JP4725320B2 - Simulation apparatus and simulation method, image forming apparatus and image forming method, and computer program - Google Patents

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Description

本発明は、トナーの現像、トナー像の転写などの各プロセスを含む電子写真プロセスにより形成される画像の品質を解析するシミュレーション装置及びシミュレーション方法、画像形成装置及び画像形成方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、電子写真プロセスを複数のサブシステムに分けて、サブシステム毎にシミュレーション計算を行ない、各シミュレーション結果を統合することによって正確な画像予測を行なうシミュレーション装置及びシミュレーション方法、画像形成装置及び画像形成方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。   The present invention relates to a simulation apparatus and simulation method, an image forming apparatus and an image forming method, and a computer program for analyzing the quality of an image formed by an electrophotographic process including processes such as toner development and toner image transfer. In particular, a simulation apparatus, a simulation method, an image forming apparatus, and an image that perform accurate image prediction by dividing the electrophotographic process into a plurality of subsystems, performing simulation calculation for each subsystem, and integrating the simulation results. The present invention relates to a forming method and a computer program.

さらに詳しくは、本発明は、現像や転写などの各サブシステムで行なわれる処理若しくは現象を表現するモデル式に含まれる未知の係数をサブシステムの入出力特性に基づいて補間してシミュレーション計算を行なうシミュレーション装置及びシミュレーション方法、画像形成装置及び画像形成方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、サブシステムの入出力特性を測定する際の誤差の要因を排除して、より精度の高いモデル式を用いてシミュレーション計算を行なうシミュレーション装置及びシミュレーション方法、画像形成装置及び画像形成方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。   More specifically, the present invention performs simulation calculation by interpolating unknown coefficients included in a model expression expressing processing or phenomenon performed in each subsystem such as development and transfer based on input / output characteristics of the subsystem. The present invention relates to a simulation apparatus and a simulation method, an image forming apparatus and an image forming method, and a computer program, and in particular, eliminates an error factor when measuring the input / output characteristics of a subsystem and uses a more accurate model formula. The present invention relates to a simulation apparatus and a simulation method for performing simulation calculation, an image forming apparatus and an image forming method, and a computer program.

電子写真プロセスを用いた複写機やファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置は、高速、高画質といった特徴を持ち、広範に普及している。また、オフィス業務の効率化やニーズの多様化により、最近でもなお電子写真プロセス技術の性能向上への要求は高い。   2. Description of the Related Art Image forming apparatuses such as copying machines, facsimile machines, and printers using an electrophotographic process have features such as high speed and high image quality, and are widely used. In addition, due to the efficiency of office work and diversification of needs, there is still a high demand for improving the performance of electrophotographic process technology.

また、情報技術の発展に伴い、電子写真プロセスの設計や開発においても、数値解析技術が盛んに採り入れられている。すなわち、電子写真プロセスをシミュレーション計算することで、現実に試作機を製作して画像形成実験を行なうことなく電子写真画像の数値的な再現すなわち出力画像を予測することができ、この予測画像を基に、画像形成装置全体の評価を行なったり、画質調整を高い精度で行なったりすることができる。   In addition, along with the development of information technology, numerical analysis technology has been actively adopted in the design and development of electrophotographic processes. In other words, by performing a simulation calculation of the electrophotographic process, it is possible to predict the numerical reproduction of the electrophotographic image, that is, the output image without actually producing a prototype and performing an image formation experiment. In addition, the entire image forming apparatus can be evaluated, and image quality adjustment can be performed with high accuracy.

電子写真プロセスは、電子写真感光体に対する帯電及びスキャンした原稿イメージの露光、感光体表面の静電潜像へのトナー重畳すなわち現像、転写体へのトナー転写、転写したトナーの定着など複数の工程からなる。このようなシステムのシミュレーションを単一のシミュレータで行なおうとすると、装置が巨大化して現実的でなくなる。そこで、例えば露光・帯電、現像、転写、定着などのサブシステム毎にシミュレーションをモジュール化し、各シミュレーション・モジュールからのシミュレーション結果を統合する手法が考えられている。   The electrophotographic process includes a plurality of steps such as charging of an electrophotographic photosensitive member and exposure of a scanned original image, superposition of toner on an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive member, development, transfer of toner to a transfer member, and fixing of transferred toner. Consists of. If the simulation of such a system is performed with a single simulator, the apparatus becomes huge and unrealistic. In view of this, for example, a method is considered in which simulations are modularized for each subsystem such as exposure / charging, development, transfer, and fixing, and simulation results from each simulation module are integrated.

電子写真プロセスの露光、潜像、現像、転写などの各サブシステムで行なわれる処理若しくは現象はそれぞれモデル式で表現される。モデル式には、未知数となる係数が含まれるが、これらはサブシステムの入出力特性に基づいて補間すなわち決定することができる。   Processes or phenomena performed in each subsystem such as exposure, latent image, development, and transfer in the electrophotographic process are expressed by model equations. The model formula includes unknown coefficients, which can be interpolated or determined based on the input / output characteristics of the subsystem.

例えば、露光、潜像、現像、転写などのサブシステム毎に入出力特性を実験により測定し、モデル式にフィッティングする手法が提案されている(例えば、非特許文献1を参照のこと)。このシミュレーション手法によれば、簡易なモデル式を用いることができることから、計算時間が短いというメリットがある。   For example, a method has been proposed in which input / output characteristics are experimentally measured for each subsystem such as exposure, latent image, development, transfer, etc., and fitted to a model equation (see, for example, Non-Patent Document 1). According to this simulation method, since a simple model formula can be used, there is an advantage that the calculation time is short.

現像プロセスにおいて感光体上の静電潜像に現像されるトナー量は、現像部電界Eに比例する。ソリッド画像(全面ベタ)を考えた場合、現像部電界Eは感光体上の画像部潜像電位Vimgと現像バイアス電位Vbiasの電位差に比例する。このときの現像トナー量DMAは次式で表される。 The amount of toner developed into the electrostatic latent image on the photoreceptor in the development process is proportional to the developing portion electric field E. When considering a solid image (solid surface), the developing portion electric field E is proportional to the potential difference between the image portion latent image potential V img and the developing bias potential V bias on the photosensitive member. The developing toner amount DMA at this time is expressed by the following equation.

DMA=A1(Vimg−Vbias)+A2 DMA = A1 (V img −V bias ) + A2

上式において係数A1及びA2は、トナー濃度やトナー帯電量、感光体と現像ローラの空隙、現像ローラと感光体の回転速度によって決定される。これらの係数は、製作された画像形成装置(若しくは実験装置)上でそれぞれの条件を変化させて実験を行ない、画像部潜像電位を変化させたときの現像トナー量を測定することで求めることができる。すなわち、プロセスを表現するモデル式を、試作機などを用いて測定される実験データで補間した式で簡易に表すことで、シミュレーション計算を高速化することができる。   In the above equation, the coefficients A1 and A2 are determined by the toner density, the toner charge amount, the gap between the photosensitive member and the developing roller, and the rotational speed of the developing roller and the photosensitive member. These coefficients are obtained by performing experiments on the manufactured image forming apparatus (or experimental apparatus) while changing the respective conditions, and measuring the developing toner amount when the image portion latent image potential is changed. Can do. That is, the simulation calculation can be speeded up by simply expressing the model expression expressing the process by an expression interpolated with experimental data measured using a prototype or the like.

図11には、現像剤のトナー濃度Tcを6%、8%、10%と変化させて、潜像電位に対する現像トナー量DMAを測定した実験結果の一例を示している。感光体上に付着したトナー量を測定する方法として、既知面積の静電潜像にトナーを現像させ、粘着性のあるテープにトナーを付着させて付着前後のテープ重量差から現像トナー量を測定する方法が挙げられる。ところが、この方法では、テープの帯電や吸湿が時間により変化することから、現像トナー量が少ない領域では測定時の誤差が大きくなる。図11に示した実験結果では、現像トナー量が多い領域ではトナー濃度Tcに応じた結果となっているが、現像トナー量が少ないときに測定誤差の影響からバラツキが大きくなっていることが判る。 FIG. 11 shows an example of an experimental result in which the developing toner amount DMA with respect to the latent image potential is measured by changing the toner density Tc of the developer to 6%, 8%, and 10%. As a method of measuring the amount of toner adhering to the photoreceptor, the toner is developed on an electrostatic latent image of a known area, the toner is adhered to an adhesive tape, and the amount of developed toner is measured from the difference in tape weight before and after the adhesion. The method of doing is mentioned. However, in this method, since charging and moisture absorption of the tape change with time, an error in measurement becomes large in an area where the amount of developing toner is small. In the experimental result shown in FIG. 11, the result according to the toner density Tc is obtained in the region where the amount of the developing toner is large, but when the amount of the developing toner is small, the variation is large due to the influence of the measurement error. I understand.

このように、実験によるトナー量測定値からプロセスのモデル式上の係数A1並びにA2を決める場合、このような測定誤差の影響を受けるため、モデル式の精度が低下する。特に現像トナー量が少ない領域では測定誤差の影響が大きく、現像が開始される電位が大きくばらついてしまう。このようなモデル式を用いてカラー画像形成で重要なハーフトーン画像のハイライト部(低濃度部)の階調再現シミュレーションを行なうと、実際のプロセスと大きな差が生じてしまう問題がある。   As described above, when the coefficients A1 and A2 on the process model equation are determined from the measured toner amount, the accuracy of the model equation is lowered due to the influence of such a measurement error. Particularly in a region where the amount of developing toner is small, the influence of measurement error is large, and the potential at which development is started varies greatly. When a tone reproduction simulation of a highlight portion (low density portion) of a halftone image important in color image formation is performed using such a model formula, there is a problem that a large difference from an actual process occurs.

また、転写プロセスでは、トナー像の飛び散りを画像周波数伝達関数として取扱う手法が用いられている。画像周波数伝達関数MTFは、実際に画像周波数の異なるラダー画像の現像トナー像と転写トナー像を形成し、それぞれのコントラストを測定する実験を行ない、コントラストの比から画像周波数毎のコントラスト伝達量を決定し、周波数毎の点をスプラインなどの補間法により決定することにより求めることができる。   In the transfer process, a method of handling the scattering of the toner image as an image frequency transfer function is used. The image frequency transfer function MTF actually forms a development toner image and a transfer toner image of ladder images with different image frequencies, conducts experiments to measure the respective contrasts, and determines the contrast transfer amount for each image frequency from the contrast ratio. Then, it can be obtained by determining a point for each frequency by an interpolation method such as a spline.

図12には、画像周波数の異なるラダー画像の現像トナー像と転写トナー像を形成し、コントラストを測定し、コントラストの比から画像周波数毎のコントラスト伝達量を求めた実験結果の一例を示している。この場合、感光体上に現像されたラダー画像のトナー像のラダー間に付着した逆極性のトナーによりコントラスト測定に誤差が発生するため、モデル式の精度が低下してしまう。特に、画像周波数が高いラダー画像ではラダー間の間隔が狭いため、このような測定誤差の影響が大きくなる。図12に示した例では、画像周波数伝達関数の高周波成分では、形状がばらつき易くなり、コントラストがはっきり出なくなる。このようなモデル式を用いてシミュレーションを行なうと、転写の状態が実際のプロセスと大きな差が生じて問題となる。   FIG. 12 shows an example of an experimental result in which a development toner image and a transfer toner image of ladder images having different image frequencies are formed, the contrast is measured, and the contrast transmission amount for each image frequency is obtained from the contrast ratio. . In this case, an error occurs in the contrast measurement due to the reverse polarity toner adhering between the ladders of the toner image of the ladder image developed on the photoconductor, so that the accuracy of the model formula is lowered. In particular, in a ladder image having a high image frequency, since the interval between ladders is narrow, the influence of such a measurement error becomes large. In the example shown in FIG. 12, the shape tends to vary with the high frequency component of the image frequency transfer function, and the contrast is not clear. When a simulation is performed using such a model formula, there is a problem in that the transfer state greatly differs from the actual process.

房安、井上外著「デジタル複写機の電子写真プロセスシミュレーション」(電気学会静止器研究会資料(VOL.SA−99 NO.1−12,page65−69,1999)Bouyasu, Inoue, “Electrophotographic process simulation of digital copiers” (The Institute of Electrical Engineers of Japan, Institute of Static Equipment (VOL. SA-99 NO. 1-12, page 65-69, 1999)

本発明の目的は、電子写真プロセスを複数のサブシステムに分けて、サブシステム毎にシミュレーション計算を行ない、各シミュレーション結果を統合することによって正確な画像予測を行なうことができる、優れたシミュレーション装置及びシミュレーション方法、画像形成装置及び画像形成方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an excellent simulation apparatus capable of dividing an electrophotographic process into a plurality of subsystems, performing simulation calculation for each subsystem, and performing accurate image prediction by integrating each simulation result, and A simulation method, an image forming apparatus, an image forming method, and a computer program are provided.

本発明のさらなる目的は、現像や転写などの各サブシステムで行なわれる処理若しくは現象を表現するモデル式に含まれる未知の係数をサブシステムの入出力特性に基づいて補間して、より正確なシミュレーション計算を行なうことができる、優れたシミュレーション装置及びシミュレーション方法、画像形成装置及び画像形成方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。   A further object of the present invention is to perform more accurate simulation by interpolating unknown coefficients included in a model expression expressing processing or phenomenon performed in each subsystem such as development and transfer based on input / output characteristics of the subsystem. An object is to provide an excellent simulation apparatus and simulation method, an image forming apparatus and an image forming method, and a computer program capable of performing calculations.

本発明のさらなる目的は、サブシステムの入出力特性を測定する際の誤差の要因を排除して、より精度の高いモデル式を用いてシミュレーション計算を行なうことができる、優れたシミュレーション装置及びシミュレーション方法、画像形成装置及び画像形成方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。   A further object of the present invention is to provide an excellent simulation apparatus and simulation method capable of performing a simulation calculation using a more accurate model expression by eliminating an error factor when measuring input / output characteristics of a subsystem. An image forming apparatus, an image forming method, and a computer program are provided.

本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第1の側面は、多数の粒子の挙動により実現する複数のサブシステムからなるプロセスを数値解析するシミュレーション装置であって、サブシステムにおける入出力特性を、個別要素法を用いた粒子挙動解析により算出する入出力特性算出手段と、算出された入出力特性に基づいてサブシステムに関するモデル式中の係数を補間するモデル式形成手段と、モデル式を用いてサブシステムにおける現象を数値解析する数値解析手段を具備することを特徴とするシミュレーション装置である。   The present invention has been made in consideration of the above problems, and a first aspect thereof is a simulation apparatus for numerically analyzing a process including a plurality of subsystems realized by the behavior of a large number of particles. An input / output characteristic calculating means for calculating the input / output characteristics in the particle behavior analysis using the individual element method, and a model formula forming means for interpolating a coefficient in the model expression related to the subsystem based on the calculated input / output characteristics; A simulation apparatus comprising a numerical analysis means for numerically analyzing a phenomenon in a subsystem using a model formula.

本発明は、電子写真プロセスを始めとして、複数のサブシステムからなるプロセスの数値解析を行なうシミュレーション装置に関するが、具体的には、電子写真プロセスを複数のサブシステムに分けて、サブシステム毎にシミュレーション計算を行ない、各シミュレーション結果を統合して最終的な画像予測を行なう。   The present invention relates to a simulation apparatus that performs numerical analysis of a process including a plurality of subsystems including an electrophotographic process. Specifically, the electrophotographic process is divided into a plurality of subsystems, and simulation is performed for each subsystem. Calculation is performed, and the simulation results are integrated to perform final image prediction.

露光、潜像、現像、転写などの各サブシステムで行なわれる処理若しくは現象はそれぞれモデル式で表現される。モデル式には、未知数となる係数が含まれるが、これらはサブシステムの入出力特性に基づいて補間すなわち決定することができ、簡易なモデル式を用いることができることから、計算時間が短いというメリットがある。   Processes or phenomena performed in each subsystem such as exposure, latent image, development, and transfer are expressed by model equations. The model formula includes unknown coefficients, but these can be interpolated or determined based on the input / output characteristics of the subsystem, and a simple model formula can be used. There is.

例えば、露光、潜像、現像、転写などのサブシステム毎に入出力特性を実験により測定し、モデル式にフィッティングする手法があるが、この場合、試作機を製作する必要があることに加え、実験データの測定誤差の影響から、モデル式の精度が低下し、正確なシミュレーション結果を得られなくなるという問題がある。例えば、現像プロセスにおいて、潜像電位に対する現像トナー量を測定する際は現像トナー量が少ない領域では測定誤差の影響が大きくなり、また、画像周波数に対するコントラスト伝達量を測定する際には高周波数の領域で測定誤差の影響が大きくなる。   For example, there is a method of measuring input / output characteristics by experiment for each subsystem such as exposure, latent image, development, transfer, etc., and fitting it to a model formula. In this case, in addition to the need to manufacture a prototype, There is a problem that the accuracy of the model formula decreases due to the influence of measurement error of experimental data, and accurate simulation results cannot be obtained. For example, in the development process, when measuring the developing toner amount with respect to the latent image potential, the influence of the measurement error becomes large in a region where the developing toner amount is small, and when measuring the contrast transmission amount with respect to the image frequency, The influence of measurement error increases in the region.

そこで、本発明に係るシミュレーション装置では、個別要素法を用いた粒子挙動解析を用いてサブシステムの入出力特性を算出して、この算出結果に基づいてモデル式中の未知の係数を補間するようにした。   Therefore, in the simulation apparatus according to the present invention, the input / output characteristics of the subsystem are calculated using particle behavior analysis using the discrete element method, and unknown coefficients in the model formula are interpolated based on the calculation results. I made it.

このような場合、実験誤差や測定誤差の影響を受けることなく、モデル式に未知の係数をフィッティングすることができる。また、サブシステムの入出力特性を測定するための試作機を製作する必要がないことから、開発コストを削減できるとともに、開発期間を短縮することができる。   In such a case, an unknown coefficient can be fitted to the model formula without being affected by experimental errors or measurement errors. Further, since it is not necessary to manufacture a prototype for measuring the input / output characteristics of the subsystem, the development cost can be reduced and the development period can be shortened.

個別要素法は、すべての粒子に作用するさまざまな力(例えば、弾性力や粘性力などの接触による作用力、ファンデルワース力や鏡像力、液架橋力などの外力)を基に運動方程式を立てて、粒子毎の挙動を計算する粒子挙動解析法として既に知られている。個別要素法による粒子挙動解析は、無数の粒子からなる粉体の挙動をより現実に近い形で評価することができるというメリットがある反面、取り扱う粒子数が膨大になると計算量が増大するため、すべての粒子の計算を現実的な時間で行なうのは困難であるという問題がある。これに対し、本発明に係るシミュレーション装置では、個別要素法による粒子挙動解析は、サブシステムの入出力特性を測定する際にのみ適用し、その測定結果をモデル式にフィッティングした以降は通常の数値解析を行なうので、計算量の増大を抑制することができる。   The distinct element method is based on various forces acting on all particles (for example, acting force due to contact such as elastic force and viscous force, van der Worth force, mirror image force, external force such as liquid bridge force). This is already known as a particle behavior analysis method for calculating the behavior of each particle. Particle behavior analysis by the distinct element method has the merit that the behavior of powder consisting of countless particles can be evaluated in a more realistic manner, but the amount of calculation increases when the number of particles handled is enormous, There is a problem that it is difficult to calculate all particles in a realistic time. On the other hand, in the simulation apparatus according to the present invention, the particle behavior analysis by the individual element method is applied only when measuring the input / output characteristics of the subsystem, and after fitting the measurement result to the model formula, normal numerical values are used. Since the analysis is performed, an increase in calculation amount can be suppressed.

例えば、前記入出力特性算出手段は、個別要素法による現像及び転写プロセス解析モデルを用いて、トナー帯電量、感光体と現像ローラ間の空隙、現像ローラと感光体の回転速度を変化させたときの感光体表面上の現像トナー像を算出し、前記モデル式形成手段は、前記入出力特性算出手段により算出された現像トナー像を用いて、感光体の潜像電位を変化させたときの現像トナー量に関するモデル式を補間し、前記数値解析手段は、前記モデル式形成手段により作成されたモデル式を用いて、感光体の潜像電位を変化させたときの現像トナー量を算出することができる。   For example, when the input / output characteristic calculation means changes the toner charge amount, the gap between the photosensitive member and the developing roller, and the rotation speed of the developing roller and the photosensitive member using a development and transfer process analysis model based on the individual element method. The developed toner image on the surface of the photosensitive member is calculated, and the model formula forming unit uses the developed toner image calculated by the input / output characteristic calculating unit to develop the latent image potential of the photosensitive member. The numerical analysis means interpolates a model expression relating to the toner amount, and uses the model expression created by the model expression forming means to calculate the developing toner amount when the latent image potential of the photosensitive member is changed. it can.

このような場合、現像トナー量が少ない領域においても測定誤差の影響を受けないので、現像開始電位のばらつきは発生しなくなる。したがって、カラー画像の形成で重要となるハーフトーン画像のハイライト部(低濃度部)の階調再現シミュレーションを行なう際にも問題とならない。   In such a case, the variation in the development start potential does not occur because the measurement error is not affected even in the region where the development toner amount is small. Therefore, there is no problem when the gradation reproduction simulation of the highlight portion (low density portion) of the halftone image, which is important in the formation of the color image, is performed.

また、前記入出力特性算出手段は、個別要素法による現像及び転写プロセス解析モデルを用いてトナー像形成条件を変化させたときの現像トナー像及び転写トナー像を算出し、前記モデル式形成手段は、前記入出力特性算出手段により算出された現像トナー像と転写トナー像から、画像周波数毎のコントラスト伝達量及び画像周波数伝達関数を算出し、前記数値解析手段は、前記モデル式形成手段により作成された画像周波数伝達関数を用いて転写媒体へのトナー付着状態を算出することができる。すなわち、個別要素法による現像及び転写プロセス解析モデルを用いて、感光体上に画像周波数の異なるラダー画像のトナー像を形成して、転写媒体上に転写し、現像トナー像、転写トナー像のコントラストを算出して、画像周波数毎のコントラスト伝達量を決定して、画像周波数伝達関数を算出することができる。   The input / output characteristic calculation means calculates a development toner image and a transfer toner image when the toner image formation conditions are changed using a development and transfer process analysis model by an individual element method, and the model formula formation means The contrast transfer amount and the image frequency transfer function for each image frequency are calculated from the development toner image and the transfer toner image calculated by the input / output characteristic calculation unit, and the numerical analysis unit is created by the model formula forming unit. The toner adhesion state on the transfer medium can be calculated using the obtained image frequency transfer function. That is, using a development and transfer process analysis model based on the individual element method, a toner image of a ladder image having a different image frequency is formed on a photoconductor, transferred onto a transfer medium, and a contrast between the developed toner image and the transferred toner image. And the contrast transfer amount for each image frequency is determined, and the image frequency transfer function can be calculated.

このような場合、画像周波数の高い領域においても測定誤差の影響を受けないので、伝達関数の高周波成分における形状のバラツキが発生しない。   In such a case, even in a region where the image frequency is high, it is not affected by the measurement error, so that there is no variation in shape in the high frequency component of the transfer function.

また、本発明の第2の側面は、本発明の第1の側面に係るシミュレーション方法を適用して画像形成パラメータを補正する画像形成装置であって、サブシステムにおける入出力特性を、個別要素法を用いた粒子挙動解析により算出する入出力特性算出手段と、入出力特性の算出結果をサブシステムに関するモデル式にフィッティングして、各サブシステムにおける現象を数値解析して画像を予測する画像予測手段と、画像予測の結果に基づいて電子写真プロセスにおける画像形成パラメータを補正する画像形成パラメータ補正手段を具備することを特徴とする画像形成装置である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus that corrects an image forming parameter by applying the simulation method according to the first aspect of the present invention. I / O characteristic calculation means that calculates by particle behavior analysis using the image, and image prediction means that fits the calculation results of the input / output characteristics to a model expression related to the subsystem and numerically analyzes the phenomenon in each subsystem to predict the image And an image forming parameter correcting means for correcting the image forming parameter in the electrophotographic process based on the result of the image prediction.

また、個別要素法に基づく粒子挙動解析により各サブシステムの入出力特性のモデル式にフィッティングするともに、画像周波数伝達関数を算出し、これらモデル式及び画像周波数伝達関数を用いて入力画像に対する出力画像を予測してユーザに提示するようにしてもよい。そして、予測画像を見たユーザから入力される画質設定の変更指示に基づいて画像形成パラメータを変更し、画像形成パラメータに基づいて出力画像を再度予測してユーザに提示するようにしてもよい。   In addition, fitting to the input / output characteristics model equations of each subsystem by particle behavior analysis based on the discrete element method, calculating image frequency transfer functions, and using these model equations and image frequency transfer functions, output images for input images May be predicted and presented to the user. Then, the image forming parameter may be changed based on an image quality setting change instruction input from the user who viewed the predicted image, and the output image may be predicted again based on the image forming parameter and presented to the user.

また、本発明の第3の側面は、本発明の第1の側面に係るシミュレーション方法を適用して故障解析を行なう画像形成装置であって、個別要素法に基づく粒子挙動解析により各サブシステムにおける入出力特性のモデル式及び画像周波数伝達関数を算出する入出力特性算出手段と、該モデル式及び画像周波数伝達関数を用いて入力画像に対する出力画像を予測する画像予測手段を備え、画像と現実に形成される画像を比較することによって故障解析を行なうことができる。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus that performs failure analysis by applying the simulation method according to the first aspect of the present invention, and in each subsystem by particle behavior analysis based on the individual element method. An input / output characteristic calculation unit that calculates a model expression of the input / output characteristic and an image frequency transfer function, and an image prediction unit that predicts an output image with respect to the input image using the model expression and the image frequency transfer function. Failure analysis can be performed by comparing the formed images.

また、本発明の第4の側面は、多数の粒子の挙動により実現する複数のサブシステムからなるプロセスを数値解析するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・システムに対し、サブシステムにおける入出力特性を、個別要素法を用いた粒子挙動解析により算出する入出力特性算出手順と、算出された入出力特性に基づいてサブシステムに関するモデル式を補間するモデル式形成手順と、モデル式を用いてサブシステムにおける現象を数値解析する数値解析手順を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラムである。   In addition, the fourth aspect of the present invention is described in a computer-readable format so that a process for numerical analysis of a process composed of a plurality of subsystems realized by the behavior of a large number of particles is executed on a computer system. A computer program, based on the input / output characteristics calculation procedure for calculating the input / output characteristics in the subsystem by particle behavior analysis using an individual element method and the calculated input / output characteristics for the computer system. A computer program characterized by executing a model formula forming procedure for interpolating a model formula related to a subsystem and a numerical analysis procedure for numerically analyzing a phenomenon in the subsystem using the model formula.

また、本発明の第5の側面は、感光体への露光、静電潜像の形成、トナー像の現像、媒体へのトナー像の転写並びに定着を含む複数のサブシステムからなる電子写真プロセスにより転写媒体上に画像を形成する際の画像形成パラメータを補正するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・システムに対し、サブシステムにおける入出力特性を、個別要素法を用いた粒子挙動解析により算出する入出力特性算出手順と、入出力特性の算出結果をサブシステムに関するモデル式にフィッティングして、各サブシステムにおける現象を数値解析して画像を予測する画像予測手順と、画像予測の結果に基づいて電子写真プロセスにおける画像形成パラメータを補正する画像形成パラメータ補正手順を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラムである。   The fifth aspect of the present invention is an electrophotographic process comprising a plurality of subsystems including exposure to a photoreceptor, formation of an electrostatic latent image, development of a toner image, transfer of a toner image to a medium, and fixing. A computer program written in a computer-readable format so as to execute processing for correcting image forming parameters when forming an image on a transfer medium on the computer system, By fitting the input / output characteristic calculation procedure for calculating the input / output characteristics in the subsystem by particle behavior analysis using the distinct element method and the input / output characteristics calculation results to the model formula for the subsystem, the phenomenon in each subsystem is Image prediction procedure for predicting images by numerical analysis, and images in the electrophotographic process based on the results of image prediction Is a computer program characterized by executing an image forming parameter correction procedure for correcting the formed parameter.

また、本発明の第6の側面は、感光体への露光、静電潜像の形成、トナー像の現像、媒体へのトナー像の転写並びに定着を含む複数のサブシステムからなる電子写真プロセスにより転写媒体上に画像を形成する画像形成装置における故障解析を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータ・システムに対し、個別要素法に基づく粒子挙動解析により各サブシステムにおける入出力特性のモデル式及び画像周波数伝達関数を算出する入出力特性算出手順と、該モデル式及び画像周波数伝達関数を用いて入力画像に対する出力画像を予測する画像予測手順と、前記画像予測手順における予測画像と前記画像形成装置上で入力画像から現実に形成される画像を比較して、故障解析を行なう故障解析手順を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラムである。   The sixth aspect of the present invention is an electrophotographic process comprising a plurality of subsystems including exposure to a photoreceptor, formation of an electrostatic latent image, development of a toner image, transfer of a toner image to a medium, and fixing. A computer program written in a computer-readable format so as to execute a process for performing failure analysis in an image forming apparatus for forming an image on a transfer medium on the computer system, the computer system Input / output characteristic calculation procedure for calculating input / output characteristic model expressions and image frequency transfer functions in each subsystem by particle behavior analysis based on the individual element method, and output images for input images using the model expressions and image frequency transfer functions An image prediction procedure for predicting the image, a predicted image in the image prediction procedure, and an input image on the image forming apparatus. By comparing the image formed on a computer program, characterized in that to execute the failure analysis procedure for failure analysis.

本発明の第4乃至第6の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第4乃至第6の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによって、コンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、本発明の第1乃至第3の各側面に係るシミュレーション装置又は画像形成装置と同様の作用効果を得ることができる。   The computer program according to each of the fourth to sixth aspects of the present invention defines a computer program described in a computer-readable format so as to realize predetermined processing on a computer system. In other words, by installing the computer program according to the fourth to sixth aspects of the present invention in the computer system, a cooperative action is exhibited on the computer system. The same effects as those of the simulation apparatus or the image forming apparatus according to the third aspect can be obtained.

本発明によれば、電子写真プロセスを複数のサブシステムに分けて、サブシステム毎にシミュレーション計算を行ない、各シミュレーション結果を統合することによって正確な画像予測を行なうことができる、優れたシミュレーション装置及びシミュレーション方法、画像形成装置及び画像形成方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。   According to the present invention, an excellent simulation device capable of dividing an electrophotographic process into a plurality of subsystems, performing simulation calculation for each subsystem, and performing accurate image prediction by integrating each simulation result, and A simulation method, an image forming apparatus, an image forming method, and a computer program can be provided.

また、本発明によれば、現像や転写などの各サブシステムで行なわれる処理若しくは現象を表現するモデル式に含まれる未知の係数をサブシステムの入出力特性に基づいて補間して、より正確なシミュレーション計算を行なうことができる、優れたシミュレーション装置及びシミュレーション方法、画像形成装置及び画像形成方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。   Further, according to the present invention, an unknown coefficient included in a model expression expressing a process or phenomenon performed in each subsystem such as development and transfer is interpolated based on the input / output characteristics of the subsystem, and more accurate. An excellent simulation apparatus and simulation method, image forming apparatus and image forming method, and computer program capable of performing simulation calculation can be provided.

また、本発明によれば、サブシステムの入出力特性を測定する際の誤差の要因を排除して、より正確なモデル式を用いてシミュレーション計算を行なうことができる、優れたシミュレーション装置及びシミュレーション方法、画像形成装置及び画像形成方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。   In addition, according to the present invention, an excellent simulation apparatus and simulation method capable of performing simulation calculation using a more accurate model equation by eliminating an error factor when measuring the input / output characteristics of the subsystem. An image forming apparatus, an image forming method, and a computer program can be provided.

本発明に係るシミュレーション装置は、電子写真プロセスの露光、潜像、現像、転写など各サブシステムの入出力特性を、個別要素法に基づく粒子挙動解析を用いて算出することで、実験誤差や測定誤差の影響を受けることなくモデル式にフィッティングすることができる。例えば、現像プロセスの現像トナー量モデル式フィッティングの際には現像トナー量が少ない領域における現像開始電位のばらつきが発生し、また、転写プロセスの画像周波数伝達関数のフィッティングの際には伝達関数の高周波成分における形状のばらつきの発生が課題となっていたが、本発明によれば、個別要素法に基づく粒子挙動解析により入出力特性を算出することで、これらのばらつきの要因がなくなり、モデル式を用いたシミュレーションの精度を高くすることができる。   The simulation apparatus according to the present invention calculates the input / output characteristics of each subsystem such as exposure, latent image, development, and transfer in an electrophotographic process using particle behavior analysis based on the individual element method, so that an experimental error and measurement can be performed. It is possible to fit to a model formula without being affected by errors. For example, when developing toner amount model type fitting in the developing process, variation in the development start potential occurs in a region where the amount of developing toner is small, and when fitting the image frequency transfer function in the transfer process, the transfer function high frequency However, according to the present invention, by calculating the input / output characteristics by particle behavior analysis based on the individual element method, the cause of these variations is eliminated, and the model formula is The accuracy of the simulation used can be increased.

また、従来の手法では、各サブシステムの試作機上で入出力特性の測定を行なうため、実際の装置あるいは現像剤の試作前では実験を行なうことができなかったが、本発明によれば形状及び物性値など粒子挙動解析に必要となるパラメータを設定することができるので、試作前でも入出力特性を算出し、シミュレーション計算により性能を予測することができる。   In addition, in the conventional method, since the input / output characteristics are measured on the prototype of each subsystem, the experiment cannot be performed before the actual device or the prototype of the developer. Since parameters necessary for particle behavior analysis such as physical property values can be set, input / output characteristics can be calculated even before trial production, and performance can be predicted by simulation calculation.

また、例えば現像プロセスにおいて、トナー濃度やトナー帯電量、感光体と現像ローラの空隙、現像ローラと感光体の回転速度といった多種の条件に対するモデル式を作成する場合、従来の手法では実験数が膨大になるため実験時間と人手が多く必要な上、現像剤の帯電状態が時間と位置により変動するための誤差が発生する。これに対し、本発明によれば個別要素法による解析モデルの計算条件を変更するだけで入出力特性を算出することができるので、現像剤の帯電状態も一定に設定できることから、変動による誤差の発生もない。   For example, in the development process, when creating model equations for various conditions such as toner density and toner charge amount, the gap between the photosensitive member and the developing roller, and the rotation speed of the developing roller and the photosensitive member, the number of experiments in the conventional method is enormous. Therefore, a lot of experiment time and manpower are required, and an error occurs because the charged state of the developer varies with time and position. In contrast, according to the present invention, since the input / output characteristics can be calculated simply by changing the calculation conditions of the analysis model based on the individual element method, the charged state of the developer can be set to be constant. There is no occurrence.

本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。   Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.

本発明は、感光体への露光、静電潜像の形成、トナー像の現像、媒体へのトナー像の転写並びに定着を含む複数のサブシステムからなる電子写真プロセスの数値解析を行なうシミュレーション装置に関する。まず、電子写真プロセスについて説明する。図13には、電子写真プロセスの機能的構成を模式的に示している。   The present invention relates to a simulation apparatus that performs numerical analysis of an electrophotographic process including a plurality of subsystems including exposure to a photoreceptor, formation of an electrostatic latent image, development of a toner image, transfer of a toner image to a medium, and fixing. . First, the electrophotographic process will be described. FIG. 13 schematically shows a functional configuration of the electrophotographic process.

帯電手段では、感光体ドラムの表面を帯電器によって一様な表面電位に帯電させる。続く、露光手段では、原稿をスキャンして得た画像データに従って感光体表面にレーザ・ビームをスキャンすることによって、画像濃度に応じた光エネルギ潜像を生成する。感光体表面に光で描かれた画像は、感光体の光導電性により電荷の画像に変換され、静電潜像が形成される。   In the charging unit, the surface of the photosensitive drum is charged to a uniform surface potential by a charger. Subsequently, the exposure means generates a light energy latent image corresponding to the image density by scanning the surface of the photoreceptor with a laser beam in accordance with image data obtained by scanning the document. An image drawn with light on the surface of the photoreceptor is converted into an image of charges by the photoconductivity of the photoreceptor, and an electrostatic latent image is formed.

一方、現像手段では、トナーが供給されキャリアと混合攪拌され、適正なトナー濃度を保ちながら、摩擦帯電により両者を静電吸着させる。そして、感光体表面の静電潜像は現像領域で電界分布を生じ、帯電したトナーは静電力によって飛翔して静電潜像上に転移し、トナー画像を生成する。   On the other hand, in the developing means, toner is supplied, mixed and stirred with the carrier, and both are electrostatically adsorbed by frictional charging while maintaining an appropriate toner concentration. The electrostatic latent image on the surface of the photosensitive member generates an electric field distribution in the development region, and the charged toner flies by an electrostatic force and is transferred onto the electrostatic latent image to generate a toner image.

その後、転写手段は外部から搬送されてきた印刷用紙上にトナー像を転写し、さらに定着手段により加熱溶融・圧着作用によりトナー像を印刷用紙上に定着してから、画像形成装置の外に排紙する。   Thereafter, the transfer unit transfers the toner image onto the printing paper conveyed from the outside, and the fixing unit fixes the toner image on the printing paper by heating, melting, and pressing, and then the toner image is discharged out of the image forming apparatus. Make paper.

転写後の感光体表面は、残留トナーをクリーニング手段によって除去する。清掃後の感光面には残留電位が残っているが、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。   Residual toner is removed from the surface of the photoreceptor after the transfer by a cleaning means. Although the residual potential remains on the photosensitive surface after cleaning, it is used for the next electrophotographic process after the initial potential is applied.

図14には、現像手段を中心に装置構成を図解している。   FIG. 14 illustrates an apparatus configuration centering on the developing means.

感光体13の回りには、回転方向bに沿って順に中間転写ベルト14、ブラシローラ34、帯電ローラ36、現像ユニットが設けられている。中間転写ベルト14、ブラシローラ34、帯電ローラ36はいずれも感光体13の感光面に当接している。また、帯電ローラ36と現像ユニットとの間には、感光面をライン露光するLEDアレイヘッド40が配置されている。   Around the photosensitive member 13, an intermediate transfer belt 14, a brush roller 34, a charging roller 36, and a developing unit are sequentially provided along the rotation direction b. The intermediate transfer belt 14, the brush roller 34, and the charging roller 36 are all in contact with the photosensitive surface of the photoreceptor 13. In addition, an LED array head 40 that performs line exposure on the photosensitive surface is disposed between the charging roller 36 and the developing unit.

現像ユニットは、感光体13に相対するように配設された現像ローラ38と、現像ローラ38の下方に位置し、現像ローラ38に2成分系現像剤を供給するスクリュー・フィーダ39A及び39Bと、現像ローラ38とスクリュー・フィーダ39A及び39Bとを収容する筐体37とを備える。2成分系現像剤は、トナーと磁性キャリア粒子とを主用成分として含有している。筐体37の感光体13に相対する部分には開口部37Aが設けられている。   The developing unit includes a developing roller 38 disposed so as to face the photosensitive member 13, screw feeders 39 </ b> A and 39 </ b> B that are positioned below the developing roller 38 and supply a two-component developer to the developing roller 38, A developing roller 38 and a housing 37 for accommodating the screw feeders 39A and 39B are provided. The two-component developer contains toner and magnetic carrier particles as main components. An opening 37 </ b> A is provided in a portion of the housing 37 that faces the photoreceptor 13.

現像ローラ38は、感光体13の感光面との間に間隙即ち現像ギャップが形成されるように配設されている。現像ローラ38は、円柱状のマグネット・ロール38Bと、マグネット・ロール38Bに被せられたスリーブ38Aとを有する。マグネット・ロール38Bは、円柱状であって画像形成装置本体に対して固定され、スリーブ38Aは、マグネット・ロール38Bの軸線の回りを、感光体13の回転方向bと同じく紙面反時計回り方向、すなわち感光体13との対向部において感光体13に相対する方向に回転している。   The developing roller 38 is disposed so that a gap, that is, a developing gap is formed between the photosensitive roller 13 and the photosensitive surface. The developing roller 38 includes a cylindrical magnet roll 38B and a sleeve 38A that covers the magnet roll 38B. The magnet roll 38B has a cylindrical shape and is fixed to the image forming apparatus main body, and the sleeve 38A rotates around the axis of the magnet roll 38B in the counterclockwise direction on the paper surface in the same manner as the rotation direction b of the photoconductor 13. That is, it rotates in a direction facing the photoconductor 13 at a portion facing the photoconductor 13.

マグネット・ロール38Bは、フェライトや希土類磁石合金などの磁性材料の粉末を円柱状又は円筒状に成形したローラであり、N極とS極とが所定のパターンで配設されるように着磁しつつ燒結することにより形成される。その着磁パターンとして、感光体13に相対する部分が現像極S1であり、スリーブ38Aの回転方向に沿って現像極S1の隣にピックオフ極N1が位置し、その隣にピックアップ極N2、トリミング極S2、搬送極N3の順で磁極が配置されるパターンなどが挙げられる。なお、現像極S1とトリミング極S2はいずれもS極であり、ピックオフ極N1、ピックアップ極N2、搬送極N3はいずれもN極である。   The magnet roll 38B is a roller in which powder of a magnetic material such as ferrite or a rare earth magnet alloy is formed into a columnar shape or a cylindrical shape, and is magnetized so that the N pole and the S pole are arranged in a predetermined pattern. It is formed by sintering while. As the magnetized pattern, a portion facing the photosensitive member 13 is the developing pole S1, and a pick-off pole N1 is located next to the developing pole S1 along the rotation direction of the sleeve 38A, and a pickup pole N2 and a trimming pole are adjacent to the pick-up pole N1. Examples include a pattern in which magnetic poles are arranged in the order of S2 and the transport pole N3. The development pole S1 and the trimming pole S2 are all S poles, and the pickoff pole N1, the pickup pole N2, and the transport pole N3 are all N poles.

トリミング極S2の対向部には、トリミング極S2と協働してスリーブ38A上の磁気ブラシの高さを揃えるトリミングブレード41が現像ローラ38に向かって延びている。現像ローラ38には、マイナスの現像バイアス電圧が印加されている。   A trimming blade 41 that aligns the height of the magnetic brush on the sleeve 38 </ b> A in cooperation with the trimming pole S <b> 2 extends toward the developing roller 38 at the opposing portion of the trimming pole S <b> 2. A negative developing bias voltage is applied to the developing roller 38.

現像モードにおいて、感光体13は一定速度で反時計回りに回転するので、その感光面は帯電ローラ36によってマイナスに帯電される。次いで、感光面の帯電面がLEDアレイヘッド40によって露光されることにより、帯電面の露光部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、現像ユニットにおいて、現像ローラ38によって、感光体13と同様にマイナス電圧に帯電されたトナーが感光面に形成された静電潜像すなわち帯電面の電位低下部に電気的に付着されて現像され、トナー画像が形成される。感光面上に付着したトナーは、トナーと逆極性のプラスの転写電圧が印加された転写ローラ32によって中間転写ベルト14に向かって電気的に引き寄せられる。これによって、感光面13A上のトナー像が、感光体13から中間転写ベルト14へと転写される。   In the developing mode, the photosensitive member 13 rotates counterclockwise at a constant speed, so that the photosensitive surface is negatively charged by the charging roller 36. Next, the charged surface of the photosensitive surface is exposed by the LED array head 40, whereby the potential of the exposed portion of the charged surface is lowered to form an electrostatic latent image. In the developing unit, the developing roller 38 causes the toner charged to a negative voltage to be electrically attached to the electrostatic latent image formed on the photosensitive surface, that is, the potential lowering portion of the charging surface, similarly to the photosensitive member 13 and developed. As a result, a toner image is formed. The toner adhering to the photosensitive surface is electrically drawn toward the intermediate transfer belt 14 by the transfer roller 32 to which a positive transfer voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied. As a result, the toner image on the photosensitive surface 13A is transferred from the photosensitive member 13 to the intermediate transfer belt.

転写する度にトナーが消費されるが、スクリュー・フィーダ39Bには新たなトナーが供給され、キャリアと混合攪拌され、適正なトナー濃度を保ちながら、摩擦帯電により両者を静電吸着させる(図15を参照のこと)。   The toner is consumed each time the image is transferred, but new toner is supplied to the screw feeder 39B, mixed and stirred with the carrier, and electrostatically adsorbed by friction charging while maintaining an appropriate toner concentration (FIG. 15). checking).

スリーブ38Aが回転すると、スクリュー・フィーダ39A、39Bで筐体37内部に供給された現像剤は、ピックアップ極N2によってスリーブ38Aの表面に吸着される。ここで、スリーブ38Aの表面には、搬送極N3から現像極S1に向かう磁界、ピックオフ極N1から現像極S1に向かう磁界、ピックアップ極N2からトリミング極S2に向かう方向の磁界、及び搬送極N3からトリミング極S2に向かう磁界が形成され、しかも現像剤は、磁性キャリア粒子の表面にトナーが付着した構造を有している。したがって、図16に示すように、スリーブ38Aの表面に吸着された現像剤は、スリーブ38Aの表面において磁力線の方向に配列され、穂立ちして磁気ブラシを形成する。   When the sleeve 38A rotates, the developer supplied into the housing 37 by the screw feeders 39A and 39B is adsorbed on the surface of the sleeve 38A by the pickup pole N2. Here, on the surface of the sleeve 38A, a magnetic field from the transport pole N3 toward the development pole S1, a magnetic field from the pick-off pole N1 toward the development pole S1, a magnetic field in the direction from the pickup pole N2 toward the trimming pole S2, and the transport pole N3. A magnetic field directed to the trimming pole S2 is formed, and the developer has a structure in which toner adheres to the surface of the magnetic carrier particles. Therefore, as shown in FIG. 16, the developer adsorbed on the surface of the sleeve 38A is arranged in the direction of the lines of magnetic force on the surface of the sleeve 38A, and rises to form a magnetic brush.

ピックアップ極N2の近傍においてスリーブ38Aの表面に形成された磁気ブラシは、図16中において矢印で示すように、スリーブ38Aが回転するのに伴い、トリミング極S2→搬送極N3→現像極S1→ピックオフ極N1へと紙面右から左に向かって搬送される。そして、トリミング極S2を通過するときに磁気ブラシの高さが整えられ、現像極S1近傍で磁気ブラシ上のトナーが感光体13に転移して、スリーブ38Aの表面にはほとんど磁性キャリアだけになった磁気ブラシが残る。ほとんど磁性キャリアだけになった磁気ブラシは、スリーブ38Aの回転に伴い、ピックオフ極N1でスリーブ38Aの表面から脱落して筐体37内に戻る。   As shown by the arrow in FIG. 16, the magnetic brush formed on the surface of the sleeve 38A in the vicinity of the pickup pole N2 is trimmed pole S2, transport pole N3, developing pole S1, and pick-off as the sleeve 38A rotates. It is conveyed from the right side to the left side of the page toward the pole N1. Then, the height of the magnetic brush is adjusted when passing through the trimming pole S2, and the toner on the magnetic brush is transferred to the photosensitive member 13 in the vicinity of the developing pole S1, so that the surface of the sleeve 38A is almost only a magnetic carrier. The magnetic brush remains. As the sleeve 38A rotates, the magnetic brush that has almost only the magnetic carrier drops off from the surface of the sleeve 38A at the pick-off pole N1 and returns to the inside of the housing 37.

現像モードでは、このようにスリーブ38Aが回転することにより、ピックアップ極N2では常に新鮮な現像剤が補充されて現像極S1に搬送され、現像極S1にてトナーが感光体13に転移して感光面13の潜像が現像される。   In the developing mode, the sleeve 38A rotates in this manner, so that fresh developer is always replenished at the pickup pole N2 and conveyed to the developing pole S1, and the toner is transferred to the photosensitive member 13 at the developing pole S1 to be photosensitive. The latent image on surface 13 is developed.

このような電子写真プロセスは、高速で高画質という特徴を持つが、さらなる性能向上が要求されている。最近では、電子写真プロセスの設計や開発においても、数値解析技術が盛んに採り入れられており、現実に画像形成実験を行なうことなく電子写真画像を数値的に予測し、プロセス全体の評価や画像調整をより高い精度で行なうようになっている。また、電子写真プロセス全体を単一のシステムでシミュレーションを行なおうとすると、システムが巨大化してしまうことから、例えば露光・帯電、現像、転写、定着などのサブシステム毎にシミュレーションをモジュール化し、各シミュレーション・モジュールからのシミュレーション結果を統合する手法が考えられている。   Such an electrophotographic process is characterized by high speed and high image quality, but further performance improvement is required. Recently, numerical analysis technology has been actively adopted in the design and development of electrophotographic processes, and electrophotographic images can be predicted numerically without actually performing image formation experiments, and the entire process can be evaluated and adjusted. Is performed with higher accuracy. Also, if the entire electrophotographic process is simulated with a single system, the system becomes huge.For example, the simulation is modularized for each subsystem such as exposure / charging, development, transfer, fixing, etc. A method for integrating simulation results from a simulation module is considered.

電子写真プロセスの露光、潜像、現像、転写などの各サブシステムで行なわれる処理若しくは現象はそれぞれモデル式で表現される。モデル式には、未知数となる係数が含まれるが、これらはサブシステムの入出力特性に基づいて補間すなわち決定することができ、簡易なモデル式を用いることができることから、計算時間が短いというメリットがある。   Processes or phenomena performed in each subsystem such as exposure, latent image, development, and transfer in the electrophotographic process are expressed by model equations. The model formula includes unknown coefficients, but these can be interpolated or determined based on the input / output characteristics of the subsystem, and a simple model formula can be used. There is.

例えば、露光、潜像、現像、転写などのサブシステム毎に入出力特性を実験により測定し、モデル式にフィッティングする手法があるが、この場合、試作機を製作する必要があることに加え、実験データの測定誤差の影響から、モデル式の精度が低下し、正確なシミュレーション結果を得られなくなるという問題がある。例えば、現像プロセスにおいて、潜像電位に対する現像トナー量を測定する際は現像トナー量が少ない領域では測定誤差の影響が大きくなり、また、画像周波数に対するコントラスト伝達量を測定する際には高周波数の領域で測定誤差の影響が大きくなる。   For example, there is a method of measuring input / output characteristics by experiment for each subsystem such as exposure, latent image, development, transfer, etc., and fitting it to a model formula. In this case, in addition to the need to manufacture a prototype, There is a problem that the accuracy of the model formula decreases due to the influence of measurement error of experimental data, and accurate simulation results cannot be obtained. For example, in the development process, when measuring the developing toner amount with respect to the latent image potential, the influence of the measurement error becomes large in a region where the developing toner amount is small, and when measuring the contrast transmission amount with respect to the image frequency, The influence of measurement error increases in the region.

そこで、本実施形態では、個別要素法を用いた粒子挙動解析を用いてサブシステムの入出力特性を算出して、この算出結果に基づいてモデル式中の未知の係数を補間するようにした。個別要素法は、すべての粒子に作用するさまざまな力(例えば、弾性力や粘性力などの接触による作用力、ファンデルワース力や鏡像力、液架橋力などの外力)を基に運動方程式を立てて、粒子毎の挙動を計算する粒子挙動解析法である。   Therefore, in this embodiment, the input / output characteristics of the subsystem are calculated using particle behavior analysis using the individual element method, and unknown coefficients in the model formula are interpolated based on the calculation results. The distinct element method is based on various forces acting on all particles (for example, acting force due to contact such as elastic force and viscous force, van der Worth force, mirror image force, external force such as liquid bridge force). This is a particle behavior analysis method that calculates the behavior of each particle.

この個別要素法を現像プロセス中のキャリアとトナー粒子に適用してトナー粒子が感光体上の潜像に飛翔してトナー像を形成する過程や、転写プロセス中のトナー粒子に適用して感光体上のトナー像が転写媒体に転写される過程を解析することによって、実験誤差や測定誤差の影響を受けることなく、モデル式に未知の係数をフィッティングして、電子写真プロセスを高精度にシミュレーションすることができる。また、サブシステムの入出力特性を測定するための試作機を製作する必要がないことから、開発コストを削減できるとともに、開発期間を短縮することができる。   This individual element method is applied to the carrier and toner particles during the development process, and the toner particles fly to the latent image on the photoconductor to form a toner image, and is applied to the toner particles during the transfer process. By analyzing the process of transferring the upper toner image onto the transfer medium, the electrophotographic process can be simulated with high accuracy by fitting unknown coefficients to the model formula without being affected by experimental or measurement errors. be able to. Further, since it is not necessary to manufacture a prototype for measuring the input / output characteristics of the subsystem, the development cost can be reduced and the development period can be shortened.

図1には、電子写真プロセスの各サブシステムにおけるトナー粒子の挙動を個別要素法により解析計算するシミュレーション装置の機能的構成を示している。図示の粒子挙動解析装置100は、制御部101と、データ入力部102と、モデル作成部103と、粒子運動計算部104と、データ出力部105と、特性評価部106で構成される。   FIG. 1 shows a functional configuration of a simulation apparatus that analyzes and calculates the behavior of toner particles in each subsystem of the electrophotographic process by an individual element method. The illustrated particle behavior analysis apparatus 100 includes a control unit 101, a data input unit 102, a model creation unit 103, a particle motion calculation unit 104, a data output unit 105, and a characteristic evaluation unit 106.

制御部101は、当該粒子挙動解析装置100内の処理全体を制御する。   The control unit 101 controls the entire processing in the particle behavior analysis apparatus 100.

データ入力部102では、シミュレーション計算に必要となる情報を他の装置や別途設けた入力手段(いずれも図示しない)から受け取る部分であり、粒子特性入力部102Aと、領域データ入力部102Bと、計算パラメータ入力部102Cで構成される。   The data input unit 102 is a part that receives information necessary for the simulation calculation from another device or an input means (not shown) provided separately, and includes a particle property input unit 102A, a region data input unit 102B, The parameter input unit 102C is configured.

粒子特性入力部102Aでは、計算対象となる、トナーやキャリアの物理特性(直径や堆積密度など)、機械特性(ヤング率やポアソン比など)、電磁気特性(誘電率や導電率、電荷量など)などが入力される。   In the particle characteristic input unit 102A, the physical characteristics (diameter, deposition density, etc.), mechanical characteristics (Young's modulus, Poisson's ratio, etc.), electromagnetic characteristics (dielectric constant, conductivity, charge amount, etc.) of the toner or carrier to be calculated are calculated. Etc. are entered.

領域データ入力部102Bでは、粒子群が運動する領域の形状や物理特性、機械特性、電気特性などが入力される。   In the area data input unit 102B, the shape, physical characteristics, mechanical characteristics, electrical characteristics, and the like of the area in which the particle group moves are input.

計算パラメータ入力部102Cでは、上述した他に粒子運動のシミュレーション計算の実行に必要となる、計算ステップ数、時間増分、データ出力方法などに関する情報が与えられる。   In the calculation parameter input unit 102C, in addition to the above, information related to the number of calculation steps, time increment, data output method, and the like necessary for executing the simulation calculation of particle motion is given.

モデル作成部103は、粒子運動計算のための数値データを生成する部分であり、粒子データ生成部103Aと、境界データ生成部103Bで構成される。これらの機能モジュール103A及び103Bでは、データ入力部102で与えられた諸情報に基づいて、解析対象となる粒子や領域に設定される境界個々の特性を決定する。   The model creation unit 103 is a part that generates numerical data for particle motion calculation, and includes a particle data generation unit 103A and a boundary data generation unit 103B. In these functional modules 103A and 103B, the characteristics of each boundary set for the particle or region to be analyzed are determined based on various information given by the data input unit 102.

粒子運動計算部104は、モデル作成部103で生成した数値データを用い、個別要素法に基づいて、解析対象となる個々の粒子について領域内での運動を求める演算を行なう。   The particle motion calculation unit 104 uses the numerical data generated by the model creation unit 103 to perform an operation for obtaining the motion in the region for each particle to be analyzed based on the individual element method.

個別要素法では、個々の粒子に対して以下に示す運動方程式を解いて粒子群の挙動を決定する。そのためまず右辺の外力fを評価する。外力としては、主に粒子間の接触力や重力、付着力、遠心力、空気抵抗力と、電磁界が作用している場合には電磁力が付加される。   In the individual element method, the behavior of the particle group is determined by solving the following equation of motion for each particle. Therefore, first, the external force f on the right side is evaluated. As the external force, mainly the contact force between particles, gravity, adhesion force, centrifugal force, air resistance force, and electromagnetic force are applied when an electromagnetic field is acting.

mα=f …(1)     mα = f (1)

粒子に作用する接触力や作用力の和を基に外力fが決定すれば、あらかじめ与えられている質量mから、粒子の加速度αが求められる。次いで、所定の時間増分に対して、加速度を数値積分することで粒子の速度、変位並びに座標が求められる。このような計算を解析対象となる各粒子について所定の計算ステップ数分繰り返して行なうことによって、解析領域内の粒子群の挙動を求めることができる。   If the external force f is determined based on the contact force acting on the particles or the sum of the acting forces, the acceleration α of the particles can be obtained from the mass m given in advance. Then, for a given time increment, the velocity, displacement and coordinates of the particles are determined by numerically integrating the acceleration. By repeating such calculation for each particle to be analyzed for a predetermined number of calculation steps, the behavior of the particle group in the analysis region can be obtained.

図2には、個別要素法に基づくシミュレーション計算の処理手順をフローチャートの形式で示している。   FIG. 2 shows a flowchart of the simulation calculation processing procedure based on the individual element method.

まず、所定の変数にデフォルト値を設定するなど初期化処理を行なう(ステップS1)。   First, initialization processing such as setting a default value for a predetermined variable is performed (step S1).

次いで、粒子間の接触判定を行ない、接触している粒子間で接触力の算出を行なう(ステップS2)。   Next, the contact determination between the particles is performed, and the contact force is calculated between the contacting particles (step S2).

次いで、粒子に働く作用力の算出を行なう(ステップS3)。例えば現像プロセスのシミュレーションにおいては電界計算を行ない、解析対象粒子としてのトナーに働くクーロン力を得る。また、他の作用力として磁気力や重力なども算出する。   Next, the acting force acting on the particles is calculated (step S3). For example, in the simulation of the development process, electric field calculation is performed to obtain the Coulomb force acting on the toner as the analysis target particle. In addition, magnetic force, gravity and the like are calculated as other acting forces.

そして、接触力と作用力の総和からなるすべての作用力を算出し、粒子についての運動方程式を立てて、当該粒子についての加速度、速度、変位を求める(ステップS4)。   Then, all the acting forces composed of the sum of the contact force and the acting force are calculated, and a motion equation for the particle is established to obtain acceleration, velocity, and displacement for the particle (step S4).

上述したステップS2〜S4の処理を、解析対象とする所定時間に到達するまでの間、所定のタイムステップ毎に繰り返し行なう。   The processes in steps S2 to S4 described above are repeated for each predetermined time step until the predetermined time to be analyzed is reached.

このように解析計算を各粒子について順次実行することにより、現実により忠実となるように粒子挙動を再現することができる。   In this way, by executing the analysis calculation for each particle sequentially, the particle behavior can be reproduced so as to be more faithful to reality.

データ出力部105は、得られた粒子挙動の計算結果を必要に応じて他の装置へ伝送する処理を行なう機能モジュールである。粒子座標・速度出力部105Aでは、各粒子の座標、速度の時間変化情報を出力する。また、境界荷重出力部105Bでは、粒子の接触によって各境界に作用する荷重を出力する。出力先となる装置は、例えば粒子挙動解析結果を表示出力するディスプレイや、印刷出力するプリンタ、あるいは各計算結果のデータ・ファイルを蓄積するデータベースなどである。   The data output unit 105 is a functional module that performs a process of transmitting the obtained particle behavior calculation result to another device as necessary. The particle coordinate / velocity output unit 105 </ b> A outputs the time change information of the coordinates and velocity of each particle. The boundary load output unit 105B outputs a load that acts on each boundary due to the contact of particles. The output destination device is, for example, a display that displays and outputs the particle behavior analysis result, a printer that prints out, or a database that stores data files of each calculation result.

特性評価部106は、計算で求められた粒子や境界の状態から、画像形成装置としての性能に関連する諸特性を演算によって求める機能モジュールである。このような特性演算としては、例えば、所定の空間内にある粒子の個数から密度を求めたり、粒子の平均移動速度を求めて流動状態の指標としたり、トナー並びにキャリアそれぞれの個数から場所毎の混合比を求めたりする。   The characteristic evaluation unit 106 is a functional module that calculates various characteristics related to the performance as the image forming apparatus from the particle and boundary state obtained by calculation. As such characteristic calculation, for example, the density is obtained from the number of particles in a predetermined space, the average moving speed of the particles is obtained as an indicator of the flow state, or the number of toners and carriers is determined for each location. The mixing ratio is obtained.

粒子挙動解析装置100は、例えば、パーソナル・コンピュータなどの一般的な計算機システムで構成することができる。あるいは、ネットワーク接続される複数の計算機システムが協働的に動作するグリッド・コンピュータや並列化されたクラスタPCなどを適用して、数値計算部を構成することができる。   The particle behavior analysis apparatus 100 can be configured by a general computer system such as a personal computer, for example. Alternatively, a numerical computer can be configured by applying a grid computer or a parallel cluster PC in which a plurality of computer systems connected to a network operate cooperatively.

個別要素法による粒子挙動解析は、無数の粒子からなる粉体の挙動をより現実に近い形で評価することができるメリットがある反面、取り扱う粒子数が膨大になると計算量が増大するため、すべての粒子の計算を現実的な時間で行なうのは困難であるという問題がある。これに対し、本実施形態は、個別要素法による粒子挙動解析は、各サブシステムの入出力特性を測定する際にのみ適用し、その測定結果をモデル式にフィッティングした以降は通常の数値解析を行なうので、計算量の増大を抑制することができる。   The particle behavior analysis by the distinct element method has the merit that it is possible to evaluate the behavior of powder consisting of countless particles in a more realistic manner, but the calculation amount increases when the number of particles handled becomes enormous. There is a problem that it is difficult to calculate the particles in a realistic time. On the other hand, in this embodiment, particle behavior analysis by the individual element method is applied only when measuring the input / output characteristics of each subsystem, and normal numerical analysis is performed after fitting the measurement results to the model formula. Since this is performed, an increase in the amount of calculation can be suppressed.

図3には、個別要素法による現像及び転写プロセスの解析モデルを模式的に示している。そして、図示の解析モデルを用いて、トナー帯電量、感光体と現像ローラの空隙、現像ローラと感光体の回転速度といった条件を変化させて、感光体の潜像電位を変化させたときの現像トナー量を算出するシミュレーション計算を行なうことができる。   FIG. 3 schematically shows an analysis model of development and transfer processes by the individual element method. Using the analysis model shown in the figure, development is performed when the latent image potential of the photosensitive member is changed by changing the conditions such as the toner charge amount, the gap between the photosensitive member and the developing roller, and the rotational speed of the developing roller and the photosensitive member. A simulation calculation for calculating the toner amount can be performed.

図4には、図3に示した個別要素法に基づく現像及び解析プロセス解析モデルを用いて、トナー帯電量、感光体と現像ローラの空隙、現像ローラと感光体の回転速度を変化させながら、感光体の潜像電位を変化させたときの現像トナー量を算出するシミュレーション計算を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。   In FIG. 4, using the development and analysis process analysis model based on the individual element method shown in FIG. 3, while changing the toner charge amount, the gap between the photosensitive member and the developing roller, and the rotation speed of the developing roller and the photosensitive member, A processing procedure for performing a simulation calculation for calculating a developing toner amount when the latent image potential of the photosensitive member is changed is shown in the form of a flowchart.

まず、トナー帯電量、感光体と現像ローラの空隙、現像ローラと感光体の回転速度などの現像条件を設定する(ステップS11)。   First, development conditions such as the toner charge amount, the gap between the photosensitive member and the developing roller, and the rotation speed of the developing roller and the photosensitive member are set (step S11).

次いで、感光体上に所定の潜像電位のソリッド画像パッチを形成する(ステップS12)。   Next, a solid image patch having a predetermined latent image potential is formed on the photoconductor (step S12).

次いで、個別要素法に基づく粒子挙動計算により、図3に示した現像プロセス解析モデルを用いて、ソリッド画像パッチへのトナー現像過程を計算する(ステップS13)。   Next, the toner development process to the solid image patch is calculated by the particle behavior calculation based on the individual element method using the development process analysis model shown in FIG. 3 (step S13).

そして、トナー現像過程の計算結果から、感光体上のソリッド画像パッチに現像された単位面積当たりの現像トナー量DMAを算出する(ステップS14)。   Then, a developing toner amount DMA per unit area developed on the solid image patch on the photosensitive member is calculated from the calculation result of the toner developing process (step S14).

上述したような現像トナー量の算出処理を、所望する潜像電位の範囲のすべてのサンプル点について完了するまで(ステップS15のNo)、潜像電位を変更しながら(ステップS16)、繰り返し実行する。   The developing toner amount calculation process as described above is repeatedly executed while changing the latent image potential (Step S16) until the processing is completed for all sample points in the desired latent image potential range (No in Step S15). .

図5には、条件としてトナー濃度Tcを変化させながら、図4に示した処理手順に従って、感光体の潜像電位を変化させたときの現像トナー量を算出した結果を示している。現像及び転写プロセスの入出力特性を試作機上の実験による測定結果を用いてシミュレーション計算を行なった場合、現像トナー量が少ない領域では測定誤差の影響が大きく、現像が開始される電位が大きくばらついてしまうため(図11を参照のこと)、カラー画像の形成で重要となるハーフトーン画像のハイライト部(低濃度部)の階調再現シミュレーションを行なう際に問題となる。これに対し、本実施形態では、図5からも分るように、現像トナー量が少ない領域においても測定誤差の影響を受けないので、現像開始電位のばらつきは発生しない。 FIG. 5 shows the result of calculating the developing toner amount when the latent image potential of the photosensitive member is changed according to the processing procedure shown in FIG. 4 while changing the toner density Tc as a condition. When simulation calculation is performed on the input / output characteristics of the development and transfer processes using the measurement results from experiments on the prototype, measurement errors are greatly affected in areas where the amount of developed toner is small, and the potential at which development starts begins to vary greatly. Therefore (see FIG. 11), it becomes a problem when the gradation reproduction simulation of the highlight portion (low density portion) of the halftone image, which is important in the formation of the color image, is performed. On the other hand, in this embodiment, as can be seen from FIG. 5, since the measurement error is not affected even in a region where the amount of the developing toner is small, the development start potential does not vary.

また、図6には、図3に示した個別要素法に基づく現像及び解析プロセス解析モデルを用いて、感光体上に画像周波数の異なるラダー画像のトナー像を形成して、転写媒体上に転写し、現像トナー像、転写トナー像のコントラストを算出して、画像周波数毎のコントラスト伝達量を求めるというシミュレーション計算を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。   Further, in FIG. 6, a toner image of a ladder image having a different image frequency is formed on a photosensitive member using a development and analysis process analysis model based on the individual element method shown in FIG. 3, and transferred onto a transfer medium. Then, a processing procedure for performing a simulation calculation for calculating the contrast of the developed toner image and the transferred toner image and obtaining the contrast transmission amount for each image frequency is shown in the form of a flowchart.

まず、トナー帯電量、感光体と現像ローラの空隙、現像ローラと感光体の回転速度などの現像条件を設定する(ステップS21)。   First, development conditions such as the toner charge amount, the gap between the photosensitive member and the developing roller, and the rotation speed of the developing roller and the photosensitive member are set (step S21).

次いで、感光体上に所定の潜像電位で所定の画像周波数のラダー画像のパッチを形成する(ステップS22)。   Next, a ladder image patch having a predetermined image frequency is formed on the photosensitive member at a predetermined latent image potential (step S22).

次いで、個別要素法に基づく粒子挙動解析により、図3に示した現像プロセス解析モデルを用いて、感光体上のラダー画像パッチへのトナー現像過程を計算する(ステップS23)。   Next, the toner development process to the ladder image patch on the photoconductor is calculated by the particle behavior analysis based on the individual element method, using the development process analysis model shown in FIG. 3 (step S23).

次いで、現像過程計算の結果から、感光体上に現像されたラダー画像パッチのトナー像プロファイルを算出し、プロファイルの最高値Pmaxと最低値Pminから、下式によりコントラストCdeveを求める(ステップS24)。 Next, the toner image profile of the ladder image patch developed on the photosensitive member is calculated from the result of the development process calculation, and the contrast C deve is obtained from the maximum value P max and the minimum value P min of the profile by the following equation (step) S24).

deve=(Pmax−Pmin)/(Pmax+PminC deve = (P max -P min ) / (P max + P min )

次いで、個別要素法に基づく粒子挙動解析により、図3に示した転写プロセス解析モデルを用いて、感光体上に形成されたラダー画像パッチ・トナー像の転写媒体への転写過程を計算する(ステップS25)。   Next, by the particle behavior analysis based on the individual element method, the transfer process of the ladder image patch / toner image formed on the photoconductor to the transfer medium is calculated using the transfer process analysis model shown in FIG. S25).

次いで、転写過程計算の結果から、転写媒体に転写されたラダー画像パッチのトナー像プロファイルを算出し、プロファイルの最高値Pmaxと最低値Pminから、下式によりコントラストCtransを求める(ステップS26)。 Next, the toner image profile of the ladder image patch transferred to the transfer medium is calculated from the transfer process calculation result, and the contrast C trans is obtained from the maximum value P max and the minimum value P min of the profile by the following equation (step S26). ).

trans=(Pmax−Pmin)/(Pmax+PminC trans = (P max −P min ) / (P max + P min )

そして、現像過程で算出したコントラストCdeveと転写過程で算出したコントラストCtransの比から、コントラスト伝達量CTを求める(ステップS27)。 Then, from the ratio of the contrast C trans calculated in contrast C deve the transcription process calculated in developing process, obtains the contrast transfer amount C T (step S27).

上述したようなコントラスト伝達量CTの算出処理を、所望する画像周波数の範囲のすべてのサンプル点について完了するまで(ステップS28のNo)、画像周波数を変更しながら(ステップS29)、繰り返し実行する。 The process of calculating the contrast transfer amount C T as described above, until completed for all the sample points in the range of a desired image frequency (No in step S28), while changing the image frequency (step S29), and repeatedly executes .

図7には、図6に示した処理手順に従って画像周波数毎のコントラスト伝達量を算出した結果を示している。現像及び転写プロセスの入出力特性を試作機上の実験による測定結果を用いてシミュレーション計算を行なった場合、特にラダー画像の間隔が狭くなる高周波数領域では逆極性のトナーによりコントラスト測定に誤差が発生して形状がばらつくという問題がある(図12を参照のこと)。これに対し、本実施形態では、図7からも分るように、画像周波数の高い領域においても測定誤差の影響を受けないので、伝達関数の高周波成分における形状のバラツキが発生しない。   FIG. 7 shows the result of calculating the contrast transmission amount for each image frequency in accordance with the processing procedure shown in FIG. When the input and output characteristics of the development and transfer processes are simulated using the results of experiments on prototypes, errors in contrast measurement occur due to the reverse polarity toner, especially in the high-frequency region where the interval between ladder images is narrow. Therefore, there is a problem that the shape varies (see FIG. 12). On the other hand, in this embodiment, as can be seen from FIG. 7, since the measurement error is not affected even in a region where the image frequency is high, there is no variation in the shape of the high-frequency component of the transfer function.

また、本実施形態に係る電子写真プロセスのシミュレーション方法を画像形成装置に適用することによって、画像予測を行ない、画像形成パラメータを補正するという応用例も考えられる。すなわち、サブシステムにおける入出力特性を、個別要素法を用いた粒子挙動解析により算出し、この入出力特性の算出結果をサブシステムに関するモデル式にフィッティングして、各サブシステムにおける現象を数値解析して画像予測を行なう。そして、画像予測の結果に基づいて電子写真プロセスにおける画像形成パラメータに補正を施し、より高品位な画像を転写媒体上に形成するようにする。   Further, an application example in which image prediction is performed and image forming parameters are corrected by applying the electrophotographic process simulation method according to the present embodiment to an image forming apparatus is also conceivable. In other words, the input / output characteristics of the subsystem are calculated by particle behavior analysis using the distinct element method, and the calculation results of the input / output characteristics are fitted to the model formula for the subsystem, and the phenomena in each subsystem are numerically analyzed. Image prediction. Then, the image forming parameters in the electrophotographic process are corrected based on the result of image prediction, and a higher quality image is formed on the transfer medium.

例えば、個別要素法に基づく粒子挙動解析により各サブシステムの入出力特性のモデル式にフィッティングするともに、画像周波数伝達関数を算出し、これらモデル式及び画像周波数伝達関数を用いて出力濃度並びに階調性変動を予測して、画像形成装置が画像出力する際に用いる画像形成パラメータを補正することができる。   For example, fitting to the input / output characteristics model formula of each subsystem by particle behavior analysis based on the individual element method, calculating the image frequency transfer function, and using these model formula and image frequency transfer function, output density and gradation The image forming parameters used when the image forming apparatus outputs an image can be corrected by predicting the sex variation.

図8には、この場合の画像形成装置の処理手順をフローチャートの形式で示している。   FIG. 8 shows a processing procedure of the image forming apparatus in this case in the form of a flowchart.

まず、累積プリント枚数や温度、湿度などの現在の画像形成装置の状態を検出する(ステップS31)。   First, the current state of the image forming apparatus such as the cumulative number of prints, temperature, and humidity is detected (step S31).

次いで、画像形成装置の各状態に関して、個別要素法による現像モデルを用いて、あらかじめ算出している画像形成状態及び潜像電位に対する現像トナー量特性から、濃度・階調性検知用基準パターン画像の現像トナー量を算出する(ステップS32)。また、各状態の現在値に関して潜像電位に対する現像トナー量が算出されていない場合は、あらかじめ計算されている現在値に近い2つの計算結果から内挿あるいは外挿して算出する。   Next, with respect to each state of the image forming apparatus, using a development model based on the individual element method, a reference pattern image for density / gradation property detection is calculated from the image formation state calculated in advance and the development toner amount characteristic with respect to the latent image potential. The developing toner amount is calculated (step S32). Further, when the developing toner amount with respect to the latent image potential is not calculated for the current value of each state, the calculation is performed by interpolation or extrapolation from two calculation results close to the current value calculated in advance.

次いで、算出した入力画像の現像トナー量と、各状態に関して個別要素法による転写モデルを用いてあらかじめ算出しているコントラスト伝達特性から、感光体上に形成された濃度・階調性検知用基準パターン画像の転写媒体への転写状態を算出する(ステップS33)。ここで、各状態の現在値に関してコントラスト伝達量が算出されていない場合は、あらかじめ計算されている現在値に近い2つの計算結果から内挿あるいは外挿して算出する。   Next, based on the calculated development toner amount of the input image and contrast transfer characteristics calculated in advance using a transfer model based on the individual element method for each state, a reference pattern for density / gradation detection formed on the photoconductor The transfer state of the image onto the transfer medium is calculated (step S33). Here, when the contrast transmission amount is not calculated for the current value of each state, it is calculated by interpolation or extrapolation from two calculation results close to the current value calculated in advance.

次いで、計算された濃度・階調性検知用基準パターン画像の転写後の状態から、出力濃度並びに階調を算出し、出力予測値とする(ステップS34)。   Next, output density and gradation are calculated from the calculated density / gradation property detection reference pattern image after transfer, and set as an output predicted value (step S34).

そして、出力予測値と出力濃度、階調性の目標値を比較し、目標値に近づくように帯電電位、露光光量、トナー補給量などの画像形成パラメータの補正量を決定する(ステップS35)。   Then, the predicted output value is compared with the target value of the output density and gradation, and the correction amount of the image forming parameters such as the charging potential, the exposure light amount, and the toner replenishment amount is determined so as to approach the target value (step S35).

また、個別要素法に基づく粒子挙動解析により各サブシステムの入出力特性のモデル式にフィッティングするともに、画像周波数伝達関数を算出し、これらモデル式及び画像周波数伝達関数を用いて入力画像に対する出力画像を予測してユーザに提示するようにしてもよい。そして、予測画像を見たユーザから入力される画質設定の変更指示に基づいて画像形成パラメータを変更し、画像形成パラメータに基づいて出力画像を再度予測してユーザに提示する。   In addition, fitting to the input / output characteristics model equations of each subsystem by particle behavior analysis based on the discrete element method, calculating image frequency transfer functions, and using these model equations and image frequency transfer functions, output images for input images May be predicted and presented to the user. Then, the image formation parameter is changed based on the change instruction of the image quality setting input from the user who viewed the predicted image, and the output image is predicted again based on the image formation parameter and presented to the user.

図9には、この場合の画像形成装置の処理手順をフローチャートの形式で示している。   FIG. 9 shows a processing procedure of the image forming apparatus in this case in the form of a flowchart.

まず、累積プリント枚数や温度、湿度といった、現在の画像形成装置の状態を検出する(ステップS41)。   First, the current state of the image forming apparatus such as the cumulative number of prints, temperature, and humidity is detected (step S41).

次いで、各状態に関して、個別要素法による現像モデルを用いてあらかじめ算出している潜像電位に対する現像トナー量特性から、入力画像に対する現像トナー量を算出する(ステップS42)。ここで、各状態に現在値に関して潜像電位に対する現像トナー量が算出されていない場合は、あらかじめ計算されている現在値に近い2つの計算結果から内挿あるいは外挿して算出する。   Next, for each state, the development toner amount for the input image is calculated from the development toner amount characteristic with respect to the latent image potential calculated in advance using a development model based on the individual element method (step S42). Here, when the developing toner amount with respect to the latent image potential is not calculated with respect to the current value in each state, it is calculated by interpolation or extrapolation from two calculation results close to the current value calculated in advance.

次いで、算出した入力画像の現像トナー量と、各状態に関して個別要素法による転写モデルを用いてあらかじめ算出しているコントラスト伝達特性から、感光体上に形成された入力画像の転写媒体への転写状態を算出する(ステップS43)。ここで、各状態の現在値に関してコントラスト伝達量が算出されていない場合は、あらかじめ計算されている現在値に近い2つの計算結果から内挿あるいは外挿して算出する。   Next, the transfer state of the input image formed on the photosensitive member to the transfer medium is calculated from the calculated development toner amount of the input image and the contrast transfer characteristic calculated in advance using a transfer model based on the individual element method for each state. Is calculated (step S43). Here, when the contrast transmission amount is not calculated for the current value of each state, it is calculated by interpolation or extrapolation from two calculation results close to the current value calculated in advance.

次いで、計算された入力画像の転写後の状態を出力画像予測結果として、画像形成装置に接続されているモニタ・ディスプレイに表示出力する(ステップS44)。   Next, the calculated state of the input image after transfer is displayed and output as an output image prediction result on a monitor / display connected to the image forming apparatus (step S44).

そして、ユーザが出力画像予測結果を参照し、画像シャープネスや色バランスなどの画質設定の変更を指示することができる(ステップ45)。   Then, the user can refer to the output image prediction result and instruct to change image quality settings such as image sharpness and color balance (step 45).

ここで、画像設定の変更が指示されたときには(ステップS46のYes)、入力画像に対して設定された画質設定に相当する画像処理を施す(ステップS47)。   Here, when an instruction to change the image setting is given (Yes in step S46), image processing corresponding to the image quality setting set for the input image is performed (step S47).

また、本実施形態に係る電子写真プロセスのシミュレーション方法を画像形成装置に適用することによって、画像予測を行ない、予測画像と現実に形成される画像を比較することによって装置の故障解析を行なうという応用例も考えられる。   In addition, the electrophotographic process simulation method according to the present embodiment is applied to an image forming apparatus to perform image prediction, and the failure analysis of the apparatus is performed by comparing the predicted image with an actually formed image. Examples are also possible.

図10には、この場合の画像形成装置の処理手順をフローチャートの形式で示している。   FIG. 10 shows a processing procedure of the image forming apparatus in this case in the form of a flowchart.

画像形成のプロセス内で画像欠陥が発生するなど、故障が発生すると(ステップS51)、まず、ユーザが故障内容に最も近い分類を画像形成装置に入力する(ステップS52)。   When a failure occurs such as an image defect occurring in the image forming process (step S51), first, the user inputs a classification closest to the failure content to the image forming apparatus (step S52).

次いで、ユーザが選択した故障内容を検知できる故障検知用画像を画像形成装置から出力する(ステップS53)。ここで言う故障検知用画像とは、例えば、画像の色再現が異常という故障内容に対して、YMC各色の所定濃度パッチの重ね合わせ画像などである。   Next, a failure detection image capable of detecting the failure content selected by the user is output from the image forming apparatus (step S53). The failure detection image referred to here is, for example, a superimposed image of predetermined density patches of each color of YMC with respect to the failure content that the color reproduction of the image is abnormal.

次いで、ユーザが入力した故障内容に関連する画像形成パラメータを故障状態に設定し、個別要素法による現像モデルを用いてあらかじめ算出している潜像電位に対する現像トナー量特性から、故障検知用画像の現像トナー量を算出する(ステップS54)。   Next, the image formation parameter related to the failure content input by the user is set to the failure state, and the failure detection image is determined based on the development toner amount characteristic with respect to the latent image potential calculated in advance using the development model based on the individual element method. The developing toner amount is calculated (step S54).

次いで、ユーザが入力した故障内容に関連する画像形成パラメータを故障状態に設定し、個別要素法による転写モデルを用いてあらかじめ算出しているコントラスト伝達特性から、感光体上に形成された故障検知用画像の転写媒体への転写状態を算出する(ステップS55)。   Next, image formation parameters related to the failure content input by the user are set to failure state, and the failure detection formed on the photoconductor is detected from contrast transfer characteristics calculated in advance using a transfer model based on the individual element method. The transfer state of the image onto the transfer medium is calculated (step S55).

次いで、計算された故障検知用画像の転写後の状態を故障原因推定結果として、画像形成装置に備えられたディスプレイ装置に表示出力する(ステップS56)。   Next, the calculated state after transfer of the failure detection image is output as a failure cause estimation result on a display device provided in the image forming apparatus (step S56).

次いで、ユーザが故障検知用画像と、故障原因予測結果を比較して、故障原因かどうかを判断する(ステップS57)。   Next, the user compares the failure detection image with the failure cause prediction result to determine whether or not the failure is caused (step S57).

ここで、ユーザが故障原因でないと判断した場合には(ステップS58のNo)、故障内容に関連する画像形成パラメータ値あるいはパラメータの種類を変更して(ステップS59)、ステップS54に戻って、故障原因の推定を繰り返し行なう。   If the user determines that the cause is not a failure (No in step S58), the image formation parameter value or parameter type related to the failure content is changed (step S59), and the process returns to step S54 to return to the failure. Repeat the cause estimation.

また、ユーザが故障原因であると判断した場合には(ステップS58のYes)、画像形成装置で故障原因の修復が行なえる場合には修復処理を実施する。また、エンジニアなどによる修理が必要な場合は故障原因への対応方法をディスプレイ装置に表示出力する(ステップS60)。   If the user determines that the cause of the failure is present (Yes in step S58), if the image forming apparatus can repair the cause of the failure, a repair process is performed. If repair by an engineer or the like is required, a method for dealing with the cause of failure is displayed on the display device (step S60).

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。   The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention.

本明細書では、電子写真プロセスに適用した実施形態を中心に説明してきたが、本発明の要旨はこれに限定されるものではない。多数の粒子の挙動により実現する複数のサブシステムからなるプロセスを数値解析するその他のシステムに対しても、同様に本発明を適用することができる。   In the present specification, the embodiment applied to the electrophotographic process has been mainly described, but the gist of the present invention is not limited to this. The present invention can be similarly applied to other systems that numerically analyze a process including a plurality of subsystems realized by the behavior of a large number of particles.

要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。   In short, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the description of the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims should be taken into consideration.

図1は、電子写真プロセスの各サブシステムにおけるトナー粒子の挙動を個別要素法により解析計算するシミュレーション装置の機能的構成を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a functional configuration of a simulation apparatus that analyzes and calculates the behavior of toner particles in each subsystem of the electrophotographic process by an individual element method. 図2は、個別要素法に基づくシミュレーション計算の処理手順を示したフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of simulation calculation based on the individual element method. 図3は、個別要素法による現像及び転写プロセスの解析モデルを模式的に示した図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing an analysis model of development and transfer processes by the individual element method. 図4は、図3に示した個別要素法に基づく現像及び解析プロセス解析モデルを用いて、トナー帯電量、感光体と現像ローラの空隙、現像ローラと感光体の回転速度を変化させながら、感光体の潜像電位を変化させたときの現像トナー量を算出するシミュレーション計算を行なうための処理手順を示したフローチャートである。FIG. 4 shows the development and analysis process analysis model based on the individual element method shown in FIG. 3, while changing the toner charge amount, the gap between the photosensitive member and the developing roller, and the rotational speed of the developing roller and the photosensitive member. 7 is a flowchart showing a processing procedure for performing a simulation calculation for calculating a developing toner amount when a latent image potential of a body is changed. 図5は、条件としてトナー濃度を変化させながら、図4に示した処理手順に従って、感光体の潜像電位を変化させたときの現像トナー量を算出した結果を示した図である。FIG. 5 is a diagram showing the result of calculating the developing toner amount when the latent image potential of the photosensitive member is changed according to the processing procedure shown in FIG. 4 while changing the toner density as a condition. 図6は、図3に示した個別要素法に基づく現像及び解析プロセス解析モデルを用いて、感光体上に画像周波数の異なるラダー画像のトナー像を形成して、転写媒体上に転写し、現像トナー像、転写トナー像のコントラストを算出して、画像周波数毎のコントラスト伝達量を求めるシミュレーション計算を行なうための処理手順を示したフローチャートである。FIG. 6 shows a development and analysis process analysis model based on the individual element method shown in FIG. 3. A toner image of a ladder image having a different image frequency is formed on a photoconductor, transferred onto a transfer medium, and developed. 6 is a flowchart showing a processing procedure for calculating a contrast of a toner image and a transfer toner image and performing a simulation calculation for obtaining a contrast transmission amount for each image frequency. 図7は、図6に示した処理手順に従って画像周波数毎のコントラスト伝達量を算出した結果を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing the result of calculating the contrast transmission amount for each image frequency in accordance with the processing procedure shown in FIG. 図8は、個別要素法に基づく粒子挙動解析により各サブシステムの入出力特性のモデル式にフィッティングするともに、画像周波数伝達関数を算出し、これらモデル式及び画像周波数伝達関数を用いて出力濃度並びに階調性変動を予測して、画像形成装置が画像出力する際に用いる画像形成パラメータを補正するための処理手順を示したフローチャートである。FIG. 8 shows fitting of the input / output characteristics of each subsystem to model equations by particle behavior analysis based on the individual element method, calculating image frequency transfer functions, and using these model equations and image frequency transfer functions, 10 is a flowchart illustrating a processing procedure for correcting an image forming parameter used when an image forming apparatus outputs an image by predicting a gradation variation. 図9は、個別要素法に基づく粒子挙動解析により各サブシステムの入出力特性のモデル式にフィッティングするともに、画像周波数伝達関数を算出し、これらモデル式及び画像周波数伝達関数を用いて入力画像に対する出力画像を予測してユーザに提示する処理手順を示したフローチャートである。FIG. 9 shows fitting of the input / output characteristics of each subsystem to model equations by particle behavior analysis based on the individual element method, calculating image frequency transfer functions, and using these model equations and image frequency transfer functions, It is the flowchart which showed the process sequence which estimates and shows an output image to a user. 図10は、画像予測を行ない、予測画像と現実に形成される画像を比較することによって故障解析を行なうための画像形成装置の処理手順を示したフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of the image forming apparatus for performing image prediction and performing failure analysis by comparing the predicted image with an actually formed image. 図11は、現像剤のトナー濃度Tcを6%、8%、10%と変化させて、潜像電位に対する現像トナー量DMAを測定した実験結果の一例を示した図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an experimental result in which the developing toner amount DMA with respect to the latent image potential is measured by changing the toner density Tc of the developer to 6%, 8%, and 10%. 図12は、画像周波数の異なるラダー画像の現像トナー像と転写トナー像を形成し、コントラストを測定し、コントラストの比から画像周波数毎のコントラスト伝達量を求めた実験結果の一例を示した図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an experimental result of forming a development toner image and a transfer toner image of ladder images having different image frequencies, measuring the contrast, and obtaining the contrast transmission amount for each image frequency from the contrast ratio. is there. 図13は、電子写真プロセスの機能的構成を模式的に示した図である。FIG. 13 is a diagram schematically showing a functional configuration of the electrophotographic process. 図14は、現像手段まわりの装置構成例を示した図である。FIG. 14 is a diagram showing an apparatus configuration example around the developing means. 図15は、スクリュー・フィーダBにおいてトナーとキャリアを混合・攪拌しながら移送する様子を示した図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a state in which the toner and the carrier are transported while being mixed and stirred in the screw feeder B. 図16は、スリーブ38Aの表面において磁力線の方向に配列され、穂立ちして磁気ブラシを形成する様子を示した図である。FIG. 16 is a diagram showing a state in which the magnetic brush is formed on the surface of the sleeve 38 </ b> A in the direction of the magnetic field lines, and rising.

符号の説明Explanation of symbols

13…感光体
14…中間転写ベルト
32…転写ローラ
34…ブラシローラ
36…帯電ローラ
37…筐体
38…現像ローラ
39…スクリュー・フィーダ
40…LEDアレイヘッド
41…トリミングブレード
100…粒子挙動解析装置
101…制御部
102…データ入力部
103…モデル作成部
104…粒子運動計算部
105…データ出力部
106…特性評価部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Photoconductor 14 ... Intermediate transfer belt 32 ... Transfer roller 34 ... Brush roller 36 ... Charging roller 37 ... Housing 38 ... Developing roller 39 ... Screw feeder 40 ... LED array head 41 ... Trimming blade 100 ... Particle behavior analysis apparatus 101 ... Control unit 102 ... Data input unit 103 ... Model creation unit 104 ... Particle motion calculation unit 105 ... Data output unit 106 ... Characteristic evaluation unit

Claims (13)

多数の粒子の挙動により実現する複数のサブシステムからなるプロセスを数値解析するシミュレーション装置であって、
サブシステムにおける入出力特性を、個別要素法を用いた粒子挙動解析により算出する入出力特性算出手段と、
算出された入出力特性に基づいてサブシステムに関するモデル式を補間するモデル式形成手段と、
モデル式を用いてサブシステムにおける現象を数値解析する数値解析手段と、
を具備することを特徴とするシミュレーション装置。
A simulation device for numerically analyzing a process composed of a plurality of subsystems realized by the behavior of a large number of particles,
Input / output characteristic calculation means for calculating input / output characteristics in the subsystem by particle behavior analysis using the individual element method;
A model formula forming means for interpolating a model formula related to the subsystem based on the calculated input / output characteristics;
Numerical analysis means for numerically analyzing phenomena in subsystems using model formulas;
A simulation apparatus comprising:
サブシステム毎の数値解析結果を統合して、プロセス全体についてのパフォーマンスを評価する統合評価手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション装置。
An integrated evaluation means for evaluating the performance of the entire process by integrating numerical analysis results for each subsystem is further provided.
The simulation apparatus according to claim 1.
感光体への露光、静電潜像の形成、トナー像の現像、媒体へのトナー像の転写並びに定着を含む複数のサブシステムからなる電子写真プロセスの数値解析を行なう
ことを特徴とする請求項1に記載のシミュレーション装置。
2. A numerical analysis of an electrophotographic process comprising a plurality of subsystems including exposure to a photoreceptor, formation of an electrostatic latent image, development of a toner image, transfer of a toner image to a medium, and fixing. 1. The simulation apparatus according to 1.
感光体への露光、静電潜像の形成、トナー像の現像、媒体へのトナー像の転写並びに定着を含む複数のサブシステムからなる電子写真プロセスにより転写媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、Image forming apparatus for forming an image on a transfer medium by an electrophotographic process comprising a plurality of subsystems including exposure to a photoreceptor, formation of an electrostatic latent image, development of a toner image, transfer of a toner image to a medium, and fixing Because
サブシステムにおける入出力特性を、個別要素法を用いた粒子挙動解析により算出する入出力特性算出手段と、Input / output characteristic calculation means for calculating input / output characteristics in the subsystem by particle behavior analysis using the individual element method;
入出力特性の算出結果をサブシステムに関するモデル式にフィッティングして、各サブシステムにおける現象を数値解析して画像を予測する画像予測手段と、Image prediction means for fitting the calculation result of the input / output characteristics to a model expression related to the subsystem, numerically analyzing the phenomenon in each subsystem, and predicting the image,
画像予測の結果に基づいて電子写真プロセスにおける画像形成パラメータを補正する画像形成パラメータ補正手段と、Image formation parameter correction means for correcting image formation parameters in the electrophotographic process based on the result of image prediction;
を具備することを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus comprising:
感光体への露光、静電潜像の形成、トナー像の現像、媒体へのトナー像の転写並びに定着を含む複数のサブシステムからなる電子写真プロセスにより転写媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、Image forming apparatus for forming an image on a transfer medium by an electrophotographic process comprising a plurality of subsystems including exposure to a photoreceptor, formation of an electrostatic latent image, development of a toner image, transfer of a toner image to a medium, and fixing Because
個別要素法に基づく粒子挙動解析により各サブシステムにおける入出力特性のモデル式及び画像周波数伝達関数を算出する入出力特性算出手段と、Input / output characteristic calculation means for calculating a model expression and an image frequency transfer function of input / output characteristics in each subsystem by particle behavior analysis based on the individual element method;
該モデル式及び画像周波数伝達関数を用いて入力画像に対する出力画像を予測する画像予測手段と、Image prediction means for predicting an output image for an input image using the model formula and an image frequency transfer function;
入力画像に対する出力画像を電子写真プロセスにより形成する画像形成手段と、Image forming means for forming an output image with respect to an input image by an electrophotographic process;
前記画像予測手段による予測画像と前記画像形成手段により現実に形成される画像を比較して、故障解析を行なう故障解析手段と、A failure analysis means for performing failure analysis by comparing a predicted image by the image prediction means and an image actually formed by the image forming means;
を具備することを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus comprising:
多数の粒子の挙動により実現する複数のサブシステムからなるプロセスを数値解析するシミュレーション方法であって、A simulation method for numerical analysis of a process consisting of a plurality of subsystems realized by the behavior of a large number of particles,
サブシステムにおける入出力特性を、個別要素法を用いた粒子挙動解析により算出する入出力特性算出ステップと、Input / output characteristic calculation step for calculating input / output characteristics in the subsystem by particle behavior analysis using the individual element method,
算出された入出力特性に基づいてサブシステムに関するモデル式を補間するモデル式形成ステップと、A model formula forming step of interpolating a model formula related to the subsystem based on the calculated input / output characteristics;
モデル式を用いてサブシステムにおける現象を数値解析する数値解析ステップと、A numerical analysis step for numerically analyzing phenomena in the subsystem using a model formula;
を有することを特徴とするシミュレーション方法。A simulation method characterized by comprising:
サブシステム毎の数値解析結果を統合して、プロセス全体についてのパフォーマンスを評価する統合評価ステップをさらに備える、The system further includes an integrated evaluation step for integrating the numerical analysis results for each subsystem to evaluate the performance of the entire process.
ことを特徴とする請求項6に記載のシミュレーション方法。The simulation method according to claim 6.
感光体への露光、静電潜像の形成、トナー像の現像、媒体へのトナー像の転写並びに定着を含む複数のサブシステムからなる電子写真プロセスの数値解析を行なう、Numerical analysis of an electrophotographic process comprising a plurality of subsystems including exposure to a photoreceptor, formation of an electrostatic latent image, development of a toner image, transfer of a toner image to a medium, and fixing.
ことを特徴とする請求項6に記載のシミュレーション方法。The simulation method according to claim 6.
感光体への露光、静電潜像の形成、トナー像の現像、媒体へのトナー像の転写並びに定着を含む複数のサブシステムからなる電子写真プロセスにより転写媒体上に画像を形成する画像形成方法であって、Image forming method for forming an image on a transfer medium by an electrophotographic process comprising a plurality of subsystems including exposure to a photoreceptor, formation of an electrostatic latent image, development of a toner image, transfer of a toner image to a medium, and fixing Because
サブシステムにおける入出力特性を、個別要素法を用いた粒子挙動解析により算出する入出力特性算出ステップと、Input / output characteristic calculation step for calculating input / output characteristics in the subsystem by particle behavior analysis using the individual element method,
入出力特性の算出結果をサブシステムに関するモデル式にフィッティングして、各サブシステムにおける現象を数値解析して画像を予測する画像予測ステップと、An image prediction step for fitting the calculation result of the input / output characteristics to a model expression related to the subsystem, and numerically analyzing the phenomenon in each subsystem to predict an image,
画像予測の結果に基づいて電子写真プロセスにおける画像形成パラメータを補正する画像形成パラメータ補正ステップと、An image formation parameter correction step for correcting the image formation parameter in the electrophotographic process based on the result of image prediction;
を有することを特徴とする画像形成方法。An image forming method comprising:
感光体への露光、静電潜像の形成、トナー像の現像、媒体へのトナー像の転写並びに定着を含む複数のサブシステムからなる電子写真プロセスにより転写媒体上に画像を形成する画像形成方法であって、Image forming method for forming an image on a transfer medium by an electrophotographic process comprising a plurality of subsystems including exposure to a photoreceptor, formation of an electrostatic latent image, development of a toner image, transfer of a toner image to a medium, and fixing Because
個別要素法に基づく粒子挙動解析により各サブシステムにおける入出力特性のモデル式及び画像周波数伝達関数を算出する入出力特性算出ステップと、An input / output characteristic calculation step for calculating an input / output characteristic model formula and an image frequency transfer function in each subsystem by particle behavior analysis based on the individual element method;
該モデル式及び画像周波数伝達関数を用いて入力画像に対する出力画像を予測する画像予測ステップと、An image prediction step for predicting an output image for an input image using the model formula and an image frequency transfer function;
入力画像に対する出力画像を電子写真プロセスにより形成する画像形成ステップと、An image forming step of forming an output image with respect to the input image by an electrophotographic process;
前記画像予測ステップにおける予測画像と前記画像形成ステップにおいて現実に形成される画像を比較して、故障解析を行なう故障解析ステップと、A failure analysis step for performing failure analysis by comparing a predicted image in the image prediction step and an image actually formed in the image formation step;
を有することを特徴とする画像形成方法。An image forming method comprising:
多数の粒子の挙動により実現する複数のサブシステムからなるプロセスを数値解析するための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータを、A computer program written in a computer-readable format so that a process for numerical analysis of a process composed of a plurality of subsystems realized by the behavior of a large number of particles is executed on a computer, the computer comprising:
サブシステムにおける入出力特性を、個別要素法を用いた粒子挙動解析により算出する入出力特性算出手段、Input / output characteristic calculation means for calculating input / output characteristics in the subsystem by particle behavior analysis using the individual element method,
算出された入出力特性に基づいてサブシステムに関するモデル式を補間するモデル式形成手段、Model formula forming means for interpolating a model formula related to the subsystem based on the calculated input / output characteristics,
モデル式を用いてサブシステムにおける現象を数値解析する数値解析手段、Numerical analysis means for numerically analyzing phenomena in subsystems using model formulas,
として機能させるためのコンピュータ・プログラム。Computer program to function as
感光体への露光、静電潜像の形成、トナー像の現像、媒体へのトナー像の転写並びに定着を含む複数のサブシステムからなる電子写真プロセスにより転写媒体上に画像を形成する際の画像形成パラメータを補正するための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータを、An image when an image is formed on a transfer medium by an electrophotographic process including a plurality of subsystems including exposure to a photoreceptor, formation of an electrostatic latent image, development of a toner image, transfer of a toner image to a medium, and fixing. A computer program written in a computer-readable format to execute a process for correcting a forming parameter on a computer, the computer comprising:
サブシステムにおける入出力特性を、個別要素法を用いた粒子挙動解析により算出する入出力特性算出手段、Input / output characteristic calculation means for calculating input / output characteristics in the subsystem by particle behavior analysis using the individual element method,
入出力特性の算出結果をサブシステムに関するモデル式にフィッティングして、各サブシステムにおける現象を数値解析して画像を予測する画像予測手段、Image prediction means for fitting the calculation result of the input / output characteristics to a model formula for the subsystem and numerically analyzing the phenomenon in each subsystem to predict the image,
画像予測の結果に基づいて電子写真プロセスにおける画像形成パラメータを補正する画像形成パラメータ補正手段、Image formation parameter correction means for correcting image formation parameters in the electrophotographic process based on the result of image prediction;
として機能させるためのコンピュータ・プログラム。Computer program to function as
感光体への露光、静電潜像の形成、トナー像の現像、媒体へのトナー像の転写並びに定着を含む複数のサブシステムからなる電子写真プロセスにより転写媒体上に画像を形成する画像形成装置における故障解析を行なうための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータを、Image forming apparatus for forming an image on a transfer medium by an electrophotographic process comprising a plurality of subsystems including exposure to a photoreceptor, formation of an electrostatic latent image, development of a toner image, transfer of a toner image to a medium, and fixing A computer program described in a computer-readable format so as to execute a process for performing failure analysis in the computer, the computer comprising:
個別要素法に基づく粒子挙動解析により各サブシステムにおける入出力特性のモデル式及び画像周波数伝達関数を算出する入出力特性算出手段、Input / output characteristic calculating means for calculating the input / output characteristic model formula and image frequency transfer function in each subsystem by particle behavior analysis based on the individual element method,
該モデル式及び画像周波数伝達関数を用いて入力画像に対する出力画像を予測する画像予測手段、Image predicting means for predicting an output image for an input image using the model formula and an image frequency transfer function;
入力画像に対する出力画像を電子写真プロセスにより形成する画像形成手段、Image forming means for forming an output image with respect to an input image by an electrophotographic process;
前記画像予測手段による予測画像と前記画像形成手段により現実に形成される画像を比較して、故障解析を行なう故障解析手段、A failure analysis unit that performs failure analysis by comparing a predicted image by the image prediction unit with an image actually formed by the image forming unit;
として機能させるためのコンピュータ・プログラム。Computer program to function as
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