとえば、操作パネルの操作キーを利用してもよいし、キーボードやマウスなどを利用してもよい。操作部903の表示装置としてはたとえば、たとえば、操作パネルを利用してもよいし、CRTやLCDなどでなるその他のディスプレイ部を利用してもよい。なお、表示面上にタッチパネルを有するディスプレイ部とすることで、表示だけでなく、指先やペンなどで情報を入力する構成としてもよい。 The operation unit 903 is for accepting an operation by an operator or for providing various types of information with a display device. As an instruction input device of the operation unit 903, for example, an operation key on the operation panel may be used, or a keyboard, a mouse, or the like may be used. As a display device of the operation unit 903, for example, an operation panel may be used, or another display unit such as a CRT or LCD may be used. In addition, by setting it as the display part which has a touchscreen on a display surface, it is good also as a structure which inputs information not only with a display but with a fingertip or a pen.
インタフェース部909としては、処理データや制御データの転送経路であるシステムバス991の他、たとえば、ネットワークとの間の通信データの受け渡しを仲介する通信IF部999を有している。通信IF部999は、インターネット、LAN、WANなどの外部のネットワーク網に接続されることにより、他のコンピュータシステム900とデータ送受信を行なう。これにより、予め定められた分割法を適用して、複数のコンピュータシステム900の協働処理による並列処理を実行することで、解析時間を短縮する。インタフェース部909は、図示しないがこの他にもたとえば、画像形成部や他のプリンタとのインタフェース機能をなすプリンタIF部などを備える。
The interface unit 909 includes, for example, a communication IF
このような構成により、操作部903を介した操作者による指令にて、粒子挙動解析方法を実行するプログラムが記憶されているCD−ROMなどの読取可能な記録媒体からRAM915に粒子挙動解析プログラムがインストールされ、また操作部903を介した操作者による指令や自動処理にて粒子挙動解析プログラムが起動される。
With such a configuration, the particle behavior analysis program is stored in the
CPU912は、システムバス991を介してシステム全体の制御を行ない、粒子挙動解析プログラムに従って粒子挙動解析方法に伴う計算処理を行なう。ROM913は、CPU912の制御プログラムなどを格納する。RAM915は、SRAMやフラッシュメモリなどで構成され、プログラム制御変数や各種処理のためのデータなどを格納する。また、RAM915は、アプリケーションプログラムに従って演算して得たデータや外部から取得したデータなどを一時的に格納する領域を含んでいる。処理結果はRAM915やハードディスクなどの記憶装置に格納され、また、処理結果の情報などが操作パネルやCRTやLCDなどの表示装置に出力される。
The
なお、ここでは、粒子挙動解析装置202の制御構成をコンピュータにてソフトウェア上で実現する構成例で説明しているが、本実施形態の粒子挙動解析を実現するための制御構成の各部(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ることができ、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、組合せの態様に応じて分散してインストールされる。 Here, the control configuration of the particle behavior analysis apparatus 202 is described as a configuration example that is realized by software on a computer. However, each part (functional block) of the control configuration for realizing the particle behavior analysis of the present embodiment. The specific means (including the above) can be hardware, software, communication means, a combination thereof, and other means, and this is obvious to those skilled in the art. Moreover, the functional blocks may be combined and integrated into one functional block. Also, software that causes a computer to execute program processing is installed in a distributed manner according to the combination.
たとえば、粒子挙動解析処理のための各機能部分の全ての処理をソフトウェアで行なうのではなく、これら機能部分の一部を専用のハードウェアにて行なう処理回路908を設けてもよい。ソフトウェアで行なう仕組みは、並列処理や連続処理に柔軟に対処し得るものの、その処理が複雑になるに連れ、処理時間が長くなるため、処理速度の低下が問題となる。これに対して、ハードウェア処理回路で構築すると、処理が複雑であっても、処理速度の低下を防ぐことができ、高いスループットを得ることができる高速化を図ったアクセラレータシステムが構築される。
For example, a
たとえば、処理回路908としては、それぞれ図3や図5に示したデータ処理部230を構成する、データ受付部232に相当するデータ受付部908a、数値演算処理部234に相当する数値演算処理部908b、出力データ処理部236に相当する出力データ処理部908cなどをハードウェアで構成するとよい。また、セル法の適用に当たってメモリ使用量を削減するための機能部である解析対象小領域設定部260に相当する解析対象小領域設定部908dや解析領域分割部280に相当する解析領域分割部908eをハードウェアで構成してもよい。また、全体を統括する主粒子挙動解析装置202aを構成する場合であれば、図3や図5に示した分割処理部250に相当する分割処理部908xをハードウェアで構成するとよい。
For example, as the
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。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various changes or improvements can be added to the above-described embodiment without departing from the gist of the invention, and embodiments to which such changes or improvements are added are also included in the technical scope of the present invention.
また、前記の実施形態は、クレーム(請求項)にかか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。 Further, the above embodiments do not limit the invention according to the claims (claims), and all combinations of features described in the embodiments are not necessarily essential to the solution means of the invention. Absent. The embodiments described above include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. Even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, as long as an effect is obtained, a configuration from which these some constituent requirements are deleted can be extracted as an invention.
セル法を適用するに当たってメモリ使用量を低減する前記実施形態の仕組みは、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、現像装置40における攪拌プロセスや現像プロセス、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。 The mechanism of the above-described embodiment for reducing the amount of memory used when applying the cell method is also applied to, for example, a transfer process in an electrophotographic transfer device, a stirring process or a development process in a developing device 40, and a cleaning process in a cleaning device. You can do it. Moreover, you may apply similarly to the simulation of the system which handles all particle | grains (powder) irrespective of a particle | grain kind and action force. Other than the electrophotographic method, the present invention may be applied to rock fall simulation of rocks, powder flow simulation in a hopper, powder flow simulation in a pharmaceutical preparation device, and the like.
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、140…現像ロール、200…粒子挙動解析システム、202…粒子挙動解析装置、202a…主粒子挙動解析装置、202b…副粒子挙動解析装置、208…ネットワーク、208a…ネットワーク管理装置、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、234…数値演算処理部(粒子挙動計算部)、236…出力データ処理部、238…データ記憶部、240…情報提示部、250…分割処理部、260…解析対象小領域設定部、262…解析対象外小領域特定部、264…変更受付部、266…手動領域設定受付部、270…解析領域情報提示部、280…解析領域分割部、900…コンピュータシステム
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記粒子挙動計算部での計算処理過程で使用されるデータを記憶する記憶部と、
前記解析領域を分割した各小領域の内、粒子が移動し得ない非移動領域に該当する小領域である除外小領域を除いた分を解析対象小領域に設定し、この解析対象小領域について粒子と小領域の対応情報を作成して粒子の挙動を計算するように前記粒子挙動計算部に指示する解析対象小領域設定部と、
を備えた粒子挙動解析装置。 A particle behavior calculation unit for calculating the behavior of particles contained in each of the small regions divided into a plurality of small regions for the analysis region that is the target region of particle behavior analysis;
A storage unit for storing data used in the calculation process in the particle behavior calculation unit;
Of the small areas obtained by dividing the analysis area, the amount excluding the excluded small area corresponding to the non-moving area where particles cannot move is set as the small area to be analyzed. An analysis target small region setting unit that instructs the particle behavior calculation unit to create the correspondence information of particles and small regions and calculate the behavior of particles;
Particle behavior analysis device equipped with.
を有する請求項1に記載の粒子挙動解析装置。 The analysis target small region setting unit takes in moving boundary specifying information that can specify a boundary where particles move, and determines whether or not there is a non-moving region in the analysis region based on the moving boundary specifying information. The particle behavior analysis apparatus according to claim 1, further comprising: a non-analysis target small region specifying unit that excludes a small region corresponding to the non-moving region from the analysis target when there is a non-moving region.
前記解析対象外小領域特定部は、判定対象となる小領域の一部が前記非移動領域に含まれるが残りは前記非移動領域に含まれないときには、前記判定条件に基づいて、当該小領域を解析対象から除外するか否かを判定する
請求項2に記載の粒子挙動解析装置。 When a part of the small area is included in the non-moving area but the rest is not included in the non-moving area, a determination condition for determining whether to exclude the small area from the analysis target is defined,
The non-analysis target small area specifying unit, when a part of the small area to be determined is included in the non-moving area but the rest is not included in the non-moving area, based on the determination condition, The particle behavior analysis apparatus according to claim 2, wherein it is determined whether or not to be excluded from the analysis target.
請求項3に記載の粒子挙動解析装置。 The particle behavior analysis device according to claim 3, wherein the determination condition is whether or not an area ratio of the non-moving region to the small region exceeds a threshold value.
をさらに備えた請求項3または4に記載の粒子挙動解析装置。 The particle behavior analysis apparatus according to claim 3, further comprising a change receiving unit that receives a change in the determination condition.
一部が前記非移動領域に含まれるが残りは前記非移動領域に含まれない小領域について、その小領域を解析対象から除外するか否かの指示を受け付ける領域設定受付部を有し、
前記領域設定受付部が受け付けた指示に従って当該小領域を解析対象から除外するか否かを決定する
請求項1〜5の内の何れか一項に記載の粒子挙動解析装置。 The analysis target small region setting unit includes:
An area setting receiving unit that receives an instruction as to whether or not to exclude a small area from the analysis target for a small area that is partly included in the non-moving area but the rest is not included in the non-moving area;
The particle behavior analysis apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein whether or not to exclude the small region from the analysis target is determined according to an instruction received by the region setting reception unit.
をさらに備えた請求項1〜6の内の何れか一項に記載の粒子挙動解析装置。 The particle behavior analysis apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising an analysis region information presentation unit that presents information on the excluded small region and / or the analysis target small region.
前記解析領域分割部により分割された各分割解析領域について複数の小領域に分割された各小領域内に含まれる粒子の挙動をそれぞれ計算する粒子挙動計算部と、
前記粒子挙動計算部での計算処理過程で使用されるデータを記憶する記憶部と、
を備えた粒子挙動解析装置。 An analysis region dividing unit that divides an analysis region, which is a target region of particle behavior analysis, into a plurality of regions;
A particle behavior calculation unit for calculating the behavior of particles included in each small region divided into a plurality of small regions for each divided analysis region divided by the analysis region dividing unit;
A storage unit for storing data used in the calculation process in the particle behavior calculation unit;
Particle behavior analysis device equipped with.
請求項9に記載の粒子挙動解析装置。 The analysis region dividing unit determines the analysis region based on information on a non-moving region where particles cannot move, so that each divided analysis region does not include the non-moving region. The particle behavior analysis device according to claim 9, wherein the particle behavior analysis device is divided into a plurality of regions.
前記解析領域を分割した各小領域の内、粒子が移動し得ない非移動領域に該当する小領域である除外小領域を除いた分を解析対象小領域に設定し、この解析対象小領域について粒子と小領域の対応情報を作成して粒子の挙動を計算するように前記粒子挙動計算部に指示する解析対象小領域設定部と、
してコンピュータを機能させるプログラム。 A particle behavior calculation unit for calculating the behavior of particles included in each of the small regions divided into a plurality of small regions with respect to the analysis region that is the target region of the particle behavior analysis;
Of the small areas obtained by dividing the analysis area, a portion excluding the excluded small area corresponding to the non-moving area where particles cannot move is set as the small area to be analyzed. An analysis target small region setting unit that instructs the particle behavior calculation unit to create the correspondence information of particles and small regions and calculate the behavior of particles;
Program that causes the computer to function.
前記解析領域分割部により分割された各分割解析領域について複数の小領域に分割された各小領域内に含まれる粒子の挙動をそれぞれ計算する粒子挙動計算部と、
してコンピュータを機能させるプログラム。 An analysis region dividing unit that divides an analysis region, which is a target region of particle behavior analysis, into a plurality of regions;
A particle behavior calculation unit for calculating the behavior of particles included in each small region divided into a plurality of small regions for each divided analysis region divided by the analysis region dividing unit;
Program that causes the computer to function.
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|---|---|---|---|---|
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