JP2007193152A - 粒子挙動解析方法および粒子挙動解析装置並びにプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各粒子の磁気力、静電気力、接触力の各粒子間相互作用について、それぞれ各別の力マトリクスを用いて、特定プロセッサに分散して計算、特定プロセッサ間で通信し分散して計算した相互作用力の和を求め、各粒子の運動方程式を解いて位置座標を計算する(S110〜S114)。各粒子の位置座標を特定プロセッサに通信し、計算情報を更新する(S116)。所定の計算ステップに到達するまで、同様の処理を繰り返す(S118)。
【選択図】図6
Description
図1は、印刷装置(プリンタ)や複写装置(コピー機)などの画像形成装置に使用される現像装置100の一構成例を示す図である。
図2は、本発明に係る粒子挙動解析装置の一構成例である粒子挙動解析システムの第1実施形態を示すブロック図である。第1実施形態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。
図3は、本発明に係る粒子挙動解析装置の一構成例である粒子挙動解析システムの第2実施形態を示すブロック図である。第2実施形態の粒子挙動解析システム201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208(本構成例では特に第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200が、さらに、別のネットワーク209で接続されて構成されている点に特徴を有する。
図4は、各粒子挙動解析装置202の一構成例を示すブロック図である。ここでは、特に主粒子挙動解析装置202aについて示している。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などを利用してユーザに提示する情報提示部240とを備えている。
図5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。ここでは、パーソナルコンピュータなどの電子計算機を利用して、粒子挙動解析を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より現実的なハードウェア構成を示している。
図6〜図14は、本実施形態の粒子挙動解析処理において適用する力分割法(力マトリックスを用いたアルゴリズム)の並列化処理を説明する図である。ここで、図6は、力分割並列処理手順の一例を示したフローチャートである。
図15〜図18は、本実施形態の並列化処理と他の並列化処理の処理時間の違いを説明する図である。ここで、図15は、非特許文献3および特許文献1に記載の領域分割並列化処理における速度向上比を説明する図である。図16は、粒子分割法における通信対象のノード(プロセッサ)を説明する図である。図17は、粒子分割並列化処理と力分割並列化処理の演算時間(計算時間)と通信時間のノード数との関わりを説明する図である。図18は、本実施形態の力分割並列化処理の速度向上比を領域分割並列化処理との関係で示した比較図である。
図19は、本実施形態の粒子挙動解析処理において適用する力分割法(力マトリックスを用いたアルゴリズム)の並列化処理を説明するフローチャートである。ここで、図19は、力分割並列処理手順を、電子写真方式で使用される現像剤102(詳細にはキャリア粒子102aやトナー粒子102b)について、磁気相互作用、静電相互作用、あるいは機械的相互作用(接触力)をそれぞれ個別の力マトリックスを用いて解析処理する詳細手順の第1例(電子写真シミュレーションにおける並列処理例1)を示している。
図20は、本実施形態の粒子挙動解析処理において適用する力分割法(力マトリックスを用いたアルゴリズム)の並列化処理を説明するフローチャートである。ここで、図20は、力分割並列処理手順を、電子写真方式で使用される現像剤102(詳細にはキャリア粒子102aやトナー粒子102b)について、磁気相互作用、静電相互作用、あるいは機械的相互作用(接触力)をそれぞれ個別の力マトリックスを用いて解析処理する詳細手順の第2例(電子写真シミュレーションにおける並列処理例2)を示している。
図21は、本実施形態の粒子挙動解析処理において適用する力分割法(力マトリックスを用いたアルゴリズム)の並列化処理を説明するフローチャートである。ここで、図21は、力分割並列処理手順を、電子写真方式で使用される現像剤102(詳細にはキャリア粒子102aやトナー粒子102b)について、磁気相互作用、静電相互作用、あるいは機械的相互作用(接触力)をそれぞれ個別の力マトリックスを用いて解析処理する詳細手順の第3例(電子写真シミュレーションにおける並列処理例3)を示している。
Claims (9)
- ネットワーク接続された複数の計算装置を使用して、粒子に作用する他の物質との間での相互作用力を考慮して、前記粒子の挙動を解析する粒子挙動解析方法であって、
少なくとも2種類以上の相互作用力を考慮して、力マトリクスを使用した力分割並列化アルゴリズムを用いて、前記粒子の挙動を解析する
ことを特徴とする粒子挙動解析方法。 - ネットワーク接続された複数の計算装置を使用して、粒子に作用する他の物質との間での相互作用力を考慮して、前記粒子の挙動を解析する粒子挙動解析装置であって、
少なくとも2種類以上の相互作用力を考慮して、力マトリクスを使用した力分割並列化アルゴリズムを用いて、前記粒子の挙動を解析するデータ処理部
を備えたことを特徴とする粒子挙動解析装置。 - 前記データ処理部は、一方の粒子の挙動を解析するとともに、解析した前記一方の粒子の挙動に基づいて、前記一方の粒子と物性および/または粒径の異なる他方の粒子との相互作用を含めた該他方の粒子の挙動を解析する
ことを特徴とする請求項2に記載の粒子挙動解析装置。 - 前記データ処理部は、一方の前記力マトリクスを用いて前記粒子に作用する一方の相互作用力の総和値を求め、前記一方の力マトリクスとは異なる他方の前記力マトリクスを用いて当該粒子に作用する他方の相互作用力の総和値を求め、さらに前記一方の相互作用力の総和値と前記他方の相互作用力の総和値との和を取ることで、複数種類の相互作用力を考慮した当該粒子の挙動を解析する
ことを特徴とする請求項2に記載の粒子挙動解析装置。 - 前記データ処理部は、前記一方の相互作用力の総和値と前記他方の相互作用力の総和値とを、同一の前記計算装置を使用して順番に求める
ことを特徴とする請求項4に記載の粒子挙動解析装置。 - 前記データ処理部は、前記一方の相互作用力の総和値と前記他方の相互作用力の総和値とを、それぞれ異なる前記計算装置を使用して同時並行的に求める
ことを特徴とする請求項4に記載の粒子挙動解析装置。 - 前記データ処理部は、一方の前記粒子に作用する前記複数種類の相互作用力の総和値を求め、他方の前記粒子に作用する前記複数種類の相互作用力の総和値を求め、さらに前記一方の粒子に作用する前記複数種類の相互作用力の総和値と前記他方の粒子に作用する前記複数種類の相互作用力の総和値との和を取ることで、複数種類の相互作用力を考慮した複数種類の粒子の挙動を解析する
ことを特徴とする請求項4に記載の粒子挙動解析装置。 - 前記データ処理部は、前記一方の粒子に作用する前記複数種類の相互作用力の総和値と前記他方の粒子に作用する前記複数種類の相互作用力の総和値とを、それぞれ異なる前記計算装置を使用して同時並行的に求める
ことを特徴とする請求項7に記載の粒子挙動解析装置。 - ネットワーク接続された複数の計算装置を使用して、力マトリクスを使用した力分割並列化アルゴリズムを用いて、粒子に作用する他の物質との間での相互作用力を考慮して前記粒子の挙動を解析するためのプログラムであって、
前記複数の計算装置に、
一方の前記力マトリクスを用いて前記粒子に作用する一方の相互作用力の総和値を求める一方の総和値算出手順と、
前記一方の力マトリクスとは異なる他方の前記力マトリクスを用いて当該粒子に作用する他方の相互作用力の総和値を求める他方の総和値算出手順と、
前記一方の総和値算出手順により求められた前記一方の相互作用力の総和値と前記他方の総和値算出手順により求められた前記他方の相互作用力の総和値との和である全総和値を求める全総和値算出手順と、
前記全総和値算出手順により求められた前記全総和値を用いて複数種類の相互作用力を考慮した当該粒子の挙動を示す運動方程式を解いて当該粒子の位置を計算する位置計算手順と
を実行させることを特徴とする粒子挙動解析用のプログラム。
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