JP2006172207A - 粒子挙動解析結果表示装置及び粒子挙動解析結果表示方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】粒子が移動する空間を領域に区切って、領域の境界で周期境界条件を設定して粒子の挙動を解析した結果を表示する粒子挙動解析結果表示方法であって、粒子の挙動の解析結果を表示装置に表示する表示工程と、領域を所定数連結して表示装置に表示するとともに、連結された複数の領域内の粒子の挙動を表示装置に表示する表示制御工程とを具備する。
【選択図】 図4
Description
粉体工学学会編、粉体シミュレーション入門P48,P68(1998)
以下に、本発明の第1の実施形態について説明する。本実施形態では、2次元断面内における粒子や部材を基に、直角座標系の1つの軸に対して周期境界条件を付加した場合の粒子挙動解析の結果表示を例に説明する。
(1)まず、周期境界条件の設定部101において、周期境界ベクトルを設定し、周期境界写像データ格納部201eに格納する(ステップS301)。これは、計算結果データ201bに格納された周期境界条件データをもとに、得られる周期境界ベクトルとして定義する。
(2)次に、表示する領域番号の最小値Nmin、最大値Nmaxを設定し、表示する領域番号データ格納部201dに格納する(ステップS302)。
(3)次に、粒子挙動表示部102において、表示する時刻を設定し、現在の表示時刻データ格納部201cに格納する(ステップS303)。
(4)次に、表示する領域番号nをカウントし、表示する領域番号データ格納部201dに格納する(ステップS304)。1回目のカウントでは表示する領域番号の最小値NNminを設定する。
(5)次に、粒子番号mをカウントし(ステップS305)、表示粒子データ格納部201fに格納する。さらに、領域nにおける粒子mの座標を式(1)で求め、表示粒子データ格納部201fに格納する(ステップS306)。
ここで、領域0の座標は、粒子挙動計算で得られた座標であり、計算結果データ格納部201bに格納されている。
(6)次に、(5)で求めた粒子の座標を用いて、粒子の表示を作成する(ステップS307)。
(7)(5)〜(6)の処理を全ての粒子に対して行うことにより(ステップS308)、全粒子の表示作成が終了する。
(8)次に、構造物番号kをカウントし、表示構造物データ格納部201gに格納する(ステップS309)。さらに、領域nにおける構造物kの座標を式(1)で求め、構造物を表すベクトル値などのデータとともに、表示構造物データ格納部201gに格納する(ステップS310)。ここで、表示構造物の座標とは、構造物を構成する点などの座標を表す。
(9)次に、(8)で求めた構造物データを用いて、構造物の表示を作成する(ステップS311)。
(10)(8)〜(9)の処理を全ての構造物に対して行うことにより(ステップS312)、全構造物の表示作成が終了する。
(11)(4)〜(10)の処理を、設定した全ての領域番号n(Nmin≦n≦Nmax)に対して行うことにより(ステップS313)、設定された全周期境界領域に対する表示が終了する。
図16(b)は円筒座標系の周方向に周期境界条件を付加した場合であり、周方向に角度θの領域を切り出して粒子挙動計算を実行した結果に対して、3周期を表示した場合を示している。ここで、1603と1604は周期境界面を、1605は周期境界条件における中心座標を表している。また、図には表記されていないが、図面に対して垂直方向な回転ベクトルが定義されているとする。このとき、粒子や部材の座標は、回転中心座標と回転ベクトル、及び領域番号n、回転角度θをもとに、回転写像を用いることによって求めることができる。
以下では、本実施形態の具体的な適用例の1つとして、電子写真装置における現像剤挙動解析に本実施形態の手法を適用した場合について説明する。
第1の実施形態では、計算で用いた周期境界領域を連結して表示することにより、計算で設定した周期境界領域の大きさによらず、実際の現象に対応した全体系の粒子の挙動を表示することができる。しかし、第1の実施形態では、各粒子を識別することが難しいため、1つの粒子に着目したとき、その粒子が周期境界面を通過したかどうかを目視で確認することは難しい。また、各粒子がどのくらいの距離を搬送されたかを、視覚的に把握することは難しい。
(1)まず、周期境界ベクトルを設定し、周期境界写像データ格納部201eに格納する(ステップS301)。これは、計算結果データ格納部201bに格納された周期境界条件データを用いて定義することとする。
(2)次に、周期境界通過回数テーブル格納部601の全てのテーブルに0を格納する(ステップS701)。
(3)次に、時刻を計算開始時刻に設定する(ステップS702)。
(4)次に、時刻iをカウントし、通過判定時の時刻データ格納部602に格納する(ステップS703)。
(5)次に、粒子番号mをカウントし(ステップS305)、表示粒子データ格納部201fに格納する。
(6)次に、粒子mの時刻iの座標と、時刻i−1の座標をもとに、粒子mの変位ベクトルUを求め、粒子の変位ベクトルデータ格納部603に格納する(ステップS704)。(7)次に、(6)で求めた粒子mの変位ベクトルUと、周期境界ベクトルBをもとに、粒子mが周期境界面を通過したかどうかを判定し、通過回数増減値を求める(ステップS705)。なお、通過回数増減値とは、2つの周期境界面のどちらを通過したかを表す値であり、周期境界ベクトルと同じ向きにある周期境界面では+1、逆方向にある周期境界面では−1、通過していない場合には0とする。
(8)(5)〜(7)の処理を全ての粒子に対して行うことにより(ステップS308)、時刻iにおける全粒子の周期境界通過回数テーブルが作成される。
(9)(4)〜(8)の処理を、粒子挙動計算の全ての時刻に対して行うことにより(ステップS707)、全時刻における全粒子の周期境界通過回数テーブルが完成する。
また、どちらの周期境界領域から流入したかの判定では、1ステップ時間内の粒子の移動ベクトルをもとに、移動ベクトルと逆方向にある周期境界領域から流入してきたとする。具体的には、周期境界ベクトルBと変位ベクトルUが同じ方向を向いている場合(B・U>0:ただし、この式におけるB、Uはベクトルを表わす)、粒子は周期境界ベクトルと反対方向にある周期境界領域から流入したとし、逆方向を向いている場合(B・U<0 )、粒子は周期境界ベクトルの方向にある周期境界領域から流入したとする。
(1)表示する領域番号の最小値Nmin、最大値Nmaxを設定し、表示する領域番号データ格納部201dに格納する(ステップS302)。
(2)次に、表示する粒子の属性データを設定し、粒子属性データ格納部604に格納する(ステップS1001)。表示粒子の属性データとは、表示する粒子ごとに定義した色や印(記号)などの属性データであり、ここでは計算開始時刻に存在する周期境界領域に応じた色を粒子色として定義する。
(3)次に、表示する時刻を設定し、現在の表示時刻データ格納部201cに格納する(ステップS303)。
(4)次に、表示する領域番号nをカウントし、表示する領域番号データ格納部201dに格納する(ステップS304)。1回目のカウントでは表示する領域番号の最小値Nminを用いる。
(5)次に、粒子番号mをカウントし(ステップS305)、表示粒子データ格納部201fに格納する。さらに、領域nにおける粒子mの座標を式(1)で求め、表示粒子データ格納部201fに格納する(ステップS306)。
(6)次に、周期境界通過回数テーブル601を元に、領域番号nにある粒子mが、計算開始時刻にどの周期境界領域にいたかを求め、表示粒子データ格納部201fに格納する(ステップS1002)。
(7)次に、粒子mの粒子表示属性データ、計算開始時刻にいた周期境界領域の番号、及び粒子mの座標を用いて、粒子の表示を作成する(ステップS1003)。
(8)(5)〜(7)の処理を全ての粒子に対して行うことにより(ステップS308)、全粒子の表示作成が終了する。
(9)次に、構造物番号kをカウントし、表示構造物データ格納部201gに格納する(ステップS309)。さらに、領域nにおける構造物kの座標を式(1)で求め、構造物を表すベクトル値などのデータとともに、表示構造物データ格納部201gに格納する(ステップS310)。ここで、表示構造物の座標とは、構造物を構成する点などの座標を表す。
(10)次に、(9)で求めた構造物データを用いて、構造物の表示を作成する(ステップS311)。
(11)(9)〜(10)の処理を全ての構造物に対して行うことにより(ステップS312)、全構造物の表示作成が終了する。
(12)(4)〜(11)の処理を、設定した全ての領域番号n(Nmin≦n≦Nmax)に対して行うことにより(ステップS313)、設定された全周期境界領域に対する表示が終了する。
第3の実施形態では、第2の実施形態で計算した周期境界通過回数テーブルを用いて、着目した粒子の挙動を表示する場合について説明する。
(1)表示する領域番号の最小値Nmin、最大値Nmaxを設定し、表示する領域番号データ格納部201dに格納する(ステップS302)。
(2)次に、表示する時刻を設定し、現在の表示時刻データ格納部201cに格納する(ステップS303)。
(3)次に、粒子番号mをカウントし(ステップS305)、表示粒子データ格納部201fに格納する。
(4)次に、周期境界通過回数テーブル601を元に、時刻iで粒子mがどの周期境界領域にいるかを求め(ステップS1201)、その領域番号をもとに式(1)を用いて得られる粒子mの座標を表示粒子データ格納部201fに格納する(ステップS1202)。
(5)次に、(4)で求めた粒子の座標を用いて、粒子の表示を作成する(ステップS307)。
(7)(3)〜(5)の処理を全ての粒子に対して行うことにより(ステップS308)、全粒子の表示作成が終了する。
(8)次に、表示する領域番号nをカウントし、表示する領域番号データ格納部201dに格納する(ステップS304)。1回目のカウントでは表示する領域番号の最小値Nminを用いる。
(9)次に、構造物番号kをカウントし、表示構造物データ格納部201gに格納する(ステップS309)。さらに、領域nにおける構造物kの座標を式(1)で求め、構造物を表すベクトル値などのデータとともに、表示構造物データ格納部201gに格納する(ステップS310)。
(10)次に、(9)で求めた構造物データを用いて、構造物の表示を作成する(ステップS311)。
(11)(9)〜(10)の処理を全ての構造物に対して行うことにより(ステップS312)、全構造物の表示作成が終了する。
(12)(8)〜(11)の処理を、設定した全ての領域番号n(Nmin≦n≦Nmax)に対して行うことにより(ステップS313)、設定された全周期境界領域に対する表示が終了する。
ここで、時刻iと時刻i−1の粒子の座標は、式(1)で求める。
なお、本発明の目的は、各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
200 CPU
201 RAM
202 表示装置
203 入力部
204 外部記憶装置
205 バス
Claims (8)
- 粒子が移動する空間をある領域に区切って、該領域の境界において周期境界条件を設定し、粒子の挙動を解析して表示する粒子挙動解析結果表示装置であって、
前記周期境界条件を設定する設定手段と、
前記粒子の挙動の解析結果を表示する表示手段と、
前記周期境界条件に基づいて前記粒子の挙動を解析し、前記表示手段に表示する制御手段とを有し、
前記表示手段は、前記領域を所定数連結して表示するとともに、前記連結された領域内の粒子の挙動表示することを特徴とする粒子挙動解析結果表示装置。 - 前記制御手段は、前記領域の境界を粒子が通過した回数をカウントし、そのカウント結果に基づいて、粒子の挙動を表示することを特徴とする請求項1に記載の粒子挙動解析結果表示装置。
- 潜像が形成された担持体表面上に現像剤によって可視像を形成するための電子写真装置に内包される粒子状の現像剤の挙動の解析結果を表示することを特徴とする請求項1に記載の粒子挙動解析結果表示装置。
- 粒子が移動する空間をある領域に区切って、該領域の境界において周期境界条件を設定し、粒子の挙動を解析して表示する粒子挙動解析結果表示方法であって、
前記周期境界条件を設定する設定工程と、
前記周期境界条件に基づいて前記粒子の挙動を解析する工程と、
前記解析結果を前記領域を所定数連結して表示するとともに、前記連結された領域内の粒子の挙動を表示する工程と、
を具備することを特徴とする粒子挙動解析結果表示方法。 - 前記表示工程では、前記領域の境界を粒子が通過した回数をカウントし、そのカウント結果に基づいて、粒子の挙動を表示することを特徴とする請求項4に記載の粒子挙動解析結果表示方法。
- 潜像が形成された担持体表面上に現像剤によって可視像を形成するための電子写真装置に内包される粒子状の現像剤の挙動の解析結果を表示することを特徴とする請求項4に記載の粒子挙動解析結果表示方法。
- 請求項4乃至6のいずれか1項に記載の表示方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
- 請求項7に記載のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶したことを特徴とする記憶媒体。
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