JP4777029B2 - 情報処理装置およびその制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、設計支援に利用可能な設計支援装置などの情報処理装置およびその制御方法、該方法を実現するコンピュータ実行可能なプログラム及び該プログラムをコンピュータ読み取り可能な形態で記憶する記憶媒体に関する。より詳しくは、複写機、プリンタ装置などの画像形成装置において、搬送経路内を搬送される記録媒体の挙動を計算機シミュレーションにより解析することにより搬送経路の最適設計を行うための技術に関する。
搬送経路の設計において、実際に物を作る前からさまざまな条件で設計物の機能を検討することは、試作品の製造、試験に要する工数を低減でき、開発期間及び費用を低減できる。このような目的で搬送経路内の紙の挙動をシミュレーションするには、例えば、複写機、プリンタ装置などの搬送経路内で搬送される紙、フィルムなどシート状の柔軟性を有する記録媒体（以下、柔軟媒体と称す）の運動を記述する運動方程式を解く必要がある。ここで、プリンタ装置としては、ＬＢＰ（レーザービームプリンタ）、インクジェットプリンタなどがあげられる。この運動方程式を解くには、空間と時間とをそれぞれ有限の量として代数的に近似し、その連立法的式を解く必要がある。空間を代数的に近似するには、有限要素法、差分法などがある（例えば、特許文献１、２参照）。
柔軟媒体の運動を解くにあたっては、上述したように、有限要素あるいは質量−バネ系で離散的に表現された柔軟媒体の運動方程式をまず立てる。次に、解析対象時間を有限の幅を持つ時間ステップに分割し、時間０から時間ステップ毎に未知数である加速度、速度、変位を順次求める数値時間積分により達成される。この柔軟媒体の運動を解く方法として、ニューマックのβ法、ウイルソンのθ法、オイラー法、Kutta-merson法などが広く知られている。また、媒体の搬送状況を精度良くシミュレートする際には、媒体の要素分割及び時間ステップ間隔を非常に細かく設定する必要がある。また、柔軟媒体の搬送中に不意の外力が加わるとローラと媒体の間に虚偽の滑りが生じてしまうなどの問題を解決する必要がある。これらの問題を解決するために、搬送ローラ対の周速度と、搬送ローラ対の各ローラ半径と軸間距離をまず入力し、入力情報に基づいて、搬送ローラ表面を圧接接触領域と非圧縮接触領域に分割する。次に、柔軟媒体が搬送ローラの非圧縮接触領域に達した際には、柔軟媒体に対して非圧縮接触領域の周速度と柔軟媒体の移動速度の差に応じた搬送力を加える。また、柔軟媒体が搬送ローラの圧縮接触領域に達した際には、柔軟媒体はローラ対の周速度で強制的に搬送されるようにすることが知られている（例えば、特許文献３等参照）。
特開平１１−１９５０５２号公報 特開平１１−１１６１３３号公報 特開２００４−１８９４３６号公報
上述の様な設計支援装置において、搬送経路内での柔軟媒体の挙動、すなわち柔軟媒体が搬送される過程、ガイド抵抗等を正確に評価する際には、柔軟媒体と搬送ローラとの接触状態、特にニップの形状とニップの突入側と脱出側の柔軟媒体の角度を正確に表現する必要がある。以下、ニップを搬送ローラ対が接触する接触領域と定義する。
例えば、搬送経路内で一般的に使われる搬送ローラ対では、一方の搬送ローラがゴムなどの摩擦係数が高く柔軟な材料が鉄やアルミ等の剛性の高い心材に巻きつけられたローラを用いる。この表面が柔軟なローラを用いる場合には、他方の搬送ローラは鉄やアルミ等の剛性の高い材料でできたローラを用い、柔軟なローラと剛性の高いローラの組み合わせで用いられているものが多い。また、両方の搬送ローラがゴムローラであってもそれぞれのゴムローラのゴムの硬度や厚さが違う場合もある。そのためこれらの搬送ローラ対が互いに接触した場合、ニップは平面ではなく剛性の高い側から低い側に押し込まれた形状となり、そこに挟まれる柔軟媒体もこの形に沿うことになる。さらに、ニップ出入り口での柔軟媒体の角度もこのニップの形状によって剛なローラ側に寄っている。搬送による紙とガイドとの接触位置や当接角など紙の挙動を正しく計算するためにはニップ周辺のこれらの要因が考慮されていなければならない。
しかしながら、上記説明した設計支援装置において、上述の質量とバネの集合体として表現される柔軟媒体と搬送ローラ対との接触によって形成されるニップ形状は、搬送ローラ対における各搬送ローラの剛性の違いによる変形の違いを考慮していない。そのため、ニップ形状として、搬送ローラの交点を結んだ線分をニップとする方法がとられている。また、柔軟媒体のニップに対する突脱角度についても、この線分と同じ方向もしくは使用者がベクトルなどの形で指定する方法がとられている。そのため、柔軟媒体と搬送ローラ対との接触によって形成されるニップ形状等を考慮していない従来の設計支援装置では、実際の柔軟媒体の挙動（搬送される過程）を正確に評価できない場合がある。
一方、上記説明した設計支援装置において、搬送ローラの制御は駆動条件を表すチャートとして入力されることが一般的である。このチャートは、設計により与えられた制御条件やモータの性能などから理論的に推定された値、あるいは搬送ローラの動きの実測から求められた値などが使用される。
しかしながら、柔軟媒体の運動を解くための数値計算では解析対象時間を有限の幅を持つ時間ステップに機械的に分割して計算を進めていく。このとき、搬送ローラの駆動開始および駆動終了時刻、または駆動速度の変化する時刻など、駆動チャートの中の特徴点に計算ステップが一致するとは限らない。以下、駆動チャートにおける搬送ローラの駆動開始および駆動終了時刻、または駆動速度の変化する時刻を特徴点と称す。そうすると、ステップ単位での計算条件の調整では、駆動開始時刻や駆動時間など、駆動条件が駆動チャートの指定する値と違ってくる可能性がある。また、実機の駆動条件の中には、駆動が柔軟媒体の位置など動作中のある条件によって発動するようなケースもあり、この場合にもチャートの特徴点と実際の計算ステップ時刻が合わなくなる可能性がある。
このような場合、この設計支援装置を使用する者がこの装置を設計した設計者や計算ステップの詳細を知っている者であれば、解析結果がこれらの影響を受けたかどうかを評価して適切な対応を図ることができる。なぜなら、設計者などは、駆動チャートの中の特徴点に計算ステップが一致しない場合などにおける数値シミュレーションの問題や留意すべきを認知しているからである。しかしながら、この設計支援装置を使用する者が一般のユーザ−の場合、上述の問題が計算結果に影響しているかの評価も難しく、適切な時間の離散化を決定することができない。
また、上記説明した設計支援装置において、上述の搬送経路内での柔軟媒体の挙動を正確に評価するために、搬送速度の称呼値に対する変動率を有限要素モデルによる接触構造解析手法を用いて計算することも知られている。この搬送速度の称呼値に対する変動率は、ローラ１００１を構成するゴム等の弾性体１００２が圧力を受けて変形することによって生じるものである。この手法によると、加圧によりローラ１００１は剛体ローラ１００３により押圧され、ローラ１００１の表面が剛体ローラ１００３の表面形状に沿った形で図１５のような変形を生じる。ここで、１００１と１００３とは搬送ローラ対であり、１００３は鉄などの高剛体材料で形成された剛体ローラであり、１００１は高剛体の芯材表面上にゴムなどの柔軟材料の層１００２が形成されたローラである。紙などの柔軟媒体１００４はローラ１００１と剛体ローラ１００３との間に挟持されて搬送される。２つのローラが紙と接触して圧力を受ける部分がニップ部１０１１である。柔軟媒体はニップでローラとローラとの間に密着して搬送される。ここで図１６のようにローラが△φだけ回転すると、ニップから遠く変形のない地点のローラ１００１の円周の移動量はベクトル１０１２で示されるように、ローラの半径をＲとすると、Ｒ×△φとなる。しかしながら、ニップ部１０１１では図１５に示すように変形によりローラの表面が円周方向に伸ばされることから、その分だけローラ表面の移動量は上式で算出したものより多くなっている。ニップ部１０１１において、柔軟媒体が搬送される量はベクトル１０１３で表される。そのため、ニップ部１０１１における搬送速度はニップ内のローラの伸び分だけ速くなる。この速度変動率はゴムの厚さ、硬さ、押圧力、などのパラメータにより変化する。
上述したとおり、ローラが柔軟媒体を搬送する速度はローラの半径と回転数から一義的に決定されないことがあり、実際の設計時においてローラの搬送速度は狙いどおりの値にならず、変動が生じるのが普通である。
搬送速度変動の一つの要因はローラを構成するゴム等の弾性体が圧力を受けて変形し、円周の長さが変わることである。これはローラの材質や硬さ、ゴム層の厚み、表層の厚み、圧力などの要因から決定される量であり、単純な公式から特定の数値を導入することは実質的に困難である。
このような速度変動の効果を予測して、柔軟媒体に生じる張力やたるみといった挙動シミュレーションをより高精度に行いたいという要求があった。
本発明は、設計支援に利用可能な設計支援装置などの情報処理装置を用いて搬送経路内を搬送される柔軟媒体の搬送挙動を計算機シミュレーションにより解析する際における上記従来技術の問題点を解決するためになされたものである。その目的は、搬送経路内の柔軟媒体のモデル化方針に関してシミュレーション上の詳細な知識を有さない設計者であっても柔軟媒体の搬送挙動を比較的精度よくシミュレーションすることができる情報処理装置およびその処理方法を提供することである。
本発明の別の目的は、搬送経路内の柔軟媒体の搬送挙動のシミュレーション上の詳細な知識を有さない設計者であっても搬送速度変動の影響を考慮して精度よく柔軟媒体の搬送挙動をシミュレーションする情報処理装置および情報処理方法を提供することである。
上記目的を達成するための本発明の情報処理装置は、以下の構成を有する。すなわち、柔軟性を有するシート状の記録媒体が搬送ローラ対を含む搬送経路内を搬送されていく際の前記記録媒体の挙動をシミュレーションする情報処理装置であって、前記搬送経路内に配置される搬送ローラ対の剛性に関する情報を含む条件を設定する部品設定手段と、前記設定された条件に基づいて決定される曲率の円弧によって表現される、前記搬送ローラ対が接触する接触領域であって、前記記録媒体の搬送経路となる前記接触領域の形状を表すデータを作成するニップ形状作成手段と、前記接触領域の形状を表すデータに基づいて、前記記録媒体が搬送経路内を搬送されていく際の前記記録媒体の挙動をシミュレーションするシミュレーション手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明の情報処理装置の制御方法は、以下の構成を有する。すなわち、柔軟性を有するシート状の記録媒体が搬送ローラ対を含む搬送経路内を搬送されていく際の前記記録媒体の挙動をシミュレーションする情報処理装置の制御方法であって、前記情報処理装置の部品設定手段が、前記搬送経路内に配置される搬送ローラ対の剛性に関する情報を含む条件を設定する部品設定工程と、前記情報処理装置のニップ形状作成手段が、前記設定された条件に基づいて決定される曲率の円弧によって表現される、前記搬送ローラ対が接触する接触領域であって、前記記録媒体の搬送経路となる前記接触領域の形状を表すデータを作成するニップ形状作成工程と、前記情報処理装置のシミュレーション手段が、前記接触領域の形状を表すデータに基づいて、前記記録媒体が搬送経路内を搬送されていく際の前記記録媒体の挙動をシミュレーションするシミュレーション工程と、を有することを特徴とする。
本発明の情報処理装置によれば、搬送経路内を搬送される柔軟媒体の挙動を計算機シミュレーションにより解析する際に、柔軟媒体のモデル化方針に関してシミュレーション上の詳細な知識を有さない設計者であっても比較的精度よく解析することができる。
また、上記シミュレーションにおいて、駆動チャートの特徴点を計算ステップと一致させることにより、シミュレーション上の詳細な知識を有さない設計者であっても比較的精度よく解析することができる。
また、上記シミュレーションにおいて、柔軟媒体の搬送速度変動の影響を考慮して柔軟媒体の搬送挙動紙搬送の挙動シミュレーションを行うにより、シミュレーション上の詳細な知識を有さない設計者であっても比較的精度よく解析することができる。
以下、設計支援に利用可能な情報処理装置の一例として、本発明の設計支援装置とその制御方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に説明される実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲において適宜変形、組み合わせが可能であることはいうまでもない。
＜第１の実施形態＞
（本実施形態の概要）
本実施形態の設計支援装置では、搬送経路内を搬送される柔軟媒体の搬送挙動をシミュレーションにより解析する際に、下記の３点の処理を行うことで高精度なシミュレーションが実現できる点が特徴である。１）モデル上のニップを実際のニップに近づける処理。２）駆動チャートを用いて柔軟媒体の運動を解くための数値計算を行う時に、駆動チャートの特徴点を計算ステップと一致させる処理。３）搬送ローラ対の変形に伴う速度変動を反映する処理。そのため、本実施形態の設計支援装置を使用すると、シミュレーション上の詳細な知識を有さない設計者であっても搬送経路内を搬送される柔軟媒体の搬送挙動を比較的精度よく解析することができる。以下、本設計支援装置のハードウェア構成、本設計支援装置を用いた上記１）、２）、３）の処理方法について、詳細に説明する。
＜設計支援装置のハードウェア構成：図１＞
最初に、本実施形態の設計支援装置の構成について説明する。図１は本発明の情報処理装置の１つである設計支援装置１００のハードウェアの概略構成の一例を示すブロック図である。設計支援装置１００は、ＣＰＵ１１０、表示部１２０、記憶部１３０、ＲＯＭ１４０、ＲＡＭ１５０、および入力部１６０等から構成されている。 ＣＰＵ１１０は、設計支援装置１００全体を制御する中央処理装置であり、表示部１２０は、本実施形態の各種入力条件や解析結果などを表示する。記憶部１３０は、本実施形態の解析結果などを保存するハードディスクなどである。ＲＯＭ１４０は、本実施形態の制御プログラム、各種アプリケーションプログラム、データなどを記憶する。ＲＡＭ１５０は、上記制御プログラムに基づいてＣＰＵ１１０が各部を制御しながら処理を行うときに用いる作業領域である。入力部１６０はキーボード、マウスなどで構成されている。
＜１．モデル上のニップを実際のニップに近づける処理＞
［設計支援装置の処理：図２］
次に、図２に示すフローチャートを用いて、本実施形態の設計支援装置１００で、モデル上のニップを実際のニップに近づけて搬送経路内を搬送される柔軟媒体の挙動を精度良く計算機シミュレーションで解析する場合の処理の流れの一例について説明する。図２に示す設計支援処理は、ＲＯＭ１４０に格納されている制御プログラムに基づいてＣＰＵ１１０が各部を制御しながら行う処理である。
まず、ステップＳ２１０の搬送経路定義では、表示部に表示される表示画面から、搬送ガイドや搬送ローラ等、搬送経路を構成する機構部品の位置、形状などを設定する。また、搬送ローラ対の剛性に関する情報、例えば、一方のローラの剛性が他方のローラに比べて剛性が高く一方を剛ローラと見なせる情報あるいは両ローラの剛性がほぼ同じであり両ローラとも剛ローラと見なせない情報などを設定する。表示画面には、設定された条件に基づいて機構部品の位置、形状が表示される。この点は後で詳しく説明する。
次に、搬送経路定義ステップＳ２１０が終わるとニップの形状作成ステップＳ２１５に進む。このステップＳ２１５では、入力された搬送ローラ対の形状や剛性に関する情報に基づいて搬送ローラ対のニップの形状が計算される。この点は後で詳しく説明する。
ニップの形状作成ステップＳ２１５が完了すると、次に、柔軟媒体モデル作成ステップＳ２２０に進む。このステップＳ２２０の柔軟媒体モデル作成に必要なシミュレーションを行うために必要なあるいは関連する情報が表示部１２０に表示される表示画面から入力される。入力情報としては、柔軟媒体の種類と形状、柔軟性の情報として柔軟媒体モデルの作成で柔軟媒体を分割する数や分割方法などである。入力情報に基づいて、柔軟媒体は複数の質量を持った剛体要素に分割され、各剛体要素間はバネで連結された弾性体として表現した柔軟媒体モデルが作成される。この点は後で詳しく説明する。柔軟媒体モデル作成Ｓ２２０が終わると、次に、搬送条件設定ステップＳ２３０に移る。ステップＳ２３０の搬送条件設定では、搬送経路内に配置される機構部品（例えば、搬送ローラ対）の駆動方法など、柔軟媒体を搬送するために必要な駆動タイミング、駆動速度などの駆動条件を設定する。この駆動方法は例えば駆動チャートによって与えられる。この駆動チャートには、機構部品の時系列の駆動速度を示す駆動条件が設定されている。また、搬送条件設定では、搬送ローラ対、搬送ガイドと柔軟媒体との摩擦係数なども設定することができる。
駆動条件設定ステップＳ２３０が終了すると、次に、運動計算ステップＳ２４０に進む。このステップＳ２４０の運動計算では、作成されたニップの形状、弾性体として表現された柔軟媒体モデル、機構部品の駆動条件などに基づいて、運動方程式を数値解析する。そして、柔軟媒体（柔軟媒体モデルとして表現される）が搬送経路内を搬送されていく挙動が数値シミュレーションによって時系列的に求められる。また、柔軟媒体の挙動の数値シミュレーションによって得られる柔軟媒体の曲げモーメントが算出される。
運動計算ステップＳ２４０が終わると、更に要素再分割が必要か否かを判定する（ステップＳ２５０）。次に、ステップＳ２５０の要素再分割では、ステップＳ２４０によって計算された柔軟媒体の曲げモーメントを指標に妥当な解を得る上で適切な要素分割であるか否かを判断する。具体的な不具合の例としては、柔軟媒体の要素分割が粗い（要素長さが大きい）場合が挙げられる。この場合には、運動計算中に柔軟媒体の曲げモーメントが実際には有り得ない程大きな値となり、虚偽の挙動解が算出される。そこで、例えば、柔軟媒体をインクジェットプリンター等で使用する紙として想定した場合を考えてみる。
このような紙として、厚さ０.３ｍｍ、ヤング率８０００ＭＰａの紙を使用した場合を一例として考える。また、プリンター中に屈曲経路半径５ｍｍの搬送経路を通過するケースを想定する。このケースにおいて、屈曲経路の部分での曲げモーメントの最大値が約６００gfmm程度になると多くの実験からわかっていた場合には、例えば、曲げモーメントの十倍である６０００gfmmを要素再分割の必要性判断の閾値とする。このように設定することによって、余計な再分割はしないことによる計算時間の長大化を防止することができ。なお、上記閾値は一例であり、計算処理能力や求める精度等に応じて適宜設定することが可能である。
ステップＳ２５０において、柔軟媒体再分割が必要と判断された場合には、剛体要素の分割を更に細かくしてからステップＳ２４０に戻るように制御する。一方、ステップＳ２５０において、柔軟媒体の曲げモーメントの評価結果が精度上適切と判断された場合にはステップＳ２６０に進むように制御する。なお、柔軟媒体の曲げモーメントの評価は、例えば、解析された曲げモーメントの値が、予め設定されている曲げモーメントの値と比較し、解析された曲げモーメントの値が予め設定されている許容範囲以外であれば精度上不適と判断する。
ステップＳ２５０で要素再分割が必要でないと判断されたら、演算結果を表示するため、結果表示ステップＳ２６０に進む。ステップＳ２６０では、上記の運動計算による数値シミュレーションで得られた解析結果である柔軟媒体の挙動を表示部１２０に表示する。
［搬送経路定義：図３］
以下、上記説明した図２において、本願の特徴である搬送経路定義および柔軟媒体モデル作成の各処理について詳しく説明する。図３に設計支援装置１００を起動させたときに表示部に表示される画面構成の一例を示す。図３の画面は、メニューバー１、各処理のサブ構成メニュー２、グラフィック画面３、コマンド欄４などによって構成される。メニューバー１は、主に図２で説明した各処理の切り替えを行ない、グラフィック画面３は、定義した搬送経路や解析結果などが表示し、コマンド欄４は、システムメッセージの出力および必要に応じ数値入力を行なう。
まず、図２のステップＳ２１０に示す搬送経路定義について詳しく説明する。搬送経路の定義の処理は、図３のメニューバー１中の「搬送経路」ボタンがユーザによって押下されたのを検知すると開始される。ボタンが押下されたのを認めると、「搬送経路」の表示の色を反転し「搬送経路」ボタンが選択されたことを示すとともに「搬送経路」処理のサブ構成メニュー２を図３に示されるように表示する。
サブ構成メニュー２には、ローラ対定義ボタン「２Ａ」、ローラ定義ボタン「２Ｂ」、直線ガイド定義ボタン「２Ｃ」、円弧ガイド定義ボタン「２Ｄ」、スプラインガイド定義ボタン「２Ｅ」、フラッパー定義ボタン「２Ｆ」、センサ定義ボタン「２Ｇ」がある。
ローラ対定義ボタン「２Ａ」は、２つローラで１対の搬送ローラを定義し、ローラ定義ボタン「２Ｂ」は、１つのローラを単独で定義する。直線ガイド定義ボタン「２Ｃ」は、直線の搬送ガイドを定義し、円弧ガイド定義ボタン「２Ｄ」は、円弧の搬送ガイドを定義する。スプラインガイド定義ボタン「２Ｅ」は、スプライン曲線で搬送ガイドを定義し、フラッパー定義ボタン「２Ｆ」は、柔軟媒体が搬送される経路の分岐を行なうフラッパー（ポイント）を定義する。センサ定義ボタン「２Ｇ」は、柔軟媒体が搬送経路内の所定の位置にあるか否かを検出するセンサを定義する。サブ構成メニュー２には、実際の複写機やプリンターの搬送経路を構成するために必要な部品が揃っている。そこで、各構成部品の定義をサブ構成メニュー２を用いて実施すると、グラフィック画面３上に位置形状が反映される。図３のグラフィック画面３には、サブ構成メニュー２を用いて搬送経路を定義した例が示されている。
［柔軟媒体モデル作成：図４］
上記説明した搬送経路定義手段による搬送経路の定義が終了すると、次に、柔軟媒体モデル作成処理に移る。柔軟媒体モデル作成処理への移行は、図４に示す、メニューバー１中の「媒体定義」ボタンがユーザによって押下されたのを検知すると開始され、「媒体定義」の表示の色を反転し「媒体定義」ボタンが選択されたことを示す。それとともに「媒体定義」処理のサブ構成メニュー２に媒体種選択画面２Ｈと分割法選択画面２Ｉを図４のようにグラフィック画面３の左側に表示する。続いて、図４に示すように、搬送経路内での柔軟媒体の位置を決定するために、コマンド欄４に柔軟媒体の両端部の座標値Ｐ１（ｘ１、ｙ１）、Ｐ２（ｘ２、ｙ２）の入力をユーザに促すメッセージが表示する。ユーザは、メッセージに従って座標値Ｐ１、Ｐ２をコマンド欄４で数値入力するか、マウス等の本設計支援装置１００に付属するポインティングデバイスによってグラフィック画面３に直接指示する。もちろん、それらを組み合わせて入力を行っても良い。両端部Ｐ１、Ｐ２の座標を規定した（入力された）時点で、グラフィック画面３上には両端部３１を結ぶ直線（図４で示す破線）３２が引かれるようにすることで、柔軟媒体がどのように搬送経路内に設置されているかをユーザが確認することができる。図４のグラフィック画面３は、このときの様子（両端部Ｐ１、Ｐ２の座標値が入力され、両端部３１を結ぶ直線３２が引かれた時）を示している。
次に、直線（図４で示す破線）３２で表現されている柔軟媒体を複数のバネ−質量系に離散化する際の分割数ｎの入力を促すメッセージがコマンド欄４に表示される（不図示）。ユーザは表示に従ってコマンド欄４に分割数ｎを入力する。本実施形態の例では、図４に示す分割法選択画面２Ｉを用いて等分割がユーザによって選択されたことを示している。このときの分割数として例えば、１０個に分割する場合はｎの値として１０がコマンド欄４から入力される。
また、ユーザは、図４に示す媒体種選択画面２Ｈを用いて柔軟媒体の種類を選択する。ここで、媒体種選択画面２Ｈには代表的な紙種名が予め登録されており、ユーザが計算しようとしている柔軟媒体の種類をクリックすることによりユーザは所望する柔軟媒体を選択することができる。ここで、本設計支援装置１００を用いて搬送経路内での柔軟媒体の運動を計算するために必要な計算パラメータは、柔軟媒体のヤング率、密度、厚さの情報などである。これらの情報は、媒体種選択画面２Ｈ中に表示される各紙種ごとに、計算パラメータがデータベースとしてそれぞれ割り当てられている。このデータベースは、予めＲＯＭ１４０や記憶部１３０などに予め格納されている。図４の例では、「普通紙Ａ」ボタンがユーザによって押下されると、設計支援装置１００内部では、柔軟媒体の挙動演算に必要となる「普通紙Ａ」のヤング率、密度、紙厚の値がデータベースから引用される。例えば、「普通紙Ａ」のヤング率として、５４０９ＭＰａ、密度として、１．２５ｇ／ｃｃ、紙厚として、０．０９５１ｍｍの値がデータベースから引用される。
［搬送ローラ対のニップ形状の設定手順（一方を剛体とする場合）：図５、６］
次に、搬送ローラ対のニップ形状を設定する手順の一例を説明する。以下の例では、搬送ローラ対のうち、一方の搬送ローラが他方の搬送ローラに対して十分に剛性が高く、ニップがこの剛ローラの形状に一致する場合（一方が剛体の場合）を説明する。
この設定は、図５に示すメニューバー１中の「搬送経路」ボタンをユーザが押下し、更に、「搬送経路」処理のサブ構成メニュー２のローラ対定義ボタン「２Ａ」を押下することによって開始され、グラフィック画面３で搬送ローラ対を設定できる状態になる。ここで、設計支援装置１００に付随するマウス等のポインティングデバイスを用いてグラフィック画面３に図５にあるようなローラ４Ａ、４Ｂからなる搬送ローラ対の形状を指定する。
指定の方法の一例を説明すると、まず、グラフィック画面３上で搬送ローラ４Ａの中心位置４Ｃをクリックして決定する。次に搬送ローラ４Ａの半径の分だけ離れた外周上の一点へポインティングデバイスを動かしてクリックし、ローラの半径を設定する。これで搬送ローラ４Ａがまず決定される。次に、ポインティングデバイスを搬送ローラ４Ｂの中心位置まで移動してクリックし対向する搬送ローラの中心位置４Ｄを決定する。対向する搬送ローラは基準の搬送ローラ４Ａに接することからそのローラの半径もおのずと決まる。こうして搬送ローラ対４Ａ、４Ｂがグラフィック画面３上に定義される。ただし、この時点ではまだ両搬送ローラの正確な位置や半径については決定しておらず仮設定の状態である。また搬送ローラ間のニップも定義されていない。
次に、図５に示すグラフィック画面３上の搬送ローラ対４Ａ、４Ｂをダブルクリック等の操作で選択すると、図６（または図８）のような搬送ローラ対の設定用のウインドウ５がグラフィック画面３上に現れる。図６のウインドウ５では、ローラ１は先に設定した搬送ローラ４Ａを、ローラ２は後から設定した搬送ローラ４Ｂを表している。ウインドウ５には、図６に示すようにローラ１の中心のＸ座標５Ａ、Ｙ座標５Ｂ、半径５Ｃ、ローラ２の中心のＸ座標５Ｄ、Ｙ座標５Ｅ、半径５Ｆを数値で指定できるような入力欄があり、ウインドウ５を開いた状態では今の時点でのそれぞれの値が入っている。これらの値の微調整をするのであれば、上記の入力欄に正確な値を代入すればよい。両搬送ローラの軸間距離を示す５Ｉにはこの時点では両中心間の距離が自動入力されている。また、図６のウインドウ５（例えば、搬送ローラ対の剛体比が１０以上で、搬送ローラ対の一方を剛体とみなせる場合の表示画面）には剛体比が表示されていないが、ローラ１とローラ２の剛性比の入力部を表示し、剛体比を入力するようにしてもよい。また図６の代わりに、図８の搬送ローラ対の設定用のウインドウ７を用いて必要の値を入力しても良い。図８のウインドウ７は、図６のウインドウ５と類似するものであるが、ローラ１とローラ２の剛性比を入力するためのローラ１／ローラ２剛性比７ＦやＦＥＭ計算を行うためのＦＥＭ計算７Ｅが表示されている点が異なる。これらの詳細については後述ので、ここでの説明は省略する。
続いて、ニップ（搬送ローラ対が接触する接触領域）の定義に入る。実際のニップの形状（円弧）は、構成されるローラ対それぞれの剛性、およびローラ中心の軸間で決定される。本発明でのニップ形状の定義は、２つのローラ対の剛性の違いにより２つに分けて設定可能にしている。例えば、金属ローラ（高剛性ローラ）とゴムローラ（低剛性ローラ）のようにローラの剛性が明らかに異なり２つのローラの剛性比が大きい場合には、剛性が小さいローラの変形が剛性の大きいローラの形状にならうようにしてニップ形状が定義される。また、例えば、２つのローラの剛性が同程度で剛性比の大小関係が明確でない場合には、ニップ形状が一律に決定できないので、剛性比に応じてニップ形状が定義されるように設定する。
本発明においては、便宜的にボタン５Ｇと５Ｈは一対のラジオボタンでどちらか一つを選択できるようになっており、ニップの形状に沿う剛性の高い方のローラを選択する。図６の例ではローラ１が選択されている（搬送ローラ４Ａの剛性が搬送ローラ４Ｂの剛性より高い）。そして５Ｉに押付力を受けてニップを形成したときの軸間距離を入力する。５Ｉが入力されると、軸間距離は両ローラの半径の和よりも小さい値になるので、ローラ２の中心座標５Ｄと５Ｅはローラ１の中心へ向かう方向に自動的に補正される。
別の指定方法として、押し付けた状態での両ローラの中心座標を指定してもよく、この場合は中心座標から計算された軸間距離が５Ｉに自動入力される。ここまで入力を終えたら、「ＯＫ」ボタン５Ｋをクリックして設定値を決定しウインドウ５を閉じる。なお、設定をキャンセルする場合は、「キャンセル」ボタン５Ｊをクリックする。
［搬送ローラ対のニップ形状の形成（一方を剛体とする場合）：図７］
２つの搬送ローラ対の剛性比が大きい場合におけるニップ形状設定手順の一例を説明する。今ウインドウ５の設定値から描かれるローラ対の例を図７(ａ)に示す。本例では、６Ａがローラ１（図５，６の剛性の高いローラ１）、６Ｂがローラ２（図５、６の剛性の低いローラ２）に相当する。図７(ａ)では、ニップを形成するような軸間距離を設定しているためローラは点６Ｃ、６Ｄで交点を持ち、重なる部分６Ｅができる。上記設定ではローラ１を剛なローラと指定したので、ニップはローラ１側の円弧６Ｇに沿う形となり、円弧６Ｆの部分は点６Ｃと点６Ｄで切り取る。そして図７(ｂ)のように切り取られた円弧６Ｆの代わりに６Ｇをそのままコピーした円弧６Ｈをローラ６Ｂに設ける。こうしてできたローラ１の円周６Ｉとローラ２の円弧６Ｈとの間を柔軟媒体が通過するニップと定義する。なお、図７(ｂ)の６Ｉと６Ｈは、説明をわかりやすくするため表示上ずらして（間隙をあけて）記載しているが、実際のモデルでは同一線上に重なっている。
本実施形態では、剛なローラと剛でない（剛なローラに較べて柔なローラ）で形成される搬送ローラ対であるかどうかは、予め設定された搬送ローラ対の剛性比が所望の値を越えるであるかどうかを判定し、その判定結果に応じて決めるようにした。つまり、設定された搬送ローラ対の剛性比の値に応じて、搬送ローラ対のニップ（搬送ローラ対が接触する接触領域）の形状を一方のローラの表面形状が他方のローラの表面形状に沿う形とする。次に、一方のローラの他方のローラと重なる部分を切り取り、切り取った部分に該他方のローラの表面形状に沿う円弧を生成し、搬送ローラ対の該接触領域の形状とした。本実施形態では、剛性比として、１０倍以上の差があれば一方のローラの形状が他方のローラの表面形状に沿うようにした。もちろん、この判断の基準は本実施形態における一例であって、必ずしもこの値にする必要はなく、また、１０倍を越える差がある場合のように閾値の判断を適宜変更することも可能である。
また、この閾値の設定は予め固定的に設定しておいても良いし、設定画面から適宜変更可能にしておいても良い。搬送ローラの表面の摩擦係数や弾性量の経時変化などによる性状変化を考慮するのであれば変更可能にしておくのが望ましく、条件に応じて自動的に変更可能にしておいても良い。この変更は、判断基準設定画面を新たに立ち上げるようにしても良いし、図６や図８に示されるローラ対の設定の条件の１つとして剛性値とともに入力されるようにしても良い。なお、本発明において、剛性はローラの表面から中心に向かって所望の力を加えた時の表面の変形量によってあらわすようにして良い。より具体的には、例えば、１Ｎの力で中心方向に向かって押圧したとき、表面が中心方向に移動した移動量ａを剛性値として良い。もちろん、その他、変形量を表現できるもの、例えば、ヤング率で合成を評価するようにしても良いが、ローラを構成するアルミニウムなどの管状部材の厚みの影響等を考慮すると変形量を持って剛性値とすることは合理的である。
上記説明したように、搬送ローラ対のうちの一方の搬送ローラが他方の搬送ローラに対して十分に剛性が高く、ニップがこの剛ローラの形状に一致する場合（一方が剛体の場合）の搬送経路定義処理の処理は、以下のように行う。すなわち、搬送経路定義処理において、接触領域を持つ搬送ローラ対を定義する際に、ニップの形状をどちらか一方のローラの表面形状に沿う形とする。ニップに沿う側に選択されなかった搬送ローラの選択された搬送ローラと重なる部分を切り取って、その部分に選択された搬送ローラの形状に沿う円弧を設けて、この円弧と選択された搬送ローラの間をニップとする。つまり、剛性の高い方のローラの形状はそのままとし、剛性の低い方のローラの表面形状を剛性の高い方の形状に沿った形に変形するように円弧を設定し、これらローラの元の形状と設定された円弧との部分をニップとする。紙などの柔軟媒体はこのローラの元の形状部分と設定された円弧部分との間に配され、これ等ローラ対によって挟持され搬送されることになる。
また当然、ニップ形状を表す円弧の曲率半径と剛ローラを表す円の曲率半径とは一致することが望ましい。しかしながら、コンピュータ演算による図形処理における誤差分も想定されるため、円弧と円の曲率半径が５％以内であればニップ形状はローラの表面形状に沿う形の範囲内として考える。より詳細には、このニップを、複数の質量を持った剛体要素と各剛体要素間をバネで連結することによって弾性体表現される柔軟媒体を通過させることができる。このような処理をすることによって、両ローラの剛性が異なりかつ一方が他方に対して十分剛性の高いローラからなるローラ構成の場合の柔軟媒体の挙動を数値シミュレーションにする際に、モデル上のニップを実際のニップにより近づけることができる。そのため、柔軟媒体の変形や突脱角度などの挙動を精度よく計算することができる。
また、搬送条件設定処理において、各ローラの径およびローラの軸間距離の入力と、ニップ形状に沿う側のローラを選択することで、上記説明したニップ形状を自動的に設定することができる。そのため、本実施形態の設計支援装置の操作を容易にし、ユーザの設計工数を削減することができる。
本実施形態の設計支援装置１００では、異なる剛性を有する搬送ローラ対（一方を剛体とする場合）のニップは、図７（ｂ）に示すように剛性の高いローラ１の円周６Ｉと剛性の低いローラ２の円弧６Ｈによって形成される。このときのニップ形状はローラの変形を考慮したものとなる。このニップ形状は、従来の設計支援装置で行われているような重なり部分を直線で定義される。つまり、図７（ａ）の６Ｃと６Ｄを結ぶ直線で定義される搬送ローラ対のニップ形状に比べて、より精度よく、モデル上のニップを実際のニップにより近づけることができる。そのため、設計支援装置１００によって設定されたニップ形状を用いると、記録媒体のモデル化方針に関してシミュレーション上の詳細な知識を有さないユーザであっても、搬送経路内を搬送される記録媒体の挙動を比較的精度よく解析することができる。
［搬送ローラ対のニップ形状の設定手順（両方とも完全な剛体でない場合）：図８］
次に、別の搬送ローラ対のニップ形状の設定手順の一例を説明する。以下、図５〜７で説明した例（搬送ローラ対のどちらか一方のローラを完全に剛とみなせる場合）と異なる構成の例、すなわち、搬送ローラ対の両方のローラともに変形してニップを形成する例を用いて説明する。なお、以下の図８〜９の説明では、図５〜７と重複する部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。図８は、前述の一方を剛体とする場合の設定手順と同様に搬送ローラ対をグラフィック画面３に仮設定したあと搬送ローラ対をダブルクリックして搬送ローラ対の設定用のウインドウ７を開いたところを示す。
図８の搬送ローラ対の設定用のウインドウ７で、各ローラの中心と半径、剛側ローラの選択と軸間距離の設定までは、図６の設定ウインドウ５で説明したのと同じ手順である。次にボタン７Ａにチェックをつけて、ニップの曲率半径を設定できるようにする。そして７Ｂにその曲率半径の値を入力する。この設定でよい場合は、「ＯＫ」ボタン７Ｄを、キャンセルする場合は「キャンセル」ボタン７Ｃをクリックする。この場合も、ニップ形状形成は、設定された搬送ローラ対の剛性比の値に応じて入力されたニップ形状の作成に用いるニップ曲率半径によって搬送ローラ対のニップ形状とするようにして良い。もちろん、ローラ対の剛性比を設定するための設定手段を更に有することで剛性の差がある搬送ローラ対に変更することも可能である。
［ニップの曲率半径の計算による設定：図２６］
本発明では、さらに、図８でニップの曲率半径の値を入力する代わりに、図８の剛性比入力ボタン７Ｆを選択することで、図２６に示す剛性比入力画面に移り、曲率半径を計算することもできる。図２６のラジオボタン２６Ｅおよび２６Ｇのいづれか１つを選択することによって、ニップ形状の曲率半径を決定できる。ボタン２６Ｅを選択した場合、２つのローラの剛性比を入力欄２６Ｆから入力することになる。ローラ間の押付け力によって変形する量がローラ１が変形せずローラ２のみが変形する場合、ニップ形状は円弧２６Ｂにとなる。剛性比は円弧２６Ｂの状態を最大値と定義し、本実施形態においては剛性比＝１０として定義している。また、ローラ１とローラ２が形状、材質構成とも全く同じ場合、ニップ形状は２６Ｄとなるが、この状態が剛性比の最小値と定義し、本実施形態においては剛性比＝１とした。本実施形態ではローラ２の変形量がローラ１より大きい場合を例にとり説明しているが、逆でも良い。また、ニップ形状が円弧２６Ｃの状態は剛性比を５と設定した場合を表現している。ボタン２６Ｇを選択した場合は変形前のニップ中心相当位置２６Ｉに対し、変形によって移動した量を入力欄２６Ｈから入力することで、ニップ形状を規定することになる。たとえば、ニップ形状が円弧２６Ｃである場合、入力する移動量は点２６Ｉと点２６Ｊの距離に相当する。ボタン２６Ｍを選択した時点でニップ形状を表現する円弧が規定され、曲率半径は点８Ｃ、８Ｄ、２６Ｊの３点を結ぶ円弧として計算され、図８のウインドウ７の７Ｂにその値を返す。またボタン２６Ｌを選択することで、剛性比によるニップ形状曲率半径の設定を中断し、図８のウインドウ７に戻ることが可能となっている。
つまり、本発明においては、剛性比に応じてローラの形状を特定できるようにしておいてよく、その一例として、剛性比が所望の範囲内になったときにそれに対応する曲率に合わせて一方のローラの表面形状を修正するようにして良い。この場合、一方のローラと曲率を合わせるだけでなく、予め決められた倍率で曲率を変更するようにしても良い。予め決められた倍率で曲率を変更する場合、剛性比で切り分ける閾値を複数段設けておき、その範囲ごとに所望の倍率を設定しておくようにして良いものである。この場合、剛性比の範囲と曲率の倍率（同じ局率で設定するのであれば１倍）とをデータベース化しておき、入力されたデータに応じてデータベースを参照して所望の形状に修正すれば良い。
［ニップの曲率半径の有限要素法による設定：図２３］
本発明ではさらに、ニップの曲率半径を決定できない場合、有限要素法を用いた構造解析で求める手段を具備する。図８のボタン７Ｅを選択すると、図２３に示すニップ形状計算ウインドウ２３Ａが開く。ユーザーはローラ１、ローラ２それぞれ構成される層数を２３Ｂ、２４Ｃ入力欄に入力する。この時点でローラ対を模式した図がウインドウ２３Ａ内に描画され、それぞれの層毎に吹き出し線２３Ｄも描画される。入力欄２３Ｅは層を形成する材料のヤング率を、入力欄２３Ｆには層の外形寸法を入力する。入力欄２３Ｉは軸間距離を示しており、図８のウインドウ７で入力した値がそのまま参照可能となっている。ボタン２３Ｇを押すことにより、ニップ計算を中断しウインドウ７に戻るこのが可能である。ボタン２３Ｈによりニップ形状計算ウインドウ２３Ａで入力された情報を元に有限要素法によるニップ形状計算に入る。図２４はローラ対の有限要素法モデルを表す。ローラ対の接触は明らかに両ローラ軸を結ぶ中心線に対し、左右対称問題であるので、ニップ計算を行うにあたっては対称線２４Ｂに対し片側のみを解析の対象としている。２４Ａはローラを有限要素の集合体として離散化した状態を表している。ローラ間の接触によりニップが形成されるが２４Ｃの部位を拡大したものを図２５に示す。２５Ａの円弧は有限要素法による構造計算により求められたニップ形状であり、また２５Ｂはニップの中心位置、２５Ｃは両ローラが接する端部（ニップの端部）位置を表している。２５Ｄは対称線２４Ｂに対し２５Ｃが線対称となる位置を示す。最終的に２５Ｃ、２５Ｂ、２５Ｄを結ぶ円弧を計算し、ウインドウ７の７Ｂにその値を返す。
［搬送ローラ対のニップ形状の形成（両方とも完全な剛体でない場合）：図９］
次に、ニップ形状形成の過程を説明する。今ウインドウ７の設定値から描かれるローラ対およびニップの例を図９(ａ)に示す。本例では、８Ａがローラ１、８Ｂがローラ２に当たる。上記設定ではローラ１をより剛なローラと指定した。今回設定するニップは、どちらかのローラに沿う形ではなく、指定された曲率で、８Ａと８Ｂの交点８Ｃ、８Ｄに切り取られた円弧８Ｆと８Ｇの間にくる。さらに今回の設定では８Ａが剛側ローラなのでニップは８Ｂ側に凸の形状になる。ウインドウ７の７Ｂで指定した曲率半径を持ちかつ８Ａと８Ｂを通る円弧は一意に決定できる。図９(ａ)に指定したニップ形状を示す一点鎖線８Ｅを示す。そして円弧８Ｆと８Ｇを切り取り、８Ｅに沿う形状の円弧を図９(ｂ)の８Ｉと８Ｈのようにそれぞれのローラに設ける。この８Ｈと８Ｉとの間を柔軟媒体が通過するニップと定義する。なお、図９(ｂ)の８Ｉと８Ｈは表示上ずらしているが、実際のモデルでは同一線上に重なっている。上記説明したように、搬送ローラ対のどちらかの搬送ローラが完全に剛とはみなせない構成で両方のローラが変形してニップを形成する場合、搬送経路定義処理において、接触領域を持つ搬送ローラ対を定義する際に、両方のローラの重なる部分を切り取る。次に、切り取った部分に曲率半径を指定した円弧をそれぞれのローラに設けて、この円弧同士の間をニップとし、このニップを、複数の質量を持った剛体要素と各剛体要素間をバネで連結することによって弾性体表現される柔軟媒体が通過させることができる。そのため、両ローラがいずれも変形してニップを形成する場合の柔軟媒体の挙動を数値シミュレーションにする際に、モデル上のニップを実際のニップにより近づけることができるため、柔軟媒体の変形や突脱角度などの挙動を精度よく計算することができる。
また、搬送経路定義処理において、ニップ部分の曲率半径を入力することで、上記説明したニップ形状を自動的に設定することができるため、本実施形態の設計支援装置１００の操作を容易にし、ユーザの設計工数を削減することができる。
以上説明したように、どちらかの搬送ローラが完全に剛とはみなせない構成で両方のローラが変形してニップを形成する場合のニップ形状は、図９（ｂ）に示すように剛性の高いローラ１の円周８Ｉと剛性の低いローラ２の円弧８Ｈによって形成される。このニップ形状は、従来の設計支援装置で行われている図９（ａ）の８Ｃと８Ｄを結ぶ直線で定義される搬送ローラ対のニップ形状に比べて、より精度よく、モデル上のニップを実際のニップにより近づけることができる。そのため本設計支援装置１００で設定されたニップ形状を用いることにより、記録媒体のモデル化方針に関してシミュレーション上の詳細な知識を有さないユーザ（設計者）でも、搬送経路内を搬送される記録媒体の挙動を比較的精度よく解析することができる。
＜２．駆動チャートの特徴点を計算ステップと一致させる処理＞
１）の説明では、モデル上のニップを搬送ローラ対の剛性比を考慮して実際のニップにより近づけることで、本設計支援装置が搬送経路内を搬送される記録媒体の挙動を比較的精度よく解析できることを説明した。次に、２）駆動チャートを用いて柔軟媒体の運動を解くための数値計算を行う際に、駆動チャートの特徴点を計算ステップと一致させる方法を利用して、搬送経路内を搬送される記録媒体の挙動を比較的精度よく解析できる点について説明する。なお、駆動チャートの特徴点とは、搬送ローラの駆動開始および駆動終了時刻、または駆動速度の変化する時刻である。
［設計支援装置の処理：図１０］
図１０のフローチャートを用いて、本設計支援装置１００で搬送経路内を搬送される柔軟媒体の挙動を計算機シミュレーションで解析する際に、駆動チャートの特徴点を計算ステップと一致させることで高精度にシミュレーションする処理の流れの例を説明する。図１０に示す設計支援処理は、ＲＯＭ１４０に格納されている制御プログラムに基づいてＣＰＵ１１０が各部を制御しながら行う処理である。
まず、ステップＳ２１０〜ステップＳ２３０，ステップＳ２４０〜Ｓ２６０の処理は上述した通りであるのでその説明は省略する。
本処理の特徴であるステップＳ２３２では、特徴点の時刻（駆動条件における駆動速度が変化する点の時刻）が計算時刻と一致しない場合には、ステップＳ２３４に進む。次に、ステップＳ２３４では、計算時刻を特徴点の時刻と一致させるように計算時刻を時間分割してからステップＳ２４０に進む。一方、ステップＳ２３２において、特徴点の時刻と計算時刻とが一致する場合には何もしないでステップＳ２４０に進む。したがって、計算機シミュレーションで解析処理する対象の時間が特徴点の時刻と一致し、時間分割上の不都合が生じなければ以下に説明する一連の処理は行う必要がない。以下、特徴点の時刻と計算時刻とが一致しない場合の処理について説明する。
［駆動チャートの特徴点の時刻と計算時刻が一致しない場合の処理（ステップＳ２３２）：図１１］
最初に、設計支援装置１００を用いて、搬送経路内を搬送される記録媒体の挙動を計算機シミュレーションで解析する場合に、駆動チャートの特徴点の時刻と計算時刻とが一致しない場合に解析精度が低下する不具合を解消するための処理について説明する。なお、以下の処理は、図１１に示される駆動チャートにおけるの運動計算処理における処理例に沿った説明である。搬送ローラの駆動チャートの一例を図１１に示す。横軸は時刻、縦軸は速度を表す。このチャートは時刻Ｔ１で搬送ローラが駆動を開始、時刻Ｔ２で速度Ｖに達するように線形に加速し、時刻Ｔ３まではＶで一定に駆動し、そこから時刻Ｔ４にかけて線形に速度０まで減速していくことを表している。
このチャートの例は、原点０と特徴点４１（搬送ローラの駆動開始時刻）,４２（搬送ローラの一定速度到達時刻）,４３（搬送ローラの減速開始時刻）,４４（搬送ローラの駆動停止時刻）によって与えられる。また、特徴点４１,４２,４３,４４の間の値は線形に補完されて実線で表されるチャート４５に対応する。ここで、計算時間ステップΔｔが図１１に示した間隔で与えられているとする。すると、計算ステップごとに求められる速度の値は、図１１上の四角い点の値になる。しかし、この点を線形に補完すると点線４６のようになり、各特徴点が計算時間ステップΔｔの各時刻とずれているために、設定したチャート４５とはズレが生じてしまう。このような場合、点線４６の条件で計算を進めると得られる解析結果の精度は低下してしまう。
［特徴点の時刻を計算時刻に一致させる方法（ステップＳ２３４）：図１２］
そこで、本実施形態では、このズレを解消しチャートに沿った駆動条件で計算を行なうためには、次の手順で計算ステップを調節する。図１２にその説明図として図１１の特徴点４１,４２近辺を拡大したチャートを示す。
まず、計算条件としてチャートおよび計算時間ステップΔｔが設定されたら、特徴点の時刻が計算時間ステップΔｔごとの計算時刻に一致するかどうかを判定する。図１２に調整が必要なチャートの例を示す。チャートは特徴点４１（時刻Ｔ１）と４２（時刻Ｔ２）を持つ。また計算時間ステップΔｔの時間分割で計算が進むと、計算時刻は順に時刻５３、５４、５５となり時刻Ｔ１、Ｔ２とは一致していない。例えば特徴点４１の判定ではＴ１／Δｔを計算し、これが割り切れる（もしくは端数が十分小さく同一とみなせる）かどうかを判定する。特徴点４２についても同様である。割り切れない場合には時刻Ｔ１および時刻Ｔ２の位置にも計算時刻がくるように、計算時間ステップΔｔをそれぞれ計算時間ステップΔｔ１と計算時間ステップΔｔ２、計算時間ステップΔｔ３と計算時間ステップΔｔ４にそれぞれ分割する。計算時間ステップΔｔ１は時刻Ｔ１から時刻５３の時刻を引いた値となり、計算時間ステップΔｔ２は計算時間ステップΔｔから今求めた計算時間ステップΔｔ１を引いて求める。計算時間ステップΔｔ３と計算時間ステップΔｔ４についても同様である。この分割により、当初計算時間ステップΔｔの時間分割では２ステップで計算する区間は、分割によって４ステップで計算されることになる。
［駆動条件が複数ある場合の処理：図１３］
また、駆動条件が複数あって複数のチャートが定義されていたら、それらすべてから特徴点を抽出する。ここでは説明のために、図１３に６１と６２の２つのチャートがあるものとしてその例を示す。この例の場合はＴ１からＴ８まで８つの時刻にそれぞれ特徴点が抽出できる。次に各特徴点の値を計算時間ステップΔｔで割って割り切れるかどうかを判定する。本例では時刻Ｔ７がちょうど割り切れる位置にあり、この点については計算時間ステップΔｔの調節の必要はない。割り切れない場合には、図１２の例と同様にして、その時刻に計算ステップが来るように計算時間ステップΔｔを調節する。時刻Ｔ１の例で見ると、時刻６３から時刻Ｔ１で１ステップ、時刻Ｔ１から時刻６４で１ステップの合計２ステップに分割する。時刻Ｔ４, 時刻Ｔ５, 時刻Ｔ６, 時刻Ｔ８についても同様に分割する。また時刻Ｔ２と時刻Ｔ３では初期の計算時間ステップΔｔの間に２つが含まれている。この場合もそれぞれの特徴点に計算ステップが来るように、時刻６４から時刻Ｔ２, 時刻Ｔ２から時刻Ｔ３、時刻Ｔ３から時刻６５の３つに分割する。３つ以上の特徴点が含まれる場合でも同様にそれぞれの特徴点の時刻で分割する。こうして、あらかじめ特徴点をはずさない時間分割を決定し、それにそって計算を行っていく。
以上説明したように、本実施形態では、運動方程式を解く場合に設定する時間の離散化によって、正確な駆動条件で計算することができる。すなわち、搬送ローラ等の搬送経路内の機構部品を制御する駆動チャートの特徴点（駆動開始時刻や終了時刻、速度が変化する時刻など）に時刻が一致するように時間分割の値を調節して特徴点に時刻がくるようにできる。そのため、実際の駆動条件を正しく表現できる。また、上記説明した運動計算処理において、時間分割の値を自動的に調整することによって、シミュレーション上の詳細な知識を有さない設計者であっても、手間のかかる結果の検証をすることなく精度の良い計算結果を導くことができる。
［柔軟媒体の先端位置と駆動条件の変更位置が一致しない場合の処理：図１４］
搬送経路内で搬送される記録媒体の挙動を計算機シミュレーションで解析する場合において、解析精度を向上させる別の処理について説明する。すなわち、駆動条件を変更する場合における柔軟媒体の先端位置と駆動条件の変更を行うセンサの検出位置とが一致しない場合において、解析精度が低下する不具合を解消する処理について説明する。なお、以下の処理は、図２の運動計算における処理にしたがって基本的に処理される。
ここでは、計算中の何らかの条件によって駆動が始まる例として搬送されてくる柔軟媒体の先端を検出対象として、ある検出位置を通過した瞬間に駆動条件が変化するケースを考える。図１４にこの状態の一例を示す。７１は柔軟媒体を示し、図中矢印の方向に速度Ｖで搬送されている。７２は柔軟媒体の先端を検出して、なんらかの駆動条件の変更を行うセンサの検出位置を示す。柔軟媒体は質点７０１とそれをつなぐバネ７０２で表現されている。今、ある計算ステップ（ここでは便宜上ｎステップとする）が計算終了した状態が(ａ)の状態である。ここではまだ柔軟媒体先端は位置７３（ｎステップ目の柔軟媒体の先端の位置）で検出位置７２まで達していない。ここからｎ＋１ステップ目としてΔｔだけ先の状態を計算すると、柔軟媒体はＶΔｔだけ矢印の方向に前に進んで(ｂ)の状態になる。ここで柔軟媒体の先端は検出位置７２を通り過ぎてしまう。この時点で検出がされたとして駆動条件を変更し、次のｎ＋２ステップ目の計算にはいると、最初に入力した条件より遅れたタイミングで駆動条件が変更された計算をすることになる。このような場合、（ｂ）の条件で計算を進めると得られる解析結果の精度は低下してしまう。
そこで、本実施形態の設計支援装置２００では、ｎ＋１ステップ目の計算で検出位置を通り過ぎてしまった場合には、もう一度ｎステップ目の終了時点である位置７３に戻る。そして、ここから検出位置７２に柔軟媒体の先端が (ｃ)に一致するステップができるように、計算時間ステップΔｔを次の式によってΔｔ’と計算時間ステップΔｔ”に分割する。
Δｔ’＝ｄ／Ｖ
Δｔ”＝Δｔ−Δｔ’
こうして計算を行なうことで、計算時間ステップΔｔ’は検出されていない条件でセンサ検出位置７２まで、計算時間ステップΔｔ”は検出後の条件で位置７４（ｎ＋１ステップ目の柔軟媒体先端の位置）まで計算されることになる。そのため、正確な計算条件で計算することができるようになる。
実際には柔軟媒体の先端以外にも検出の対象となる機構が考えられるが、いずれにおいても検出される瞬間が計算ステップの時刻からはずれる場合には、同様の方法で時間分割を調節することで対処できる。
計算の手順としては、あらかじめ決定した計算時間ステップΔｔにそって計算を開始する前に、上記説明した柔軟媒体の検出位置７２のような、計算中に時間分割を調節する必要がある特徴点を選び出しておく。そして、計算のステップごとに検出位置と検出対象の距離と通過したかどうかの判定を行なう。そして、もしある計算ステップで検出対象が検出位置を通りすぎるような状況が起こった場合には、今計算したステップの初期状態に戻る。そして、検出対象が検出位置に一致するとみなせるように、時間分割、つまり、計算時間ステップΔｔを計算時間ステップΔｔ’と計算時間ステップΔｔ”に分割して計算をやり直す。そして、次のステップでは再び最初に決定した計算時間ステップΔｔに戻して計算を続けていく。
なお、計算モデルの中に検出位置が複数個ある場合で、ある計算ステップでそれぞれの検出対象が同時にそれぞれの検出位置を越えたときには、それぞれの検出位置で求めた計算時間ステップΔｔ’のうちで一番小さいものを採用して計算を行う。そして、次の計算時間ステップΔｔ”の計算で他の検出位置の判定を再び行い、検出された場合にはさらに時間分割を行う。こうして、あらゆる検出位置に依存する駆動条件が正確に表せるようにして計算を行う。
以上説明したように、本実施形態では、上記説明した運動計算処理において、搬送ローラ等の搬送経路内の機構部品を制御する駆動条件が、柔軟媒体の位置など計算内で決まる条件によって決定される場合に、以下の処理ができる。すなわち、搬送ローラ等の搬送経路内の機構部品を制御する駆動チャートの特徴点に時刻が一致するように、特徴点の状態をモニタしながら時間分割の値を自動的に調節して特徴点に時刻がくるようにすることができる。そのため、計算の過程によって変化するような条件に対しても実際の駆動条件を正しく表現して精度の良い計算結果を導くことができる。
＜３．搬送ローラ対の変形に伴う速度変動を反映する処理＞
次に、搬送部に設けられたローラ対の変形に伴う速度変動をシミュレーションに反映させる方法について説明する。以下の説明では、変動の値を有限要素モデルによる接触構造解析により速度変動率を求める例を用いて説明する。しかしながら、この変動率は上述したように、簡略化されたローラ形状を基に行っても良い。
［設計支援装置の処理：図１７］
図１７は、情報処理装置のひとつである本設計支援装置１００における設計支援プログラムの処理における各処理の実行順の一例の主要部のみを説明するためのフローチャートである。図１に示されるように、本設計支援装置１００は、搬送ローラの位置などを定義する搬送経路定義処理（ステップＳ１０１）、柔軟媒体モデル作成処理（ステップＳ１０２）、搬送条件設定処理（ステップＳ１０３）をまず行う。続いて、柔軟媒体の挙動を数値シミュレーションによって時系列的に求める運動計算処理（ステップＳ１０４）、結果表示出力処理（ステップＳ１０５）の処理を順次実行する。図１７に示される処理ステップは上述した各処理ステップと同様である。
［設計支援装置の別の構成：図１８］
図１８は、本設計支援装置１００のは別の構成の一例を示す図である。
バス２０１には、中央処理装置（ＣＰＵ）２０２、ＲＯＭ２０３、ＲＡＭ２０４、ネットワークインターフェース２０５、入力装置２０６、出力装置２０７及び外部記憶装置２０８が接続されている例が示されている。
ＣＰＵ２０２には、データの処理又は演算を行うと共に、バス２０１を介して接続された各種構成要素を制御するものである。ＲＯＭ２０３および外部記憶装置２０８には、予めコンピュータプログラムが記憶されており、このコンピュータプログラムに基づいてＣＰＵ２０２は本発明を含む指定された処理を実行する。これらのコンピュータプログラムはＲＡＭ２０４に読みだされてＣＰＵ２０２により実行される。また、ＲＡＭ２０４は、データの入出力、送受信のためのワークメモリ、各構成要素の制御のための一時記憶として用いられる。外部記憶装置２０８は、例えばハードディスク記憶装置等の不揮発性のメモリである。入力装置２０６はキーボードおよびマウスなどによって構成され、さらに出力装置２０７は液晶ディスプレイなどの表示装置によって構成される。また、ネットワークインターフェース２０５は、外部の端末装置とのデータの送受信を行う。
以下、各パラメータから搬送ローラの変形による速度変動率の予測方法を説明する。すなわち、数多くのパラメータの組み合わせについて有限要素モデルによる接触構造解析により速度変動率を求め、各要因の値と得られた速度変動率の関係を表す関数を作成する場合の一例について説明する。
先ず、接触構造解析の結果を用いた関数の作成方法について説明する。関数の作成方法はパラメータ組み合わせを振った接触構造解析のデータ点を使って最小二乗法による曲線当てはめを行う作成方法が一般的である。但し、より精度の高い多項式を求めるために、有限要素モデルによる接触解析のパラメータ組み合わせを実験計画法における直交表に割り付けて選び、多項式にＣｈｅｂｙｓｈｅｖの直交多項式を用いるとよい。
［関数の作成：図１９］
図１９は関数６２の一例である。図１９は表示上１次元のグラフだが、実際は選んだパラメータの数が次元数となる。横軸がパラメータの値、縦軸が速度変動率を示す。接触構造解析を行って、速度変動率を求めたデータ点がデータ６１で示されており、各点を補間する関数６２を作成する。この関数を使うことにより、例えば接触構造解析を行っていない任意のパラメータの値であっても推定点６３のように速度変動率が予測可能となる。
［搬送条件設定画面：図２０］
図２０は、シミュレーションを実行する装置の表示画面例である。以下、図２０を用いて搬送ローラの変形によって生じる速度変動の速度変動率の算出処理の過程の一例を説明する。以下では弾性ローラを定義する過程を説明する。
まず、メニューバー１の「搬送条件」ボタンが選択されると、装置はそれを検出する。この検出に応じてサブ構成メニュー２内を必要に応じて搬送条件の設定に関わる定義ボタン表示に変えるべく表示装置に信号を送出する。サブ構成メニュー２の「弾性ローラ」の定義ボタン７０１が選択されそれが検出されると、予め定義された搬送経路を表示するグラフィック画面３内に表示されている搬送ローラの中から定義すべき所望の弾性ローラが選択可能となる。ここでは、ローラ７０２がユーザによって選択されたものとする。
［パラメータの入力画面：図２１］
ローラの選択の検出にともなって、図２１に示すように、ローラにおける各パラメータの入力を行うための入力画面がウインドウとして表示される。図２１では、パラメータとして搬送ローラ対の駆動ローラ直径、従動ローラ直径、搬送ローラのゴム層の厚さ、搬送ローラの表層の厚さ、搬送ローラのゴムヤング率などが入力可能となっている。しかしながら、パラメータ入力項目は、さらには材質、硬さ、押圧力など、速度変動率に影響を及ぼす別のパラメータがあるのであればそれらを含めてすべてのパラメータが考慮できることが望ましい。もちろん、シミュレーションの要求レベルによってそれらパラメータ入力項目は適宜選択可能にしたり、必要なパラメータのみに厳選するようにして良い。
図２１に示された入力画面では、駆動ローラ、従動ローラ、押圧力、ゴム厚、表面層、ゴムヤング率がそれぞれ入力した場合が示されている。すなわち、駆動ローラ（モータやモータなどからの動力が伝達されることで実質的に駆動されるローラ）として、直径６０ミリが入力される。また、従動ローラ（駆動ローラの回転に伴って回動するローラ）として、直径６０ミリが入力される。また、押圧力として１００キログラム、ゴム厚として３ミリ、表面層として３０ミクロン、ゴムヤング率として１．５メガパスカルがそれぞれ入力される。これ等数値の入力完了後、「ＯＫ」ボタンの選択が検出されると、関数にパラメータの値が代入され、予測される速度変動率の計算結果７０３が表示される。図では計算結果として速度変動率が１．０３８と表示されている。
この計算結果を利用すると、選択したローラの径が２０ｍｍで、回転数を１２０ｒｐｍと定義した場合、速度変動率を考慮した搬送速度の称呼値は７８２２ｍｍ／ｍｉｎと算出することができる。すなわち、搬送速度の称呼値は２０×３．１４×１２０＝７５３６ｍｍ／ｍｉｎとなるが、速度変動率を考慮すると、７５３６×１．０３８＝７８２２ｍｍ／ｍｉｎと算出することができる。
［速度変動率を考慮した搬送条件：図２２］
選択されたローラには、算出された速度変動率が考慮された搬送速度が定義される。速度変動率を考慮したローラは図２２の７０４ように他のローラと区別しやすく色分けするなど表示方法を変えることで明確化するようにすることが望ましい。また、図２２においては、速度変動率はコマンド欄４、あるいはローラの近傍に表示されている。
このように、弾性ローラの変形による速度変動率を考慮して搬送条件を再定義し、運動計算手順により柔軟媒体の挙動計算を行うことにより、柔軟媒体に生じる張力やたるみといった挙動シミュレーションをより高精度に行うことができる。
なお、本発明は、例えばシステム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現される。また、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した（図２、１０、１７に示す）フローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
本設計支援装置のハードウェアの概略構成を示すブロック図である。 本設計支援装置におけるモデル上のニップを実際のニップに近づけて搬送経路内を搬送される柔軟媒体の挙動を高精度にシミュレーションする処理を示すフローチャートである。 本設計支援装置の表示部に表示される画面構成（搬送経路定義）の一例を示す図である。 本設計支援装置の表示部に表示される画面構成（媒体定義）の一例を示す図である。 搬送経路処理において搬送ローラ対の形状の指定を説明する図である。 搬送経路処理におけて搬送ローラ対の詳細な設定を説明する図である。 搬送ローラ対のニップ形状の形成（一方のローラが剛体の場合）を説明する図である。 搬送経路処理において別の搬送ローラ対（両方とも完全な剛体でない場合）の形状を指定する説明図である。 搬送ローラ対の別のニップ形状の形成（両方とも完全な剛体でない場合）を説明する図である。 本設計支援装置における駆動チャートの特徴点を計算ステップと一致させることで高精度に搬送経路内を搬送される柔軟媒体の挙動をシミュレーションする処理を示すフローチャートである。 駆動チャートの一例を説明する図である。 図１０の駆動チャートの部分拡大図である。 駆動チャートの別の例を説明する図である。 柔軟媒体先端の検出の説明図であり、（ａ）は、ｎステップ目の柔軟媒体の位置、（ｂ）は、ｎ+１ステップ目の柔軟媒体の位置（時間分割調整前）、（Ｃ）はｎ+１ステップ目の柔軟媒体の位置（時間分割調整後）を示す。 ローラのニップ部における変形状態を説明する図である。 ローラのニップ部における変形によって生じる速度変動を説明する図である。 本設計支援装置における搬送ローラ対の変形に伴う速度変動を反映して搬送経路内を搬送される柔軟媒体の挙動を高精度にシミュレーションする処理を示すフローチャートである。 本設計支援装置の別の構成例を示すブロック図である。 パラメータと速度変動率の関係を示す関数の一例を示す図である。 ローラを定義するための搬送条件設定画面の一例を示す図である。 搬送ローラ対の各パラメータを入力するためのウインドウの一例を示す図である。 速度変動率を考慮したローラが定義された表示画面の一例を示す図である。 ニップ形状を計算するための入力の一例を示す図である。 ニップ形状を計算するための有限要素法モデルの一例を示す図である。 有限要素法の計算結果からニップ曲率半径の算出方法を説明する図である。 ニップの曲率半径の計算による設定を説明する図である。
符号の説明
１：メニューバー
２：サブ構成メニュー
２Ａ：ローラ対定義ボタン
２Ｂ：ローラ定義ボタン
２Ｃ：直線ガイド定義ボタン
２Ｄ：円弧ガイド定義ボタン
２Ｅ：スプラインガイド定義ボタン
２Ｆ：フラッパー定義ボタン
２Ｇ：センサ定義ボタン
２Ｈ：媒体種選択画面
２Ｉ：分割法選択画面
３：グラフィック画面
３１：柔軟媒体の端部座標
４：コマンド欄
４Ａ：ローラ１
４Ｂ：ローラ２
４Ｃ：ローラ１の中心
４Ｄ：ローラ２の中心
５Ａ：ローラ１の中心のＸ座標を入力するフィールド
５Ｂ：ローラ１の中心のＹ座標を入力するフィールド
５Ｃ：ローラ１の半径を入力するフィールド
５Ｄ：ローラ２の中心のＸ座標を入力するフィールド
５Ｅ：ローラ２の中心のＹ座標を入力するフィールド
５Ｆ：ローラ２の半径を入力するフィールド
５Ｇ：ラジオボタン（ローラ１）
５Ｈ：ラジオボタン（ローラ２）
５Ｉ：軸間距離を入力するフィールド
５J：キャンセルボタン
５Ｋ：ＯＫボタン
６Ａ：ローラ１
６Ｂ：ローラ２
６Ｃ：ローラ１と２の交点
６Ｄ：ローラ１と２の交点
６Ｅ：ローラ１と２の重なる部分
６Ｆ：ローラ２の重なる部分の円弧
６Ｇ：ローラ１の重なる部分の円弧
６Ｈ：ローラ２側のニップを形成する円弧
６Ｉ：ローラ１の外周
７Ａ：曲率定義のボタン
７Ｂ：曲率半径を入力するフィールド
７Ｃ：キャンセルボタン
７Ｄ：ＯＫボタン
７Ｅ：ＦＥＭによる曲率半径計算ボタン
７Ｆ：剛性比による曲率半径計算ボタン
８Ａ：ローラ１
８Ｂ：ローラ２
８Ｃ：ローラ１と２の交点
８Ｄ：ローラ１と２の交点
８Ｅ：曲率指定した曲線
８Ｆ：ローラ２の重なる部分の円弧
８Ｇ：ローラ１の重なる部分の円弧
８Ｈ：ローラ２側のニップを形成する円弧
８Ｉ：ローラ１側のニップを形成する円弧
４１：駆動チャートの特徴点
４２：駆動チャートの特徴点
４３：駆動チャートの特徴点
４４：駆動チャートの特徴点
４５：実際の駆動チャート
４６：計算中にとられる駆動チャート
５１：駆動チャートの特徴点
５２：駆動チャートの特徴点
５３：駆動チャートの時間分割の時刻位置
５４：駆動チャートの時間分割の時刻位置
５５：駆動チャートの時間分割の時刻位置
６１：駆動チャート１
６２：駆動チャート２
６３：計算ステップの分割時刻
６４：計算ステップの分割時刻（６３の次のステップ）
６５：計算ステップの分割時刻（６４の次のステップ）
７１：柔軟媒体モデル
７２：柔軟媒体先端の検出位置
７３：ｎステップ目の柔軟媒体先端の位置
７４：ｎ＋１ステップ目の柔軟媒体先端の位置
１１０ ＣＰＵ
１２０ 表示部
１３０ 記憶部
１４０ ＲＯＭ
１５０ ＲＡＭ
１６０ 入力部
２０２ ＣＰＵ
２０３ ＲＯＭ
２０４ ＲＡＭ
２０６ 入力装置
２０７ 出力装置
２０８ 外部記憶装置
２３Ａ：ニップ形状計算ウインドウ
２３Ｂ：ローラ１を形成する層の数を入力する欄
２３Ｃ：ローラ２を形成する層の数を入力する欄
２３Ｄ：ローラの層とヤング率、外形入力欄とを結ぶ吹き出し
２３Ｅ：ローラ１のヤング率入力欄
２３Ｆ：ローラ１の外形入力欄
２３Ｇ：ニップ形状の計算するための入力をキャンセルするボタン
２３Ｈ：ニップ形状の計算を有限要素法で開始するボタン
２３Ｉ：ローラ１とローラ２の軸間距離表示欄
２４Ａ：有限要素法によるローラの離散モデル説明図
２４Ｂ：計算上の対称線
２４Ｃ：ニップ位置
２５Ａ：ニップ形状説明線
２５Ｂ：ニップ中央位置
２５Ｃ：有限要素モデルにより計算されたニップ端部位置
２５Ｄ：線対称条件により計算されたニップ端部位置
２６Ａ：ローラ剛性比入力画面
２６Ｂ：剛性比＝１の時のニップ形状
２６Ｃ：剛性比＝５の時のニップ形状
２６Ｄ：剛性比＝１０の時のニップ形状
２６Ｅ：剛性比入力選択ボタン
２６Ｆ：剛性比入力欄
２６Ｇ：移動量入力選択ボタン
２６Ｈ：移動量入力欄
２６Ｉ：変形前のニップ中央位置点
２６Ｊ：剛性比＝５の時のニップ中央位置
２６Ｋ：剛性比＝１０の時のニップ中央位置
２６Ｌ：ローラ剛性比入力キャンセルボタン
２６Ｍ：ニップ形状の円弧曲率決定ボタン

Claims (18)

  1. 柔軟性を有するシート状の記録媒体が搬送ローラ対を含む搬送経路内を搬送されていく際の前記記録媒体の挙動をシミュレーションする情報処理装置であって、
    前記搬送経路内に配置される搬送ローラ対の剛性に関する情報を含む条件を設定する部品設定手段と、
    前記設定された条件に基づいて決定される曲率を有する円弧によって表現される、前記搬送ローラ対が接触する接触領域の形状であって、前記記録媒体の搬送経路となる前記接触領域の形状を表すデータを作成するニップ形状作成手段と、
    前記接触領域の形状を表すデータに基づいて、前記記録媒体が搬送経路内を搬送されていく際の前記記録媒体の挙動をシミュレーションするシミュレーション手段と、
    を有することを特徴とする情報処理装置。
  2. 前記部品設定手段は、前記搬送ローラ対の設定条件を入力するために、前記搬送ローラ対のうちの剛性の大きいローラを第１ローラに、剛性が小さいローラを第２ローラとして、前記第１ローラの径と、前記第２ローラの径と、前記第１ローラおよび前記第２ローラの軸間距離と剛性比とを入力するための設定画面を表示することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 前記ニップ形状作成手段は、前記搬送ローラ対の第１ローラと第２ローラとの剛性比が所定以上の場合、前記部品設定手段によって設定された位置に設定された形状の前記搬送ローラ対を配置し、次に、前記搬送ローラ対のニップの形状を前記第１ローラの表面形状に沿う形にとり、さらに、前記第２ローラの前記第１ローラと重なる部分を切り取り、該切り取った部分に前記第１ローラの表面形状に沿う円弧を設けることにより、該円弧と第１ローラの間を前記ニップの形状を表すデータとして作成することを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
  4. 前記ニップ形状形成手段は、設定された前記搬送ローラ対の剛性比が所定以上の場合、前記搬送ローラ対の接触領域の形状が一方のローラの表面形状が他方のローラの表面形状に沿う形とされ、該一方のローラの該該他方のローラと重なる部分を切り取り、該切り取った部分に該他方のローラの表面形状に沿う円弧を生成し、該搬送ローラ対の該接触領域の形状を表すデータとする機能を有することを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
  5. 前記部品設定手段は、前記接触領域の曲率半径を入力するための設定画面を更に有し、前記ニップ形状形成手段は、設定された前記搬送ローラ対の剛性比が所定以上の場合、入力された前記接触領域の曲率半径を前記搬送ローラ対の互いに接触する接触領域の形状を表すデータとすることを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
  6. 前記接触領域の曲率半径は、有限要素法を用いた変形量の計算と、該計算結果から出力された接触領域形状から設定されることを特徴とする請求項５に記載の情報処理装置。
  7. 前記ニップ形状作成手段は、前記搬送ローラ対の第１ローラの剛性と第２ローラの剛性とが略等しい場合、前記部品設定手段によって設定された位置に設定された形状の前記搬送ローラ対を配置し、次に、前記第１ローラと第２ローラの重なる部分を切り取り、該切り取った部分に前記ニップ曲率半径を指定した円弧をそれぞれのローラに設けることにより、該円弧同士の間を前記接触領域の形状を表すデータとして作成することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  8. 前記剛性に関する情報は前記搬送ローラ対の剛性比を含み、該剛性比は複数設定可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  9. さらに、複数の剛性比に対応して設定された接触領域の曲率半径を選択する手段を有することを特徴とする請求項８に記載の情報処理装置。
  10. さらに、前記搬送ローラ対の時系列の駆動速度を示す駆動条件を設定する駆動条件設定手段と、前記駆動条件における駆動速度が変化する点の時刻が計算時刻と一致しない場合に、前記計算時刻を前記駆動速度が変化する点の時刻に一致させる計算時刻調節手段を有し、
    前記シミュレーション手段は、前記部品設定手段で設定された条件と、前記駆動条件と、前記一致された計算時刻とに基づいて、前記記録媒体が搬送経路内を搬送されていく際の前記記録媒体の挙動をシミュレーションする
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  11. 前記計算時刻調節手段は、前記駆動条件における駆動速度が変化する点の時刻が計算時刻と一致しない場合に、前記数値解析で用いられる計算時間ステップ（Δｔ）を時間分割して計算時刻を前記駆動速度が変化する点の時刻に一致させることを特徴とする請求項１０に記載の情報処理装置。
  12. 前記駆動速度が変化する点の時刻は、前記機構部品の駆動開始時刻、駆動終了時刻、および駆動速度が変化する時刻を含むことを特徴とする請求項１１に記載の情報処理装置。
  13. 前記搬送ローラ対に対して、搬送ローラの変形によって生じる速度変動率を算出するためのパラメータを入力する入力画面を表示する表示手段をさらに有し、
    前記シミュレーション手段は、前記接触領域の形状を表すデータと前記入力画面から入力された前記パラメータとに基づいて、前記記録媒体が搬送経路内を搬送されていく際の前記記録媒体の挙動をシミュレーションする
    ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
  14. 前記パラメータは、搬送ローラ対の各直径、搬送ローラの材質および硬さ、搬送ローラのゴム層の厚み、搬送ローラの表層の厚み、および押圧力のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１３に記載の情報処理装置。
  15. 前記表示手段は、予め定義された搬送経路を表示するとともに、前記搬送経路内の速度変動率が算出された搬送ローラ対を他の搬送ローラ対と区別して表示することを特徴とする請求項１３に記載の情報処理装置。
  16. 柔軟性を有するシート状の記録媒体が搬送ローラ対を含む搬送経路内を搬送されていく際の前記記録媒体の挙動をシミュレーションする情報処理装置の制御方法であって、
    前記情報処理装置の部品設定手段が、前記搬送経路内に配置される搬送ローラ対の剛性に関する情報を含む条件を設定する部品設定工程と、
    前記情報処理装置のニップ形状作成手段が、前記設定された条件に基づいて決定される曲率の円弧によって表現される、前記搬送ローラ対が接触する接触領域であって、前記記録媒体の搬送経路となる前記接触領域の形状を表すデータを作成するニップ形状作成工程と、
    前記情報処理装置のシミュレーション手段が、前記接触領域の形状を表すデータに基づいて、前記記録媒体が搬送経路内を搬送されていく際の前記記録媒体の挙動をシミュレーションするシミュレーション工程と、
    を有することを特徴とする情報処理装置の制御方法。
  17. 請求項１６に記載の情報処理装置の制御方法を実現するコンピュータ実行可能なプログラム。
  18. 請求項１７に記載のプログラムをコンピュータ読み取り可能な形態で記憶する記憶媒体。
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