JP7289636B2 - 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、搬送経路内を移動するシート状の柔軟媒体の挙動をシミュレーションする情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムに関する。

複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置における搬送経路を設計する際、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、試作品の製造や試験に要する工数を削減できるとともに、開発期間および費用を低減できる。このような目的で、画像形成装置における搬送経路内を移動するシート状の柔軟媒体（紙やシート）の挙動を計算機シミュレーションにより解析し、搬送経路の設計を行うことが検討される。

従来、柔軟媒体の挙動をシミュレーションする技術として、柔軟媒体を有限要素法による有限要素で表現し、搬送経路内のガイドやローラとの接触を判断し、運動方程式を数値的に解くことにより、柔軟媒体のガイドとの搬送抵抗や当接角を評価する設計支援システムが提案されている（特許文献１）。

このように、柔軟媒体の運動を解くにあたっては、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立て、解析対象時間を有限の幅を持つ時間刻み（ステップ）に分割し、時間０から刻み時間毎に未知数である加速度、速度、変位を順次求め、これらの数値を時間積分することによって、柔軟媒体の挙動を表現することができる。このような解析方法としては、ニューマークの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。

特開平１１－１９５０５２号公報

しかしながら、従来のシミュレーション装置では、一つの条件下でのシミュレーションの度に異常が発生した個所を特定していた。従って、複数の条件下でのシミュレーションを行う際には、シミュレーションごとに、ユーザは条件を設定し、シミュレーションを行い、結果を確認しなければならなかった。更に、シミュレーション一回ごとの結果しか見ることができなかった。

上記の課題を解決するために、本発明の情報処理装置は、搬送経路内を移動するシート状の柔軟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、互いに異なる複数の条件下で、前記柔軟媒体が異常な形状になることを含む複数の挙動を複数回シミュレーションするシミュレーション手段と、前記シミュレーションの結果に基づいて、前記搬送経路内の構成部品とともに柔軟媒体が異常な挙動を示した複数の個所を表示させる表示手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、ユーザに対する利便性を高めることが可能となる。

情報処理装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。 情報処理装置の機能的構成を示すブロック図である。 情報処理方法を示すフローチャートである。 搬送経路を設定する際の表示画面である。 柔軟媒体を設定する際の表示画面である。 搬送条件を設定する際の表示画面である。 シミュレーション後の結果の表示画面である。 シミュレーション後の結果の表示画面である。 シミュレーション後の結果の表示画面である。 シミュレーション後の結果の表示画面である。

［実施形態］
＜ハードウェア＞
図１は、本実施形態におけるシミュレータとして機能する情報処理装置１００のハードウェアの一例を示す図である。

情報処理装置は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の通信機能を備えた情報処理装置により実現される。情報処理装置１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）１０４、ＨＤＤやＳＳＤ等の記憶部１０５、ディスプレイ１０６を有する。更に情報処理装置１００は、キーボード１０７、ポインティングデバイス１０８、システムバス１０９を有する。ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３をワークメモリとして、ＲＯＭ１０２や記憶部１０５などに格納されたＯＳ（オペレーティングシステム）や各種プログラムを実行する。また、ＣＰＵ１０１は、システムバス１０９を介して各構成を制御する。尚、後述するフローチャートによる処理は、ＲＯＭ１０２や記憶部１０５などに格納されたプログラムコードがＲＡＭ１０３に展開され、ＣＰＵ１０１によって実行される。入出力Ｉ／Ｆ１０４は、無線／有線モジュールを介して、外部装置と接続される。ディスプレイ１０６は、シミュレーションを行うための各種表示を行う。キーボード１０７やポインティングデバイス１０８は、ユーザからの入力を受け付ける。

＜機能ブロック図＞
図２は、情報処理装置１００の機能的構成を示しているブロック図である。情報処理装置１００のＣＰＵ１０１はＲＡＭ１０３をワークメモリとして用い、ＲＯＭ１０２に格納されたプログラムを実行することにより、図２に示す各機能を実現する。なお、以下に示す処理のすべてが必ずしもＣＰＵ１０１によって実行される必要はなく、処理の一部又はすべてについて、ＣＰＵ１０１以外の一つ又は複数の処理回路によって実行されるよう情報処理装置１００を構成しても良い。

情報処理装置１００は、入力部２０１、搬送経路定義部２０２、柔軟媒体モデル作成部２０３、搬送条件設定部２０４、挙動計算部２０５、表示部２０６、出力部２０７等の機能ブロックからなる。

入力部２０１は、例えば、キーボード１０７やポインティングデバイス１０８、入出力Ｉ／Ｆ１０４等により実現される。また表示部２０６は、ディスプレイ１０６等により実現される。

図３は柔軟媒体の挙動をシミュレーションに関するフローチャートである。この処理プログラムは、設計支援及びシミュレーションのためのプログラムとして、記憶装置（記憶部１０５）に格納されており、ＣＰＵ１０１によって実行される。情報処理装置１００を構成する、前述した上記各部は、ＣＰＵ１００が記憶部１０５に格納された処理プログラムを実行することにより実現される。

以下、本実施形態における処理の流れを図２の機能ブロック図と図３のフローチャートとを用いて説明する。

ステップＳ３０１において、処理を開始する。

ステップＳ３０２において、搬送経路設定部２０２は、搬送経路の設定を行う。

図４は、搬送経路を設定する際の表示部２０６に表示されている表示画面である。４０１はメインエリアであり、搬送経路などの各種設定やシミュレーションの結果等を表示するための領域である。４０２は、メニューエリアであり、各作業の切り替えやファイル操作等のナビゲーションを行うための表示領域である。４０３は、メインエリア４０１の拡縮率を決定するスライドバーである。４０４は、メッセージエリアであり、各種メッセージを表示するための表示領域である。４０５は、設定エリアであり、属性情報等の設定を行うための表示領域である。４０６は、部品選択エリアであり、搬送経路の設定において各部品（例：ローラや搬送路、及び摩擦係数μなど）を選択するための表示領域である。ユーザは入力部２０１から操作することにより、搬送経路を設定する。

ステップＳ３０３において、柔軟媒体モデル設定部２０３は、柔軟媒体モデルを設定する。

図５は、柔軟媒体モデルを設定する際の表示部２０６に表示される表示画面である。本実施例では、柔軟媒体は、ｎ分割された質点－バネ系の弾性体モデルとして定義される。柔軟媒体の挙動をシミュレーションするために必要なパラメータは、柔軟媒体のヤング率、密度、厚さ、大きさ、カールの状態等である。これらのパラメータは柔軟媒体種（例：紙種）と対応していても良い。ユーザは入力部２０１を操作することにより、環境や紙サイズ、媒体、カール位置、初期位置等の条件をこの表示画面を介して設定する。例えば、ユーザが「Ａ３」「Ａ４縦」「Ｂ５横」の条件でシミュレーションを行う場合は、それぞれの項目のチェックボックスをＯＮにする。

ユーザが選択した各項目の条件の組合せすべてについてシミュレーションがなされることとなる。例えば、環境で２種、紙サイズで８種、媒体で３０種、カール条件で３種の条件が選ばれたとすると、２×８×３０×３＝１４４０回のシミュレーションが実行されることとなる。従来は、一つ一つの条件の組合せをユーザが設定し、その後にシミュレーションを行う、ということを条件の全組合せについて行っていたため、非常に負荷の高いものであった。本実施形態によれば、これらの組合せを自動的に設定できることから、ユーザに対する負荷を大幅に低減することが可能となる。

ステップＳ３０４において、搬送条件設定部２０４は、搬送条件を設定する。

図６は、搬送条件を設定する際の表示部２０６に表示される表示画面である。図６には、搬送ローラの駆動制御の入力例が示されている。

ステップＳ３０５にて、挙動計算部２０５は、ユーザの指示に応じて、互いに異なる複数の条件下で柔軟媒体の挙動を複数回シミュレーションする。シミュレーション開始後は、時間刻みごとの柔軟媒体の状態（位置や形状等）を計算することにより、柔軟媒体の挙動を算出する。この際に柔軟媒体が異常な挙動を示すかどうかも算出する。「異常な挙動」とは、以下のような状態である。
・柔軟媒体が異常な形状（例：紙ジャムの状態）になった場合
・質点－バネ系に想定を超える応力が発生した場合
・想定されていない搬送経路に侵入してしまった場合
異常な挙動があった場合は、異常な挙動があった個所を記憶部１０５等に記憶しておき、次の条件可のシミュレーションに移る。

ステップＳ３０６にて、シミュレーションの結果を表示する。

図７は、表示部２０６がシミュレーションの結果を表示する際の表示画面である。ステップＳ３０２で設定された搬送経路の構成部品に重畳して異常な挙動があった個所を×印で表示する。図７のケースではＲＰ１とＲＰ２の間に１か所、ＲＰ２とＲＰ３の間に３か所、ＲＰ４の近傍で１か所、異常な挙動があったことが分かる。ユーザはこの表示領域を確認することにより、どの位置で異常が発生しやすいかを簡単に把握することができ、設計効率を向上させることができる。

図８は、表示部２０６がシミュレーションの結果を表示する際の表示画面の別の例である。図７とは異なり、テーブル形式で挙動に異常があった個所を表示する。この際、条件と異常な挙動があった場所に関する情報（例：ＲＰ１－ＲＰ２）とを対応付けて表示する。図７と異なり、条件も表示されていることから、ユーザは異常の原因を特定しやすくなる。

図９は、表示部２０６がシミュレーションの結果を表示する際の表示画面の更に別の例である。図７の搬送経路上に異常の表示と図８の以上のテーブル表示とを組み合わせとなる。ユーザが搬送経路上のエラー位置をマウスなどで特定した際に、対応するテーブル上での異常の行をハイライトする。これにより、ユーザはより容易に搬送時の異常を把握することができる。

ステップＳ３０７において、ユーザがシミュレーション結果に満足するか否かの入力を受け付け満足する場合は、ステップＳ３０８に進み処理を終了する。一方で、ユーザが結果に満足しない場合は、ステップＳ３０２に戻り、搬送経路の設定等をやり直す。

以上の通り、本実施形態によれば、複数の条件を一括で設定することができ、かつ、シミュレーションの結果を確認する際の一覧性を高めることにより、ユーザに対する利便性を高めることが可能となる。

なお、本実施形態では２Ｄシミュレーションに基づく処理による例を示したが、３Ｄシミュレーションに基づく処理であってもよい。図１０は、図７に対応する３Ｄシミュレーションの例である。

尚、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用してもよい。

また、本発明の目的は、上記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、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み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、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ＰＣＭＣＩＡカードやコンパクトフラッシュ（登録商標）等のメモリカード、ハードディスク、マイクロＤＡＴ、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲやＣＤ－ＲＷ等の光ディスク、ＤＶＤ等の相変化型光ディスク等で構成されてもよい。また、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施形態の機能が実現されるだけでなく、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動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等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ことはいうまでもない。

更に、記憶媒体から読み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き込まれた後、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等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。

１００ 情報処理装置
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ 通信Ｉ／Ｆ
１０５ ディスクドライブ
１０６ ディスプレイ
１０７ キーボード
１０８ ポインティングデバイス
２０１ 入力部
２０２ 搬送経路設定部
２０３ 柔軟媒体モデル設定部
２０４ 搬送条件設定部
２０５ 挙動計算部
２０６ 表示部
２０７ 出力部

Claims (8)

1. 搬送経路内を移動するシート状の柔軟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、
   互いに異なる複数の条件下で、前記柔軟媒体が異常な形状になることを含む複数の挙動を複数回シミュレーションするシミュレーション手段と、
   前記シミュレーションの結果に基づいて、前記搬送経路内の構成部品とともに柔軟媒体が異常な挙動を示した複数の個所を表示させる表示手段とを有することを特徴とする情報処理装置。
2. 搬送経路内を移動するシート状の柔軟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、
   互いに異なる複数の条件下で、前記柔軟媒体が異常な形状になることを含む複数の挙動を複数回シミュレーションするシミュレーション手段と、
   前記シミュレーションの結果に基づいて、前記条件と異常な挙動があった個所に関する情報とを対応付けて表示させる表示手段とを有することを特徴とする情報処理装置。
3. 前記表示手段は、前記条件と異常な挙動があった個所に関する情報とをテーブル形式で表示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. 前記複数の条件を設定する条件設定手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の情報処理装置。
5. 前記複数の条件は、環境に関する条件、媒体の種類に関する条件、媒体のサイズに関する条件、媒体の初期位置に関する条件、及び媒体の初期変形に関する条件の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の情報処理装置。
6. 搬送経路内を移動するシート状の柔軟媒体の挙動をシミュレーションする情報処理方法であって、
   シミュレーション手段が、互いに異なる複数の条件下で、前記柔軟媒体が異常な形状になることを含む複数の挙動を複数回シミュレーションするシミュレーション工程と、
   表示手段が、前記シミュレーションの結果に基づいて、前記搬送経路内の構成部品とともに柔軟媒体が異常な挙動を示した複数の個所を表示させる表示工程とを有することを特徴とする情報処理方法。
7. 搬送経路内を移動するシート状の柔軟媒体の挙動をシミュレーションする情報処理方法であって、
   シミュレーション手段が、互いに異なる複数の条件下で、前記柔軟媒体が異常な形状になることを含む複数の挙動を複数回シミュレーションするシミュレーション工程と、
   表示手段が、前記シミュレーションの結果に基づいて、前記条件と異常な挙動があった個所に関する情報とを対応付けて表示させる表示工程とを有することを特徴とする情報処理方法。
8. コンピュータを、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の情報処理装置として機能させるためのプログラム。

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