気泡体積計測方法および気泡体積計測装置
【課題】液体収容室の内側壁面に接触している気泡の体積を、複雑な画像処理を必要とすることなくより正確に計測する。
【解決手段】液体収容室８の内側壁面６ａを下方に向けかつ水平にして液体収容容器１を保持するステップと、気泡１８を水平方向から撮影するステップと、撮影された画像における気泡１８の輪郭上の、横軸方向に最も離れている第一および第二の点Ｐ１，Ｐ２の位置を取得し、最も下方に位置する第三の点Ｐ３の位置を取得し、壁面６ａに接触している接触部分の位置を取得するステップと、気泡１８の形状を、第一および第二の点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ線分を長軸、長軸に対して第三の点Ｐ３とは対称の位置にある仮想点Ｐ４と第三の点とを結ぶ線分を短軸とする仮想の楕円形状を短軸のまわりに１回転させて形成される仮想の回転楕円体形状から接触部分より上側の部分が取り除かれた形状とみなして、気泡１８の体積を算出するステップと、を含む。
【解決手段】液体収容室８の内側壁面６ａを下方に向けかつ水平にして液体収容容器１を保持するステップと、気泡１８を水平方向から撮影するステップと、撮影された画像における気泡１８の輪郭上の、横軸方向に最も離れている第一および第二の点Ｐ１，Ｐ２の位置を取得し、最も下方に位置する第三の点Ｐ３の位置を取得し、壁面６ａに接触している接触部分の位置を取得するステップと、気泡１８の形状を、第一および第二の点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ線分を長軸、長軸に対して第三の点Ｐ３とは対称の位置にある仮想点Ｐ４と第三の点とを結ぶ線分を短軸とする仮想の楕円形状を短軸のまわりに１回転させて形成される仮想の回転楕円体形状から接触部分より上側の部分が取り除かれた形状とみなして、気泡１８の体積を算出するステップと、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を収容している密閉容器中に存在する気泡の体積を計測する方法、および該気泡の体積を計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクといった液体を吐出して被記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、液体を吐出する吐出ヘッドと、当該液体を収容する液体収容容器を備えており、液体収容容器から吐出ヘッドへ液体が供給される。
【０００３】
液体収容容器はインクジェット記録装置に着脱可能に設けられており、液体収容容器を取り替えることによってインクジェット記録装置に液体を補給することができるようになっている。
【０００４】
インクジェット記録装置に搭載される液体収容容器について、図７，８を用いて説明する。図７（ａ）は、複数の液体収容容器１を有する吐出ヘッドカートリッジ２の斜視図である。吐出ヘッドカートリッジ２は、吐出ヘッド３と容器ホルダ４を備えている。図７（ｂ）は、容器ホルダ４から液体収容容器１が取り外された状態を示す斜視図である。液体収容容器１を容器ホルダ４に装着することにより、液体収容容器１から吐出ヘッド３へ液体が供給される。
【０００５】
図８は、図７に示す複数の液体収容容器１のうちの１つの液体収容容器１の断面図である。図８に示すように、液体収容容器１は、中空の略直方体のうちの一側面を除去して開放した形状を有する箱部材５と、箱部材５の開放されている側を閉塞する蓋部材６と、を備えている。箱部材５は、箱部材５内に設けられた隔壁７により液体収容室８および液体吸収体収容室９の２つの部屋に分けられている。
【０００６】
隔壁７には液体収容室８と液体吸収体収容室９とを連通する連通口１０が形成されており、液体収容室８内に収容されている液体が液体吸収体収容室９へ移動できるようになっている。
【０００７】
液体吸収体収容室９には、液体を吸収して保持する液体吸収体１１が収容されている。液体収容室８から液体吸収体収容室９に移動した液体は液体吸収体１１に保持される。
【０００８】
液体吸収体収容室９の底面には、液体吸収体収容室９の内外を連通して吐出ヘッド３（図７）に液体を供給する液体供給口１２が形成されており、液体供給口１２の周囲に供給筒１３が形成されている。液体吸収体１１に保持されたインクは、供給筒１３の内側に挿入されているジョイント部材１４を介して液体供給口１２から吐出ヘッド３へ供給される。
【０００９】
さらに、蓋部材６の、液体吸収体収容室９を構成する領域には、液体吸収体収容室９を大気と連通する大気連通口１５が形成されている。液体吸収体収容室９内が大気圧に保たれることにより、液体吸収体１１から吐出ヘッド３（図７）へ安定して液体が供給される。
【００１０】
液体収容容器１は、製造工程で液体注入口１６と液体供給口１２を利用して液体収容室８及び液体吸収体収容室９に液体が注入される。液体を注入した後、液体注入口１６は弾性シール部材１７で封止され、液体供給口１２や大気連通口１５は、不図示のシール部材によって封止される。液体収容容器１は、インクジェット記録装置に装着されて使用される際には、液体供給口１２や大気連通口１５を封止していたシール部材が剥離される。
【００１１】
ところで、液体収容容器１の製造時、液体収容容器１に液体を注入する工程で、液体注入条件等によって、液体の注入時に気体を巻き込んでしまったり、液体収容室８内の空気を液体によって全量置換しきれずに空気が気泡として残存してしまう状態が発生し得る。当該気泡が所定の体積以上の大きさを有している場合、前述のシール部材をはがす際の周囲環境によって液体供給口１２や大気連通口１５から液体が漏出する懸念がある。例えば、密閉されている液体収容容器１内の圧力よりも低い圧力下でシール部材をはがす場合に液体の漏出が懸念される。液体収容室８内の気泡が膨張するからである。
【００１２】
そこで、密閉された液体収容室８内の気泡の体積を目視により計測し、所定の体積を超えていないかどうかの検査が行われている。気泡の体積を計測する方法として、複数の方向から気泡を撮影された画像を画像処理手段で合成して気泡の形状を特定し、特定された形状から積分計算によって気泡の体積を計測する方法が提案されている。また、特許文献１には、気泡の形状を理想的な球とみなして気泡の体積を計測する方法および装置が開示されている。
【００１３】
特許文献１で開示されている気泡体積計測装置は、撮影手段を用いて気泡を一方向から撮影し、画像処理手段を用いて２次元形状として撮影された気泡の直径を計測して気泡の体積を算出する。この方法におれば、複数の方向から撮影した気泡の画像を合成する複雑な画像処理を必要としないため、より短い時間で気泡の体積を計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平４−３５９１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１で開示されている気泡体積計測方法では、気泡の形状を理想的な球形状とみなしている。そのため、気泡の実際の形状が楕円体といった形状を有している場合、当該方法では正確に気泡の体積を計測することができない。特に、インクといった粘性の低い液体中の気泡は、液体収容室８内の上方に移動して液体収容室８を構成する壁面に接触しているため、気泡は理想的な球形状に近い形状を有していない。したがって、気泡の形状を理想的な球形状とみなして計測した気泡の体積と、実際の気泡の体積とは大きく異なってしまう。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、液体収容室を構成する壁面に接触している気泡の体積を、複雑な画像処理を必要とすることなく、より正確に計測することができる方法および該気泡の体積を計測する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、液体収容室を構成する壁面のうちの少なくとも一部が平面形状を有する液体収容容器中の気泡の体積を計測する方法に係る。この態様において、気泡体積計測方法は、平面形状を有する壁面を鉛直方向下方へ向けかつ水平にして液体収容容器を保持する保持ステップと、保持ステップにおいて保持されている液体収容容器の内部の、平面形状を有する壁面に接触している気泡を一つの水平方向から撮影する水平方向撮影ステップと、水平方向撮影ステップにおいて水平方向を横軸方向とし鉛直方向を縦軸方向として撮影された画像における気泡の輪郭上の、横軸方向に最も離れている第一および第二の点を見つけ、該輪郭上の、縦軸方向の最も下方に位置する第三の点を見つけ、並びに該輪郭上の、平面形状を有する壁面に対応する部分に接触している接触部分を見つける画像処理ステップと、画像処理ステップにおいて見つけられた第一、第二および第三の点並びに接触部分を用いて、気泡の形状を、第一および第二の点を結ぶ第一の線分を長軸、該第一の線分に対して第三の点とは線対称の位置にある仮想点と、該第三の点とを結ぶ第二の線分を短軸とする仮想の楕円形状を該第二の線分のまわりに１回転させて形成される仮想の回転楕円体形状から接触部分より鉛直方向上側の部分が取り除かれた形状とみなして、気泡の体積を算出する体積算出ステップと、を含む。
【００１８】
また、本発明は、液体収容室を構成する壁面のうちの少なくとも一部が平面形状を有する液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する気泡体積計測装置に係る。この態様において、気泡体積計測装置は、平面形状を有する壁面を鉛直方向下方に向けかつ水平にして液体収容容器を保持する保持手段と、保持手段により保持された液体収容容器の位置から一つの水平方向の位置に設けられ、平面形状を有する壁面に接触している気泡を撮影する水平方向撮影手段と、水平方向撮影手段により水平方向を横軸方向とし鉛直方向を縦軸方向として撮影された画像を処理する画像処理手段であって、該画像における気泡の輪郭上の、横軸方向に最も離れている第一および第二の点、該輪郭上の、縦軸方向の最も下方に位置する第三の点、並びに輪郭上の、平面形状を有する壁面に対応する部分に接触している接触部分を見つける画像処理手段と、画像処理手段により見つけられた第一、第二および第三の点並びに接触部分から、気泡の形状を、第一および第二の点を結ぶ第一の線分を長軸、該第一の線分に対して第三の点とは線対称の位置にある仮想点と、該第三の点とを結ぶ第二の線分を短軸とする仮想の楕円形状を該第二の線分のまわりに１回転させて形成される仮想の回転楕円体形状から接触部分より鉛直方向上側の部分が取り除かれた形状とみなして、気泡の体積を算出する算出手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の気泡体積計測方法および気泡体積計測装置によれば、液体収容室を構成する壁面に接触している気泡の体積を、複雑な画像処理を必要とすることなく、より正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る方法の対象となる液体収容容器の概略断面図。
【図２】液体収容室に存在する気泡を鉛直方向上方および水平方向から観察したときの概略図。
【図３】第一の実施例に係る方法により求めた気泡の体積と、従来の方法により求めた気泡の体積と、を比較したグラフ。
【図４】第二の実施例に係る気泡体積計測装置を示す模式図。
【図５】第二の実施例に係る気泡体積計測方法のフローを示すフローチャート図。
【図６】第三の実施例に用いられる、気泡平坦部面積と気泡の体積との関係を示すグラフ。
【図７】複数の液体収容容器を有する吐出ヘッドカートリッジの斜視図。
【図８】図７に示す液体収容容器の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
本発明に係る気泡の体積の計測の原理について、図１，２を用いて説明する。図１は、本実施例の計測対象となる液体収容容器の概略断面図である。
【００２３】
図１に示すように、液体収容容器１は、中空の箱部材５と、蓋部材６と、箱部材５内に設けられ、箱部材５内の空間を液体吸収体収容室９および液体収容室８の２つの部屋に分ける隔壁７と、を備えている。蓋部材６の、液体収容室８を構成する面（以下、蓋部材内側面６ａという）は、平面形状を有している。
【００２４】
なお、収容される液体がインクである場合には、液体収容容器１、液体吸収体収容室９、液体収容室８は、それぞれインクタンク、インク吸収体収容室、インク収容室とも呼ばれる。
【００２５】
隔壁７には連通口１０が形成されており、液体収容室８内に収容されている液体が液体吸収体収容室９へ移動できるようになっている。液体吸収体収容室９には、液体吸収体１１が収容されており、液体収容室８から液体吸収体収容室９に移動した液体は液体吸収体１１に保持される。
【００２６】
液体吸収体収容室９の底面には液体供給口１２が形成されている。液体供給口１２は、吐出ヘッド（不図示）といった部品に液体を供給することが出来るようになっている。
【００２７】
蓋部材６の、液体吸収体収容室９を構成する領域には、大気連通口１５が形成されている。液体の液体収容室８への注入が完了したところで液体供給口１２や大気連通口１５はシール部材（不図示）により封止される。すなわち、液体収容容器１が密閉され、液体収容容器１からの液体の漏出を防止することができる。
【００２８】
液体収容室８に液体を注入する際に、液体とともに気体が液体収容室８に流入することがある。図１は、液体収容室８に液体とともに気体が流入して、液体収容容器１の内部に気泡１８が形成されている状態を示している。
【００２９】
図２（ａ）および（ｂ）は、液体収容室８に存在する気泡１８を鉛直方向上方および水平方向から観察したときの概略図である。図１および図２は、蓋部材６を上側に位置するように液体収容容器１を配置し、蓋部材内側面６ａが、鉛直方向下方を向きかつ水平になるように液体収容容器１を保持した状態の図である。
【００３０】
気泡１８は液体収容室８の鉛直方向上方に移動して蓋部材内側面６ａと接触している。図２（ａ）に示すように、鉛直方向上方から観察された２次元形状は、気泡１８はほぼ真円形状を有している。
【００３１】
また、図２（ｂ）に示すように、水平方向から観察された気泡１８の２次元形状は、水平方向に長軸を有する仮想の楕円形状から、当該長軸よりも鉛直方向上側を通る水平面より上側の部分が取り除かれた形状を有している。当該水平面は、蓋部材内側面６ａと一致している。
【００３２】
すなわち、気泡１８の３次元形状は、仮想の楕円形状を短軸のまわりに１回転させたときに形成される仮想の回転楕円体形状から、前述の水平面より鉛直方向上側の部分が取り除かれた形状とみなす（一部欠けた楕円と近似するともいう）ことができる。このような形状を有する気泡１８の体積の算出方法について説明する。
【００３３】
前述の仮想の楕円形状の長軸と短軸との交点を原点Ｏ、長軸方向をｘ軸、短軸方向をｙ軸とした２次元直交座標系における楕円の方程式は、長軸の長さを２ａ、短軸の長さを２ｂとすると、次のように表される。
【００３４】
【数１】
【００３５】
次に、２次元直交座標系における楕円上のある点（ｔ1，ｔ2）を通る面であって、ｙ軸と垂直に交わる面で切断された回転楕円体の断面の面積Ｓを求める。当該断面の形状は真円形状を有しているため、当該断面の半径を求めることで面積Ｓを算出することができる。当該断面の半径は｜ｔ1｜であり、また｜ｔ1｜は数１から次のように表される。
【００３６】
【数２】
【００３７】
面積Ｓは、数２から次のように表される。
【００３８】
【数３】
【００３９】
最後に、２次元直交座標系の原点Ｏから蓋部材内側面６ａまでの距離をｈとすると、気泡１８の体積（以下、気泡体積Ｖという）は、数３を−ｂからｈまでの範囲で積分することによって得られる。すなわち、気泡体積Ｖは次のように表される。
【００４０】
【数４】
【００４１】
このように、気泡１８の形状を水平方向から観察し、気泡１８におけるａ，ｂ，ｈの値、すなわち仮想の楕円形状の長軸、短軸の長さおよび当該長軸から蓋部材内側面６ａまでの距離を計測することによって気泡体積Ｖを算出することができる。
【００４２】
以下、本発明に係る気泡体積計測方法および気泡体積計測装置について詳述する。
【００４３】
（実施例１）
本発明の第一の実施例に係る気泡体積計測方法および気泡体積計測装置について、図１，２を用いて説明する。
【００４４】
まず、インクといった液体が注入され、密閉された液体収容容器１を用意する。次に、気泡体積計測装置に設けられた、液体収容容器１を保持する保持手段を用いて、蓋部材６を上側に位置するように液体収容容器１を配置し、蓋部材内側面６ａを鉛直方向下方に向けかつ水平にして液体収容容器１を保持する。
【００４５】
続いて、気泡体積計測装置に設けられた水平方向撮影手段を用いて、気泡１８を一つの水平方向から撮影する。一つの方向から撮像された画像は、２次元画像である。
【００４６】
水平方向撮影手段として、Ｘ線を利用したコンピュータ断層撮影機器（以下、Ｘ線ＣＴ機器という）を用いることができる。Ｘ線ＣＴ機器を用いた場合には、箱部材５が不透明な素材からなっていても気泡１８を撮影することが可能になる。
【００４７】
箱部材５が透明な素材からなり、可視光線が箱部材５を透過可能な場合には光学式カメラを使用することができる。光学式カメラを使用することにより、Ｘ線ＣＴ機器を使用する上で必要な安全対策やＸ線ＣＴ機器のためのスペースが不要になる。また、光学カメラは一般的にＸ線ＣＴ機器に比べて安価であり、気泡体積計測装置の低廉化を実現することができる。
【００４８】
気泡１８を撮影したところで、気泡体積計測装置に設けられた画像処理手段を用いて撮影された画像の画像処理を行う。
【００４９】
具体的には、水平方向撮影手段を用いて水平方向を横軸方向とし鉛直方向を縦軸方向として撮影された画像における気泡１８の輪郭上の、横軸方向に互いに最も離れている第一および第二の点Ｐ１，Ｐ２を見つける。第一および第二の点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ第一の線分が仮想楕円形状の長軸に相当し、第一の線分の長さを半分にすることで数４中のａの値を得ることができる。
【００５０】
また、水平方向撮影手段を用いて撮影された画像における気泡１８の輪郭上の、縦軸方向の最も下方に位置する第三の点Ｐ３を見つける。第一の線分に対して第三の点Ｐ３とは線対称の位置にある仮想点Ｐ４と、第三の点Ｐ３とを結ぶ第二の線分が仮想楕円形状の短軸に相当し、第二の線分の長さを半分にすることで数４中のｂの値を得ることができる。
【００５１】
さらに、水平方向撮影手段を用いて撮影された画像における気泡１８の輪郭上の、蓋部材内側面６ａに対応する部分に接触している接触部分の位置を取得する。第一の線分と当該接触部分との距離が仮想楕円形状の、長軸から蓋部材内側面６ａまでの距離に相当し、数４中のｈの値を得ることができる。
【００５２】
最後に、画像処理を行うことで得られたａ，ｂ，ｈの値を数４に代入し、体積算出手段を用いて気泡体積Ｖを算出する。
【００５３】
図３は、本実施形態に係る気泡体積計測方法により求めた気泡体積Ｖと、引用文献１に開示されている気泡体積計測方法により求めた気泡体積Ｖと、を比較したグラフである。
【００５４】
図３において、横軸は、気泡１８を水平方向に平行な面で切断した際に最も大きい面積を有する断面、すなわち気泡１８を仮想楕円形状の長軸を通る水平面で切断したときの断面積（以下、気泡最大断面積Ｓ1という）を示している。また、縦軸は、それぞれの方法によって計測した気泡体積Ｖを示している。ひし形で示されているプロットが本実施例により求められた気泡体積Ｖ1を示している。正方形、三角形で示されているプロットが、引用文献１で開示されている、気泡１８の形状を理想的な球または半球とみなして求められた気泡体積Ｖ2，Ｖ3を示している。
【００５５】
図３に示すように、気泡最大断面積Ｓ1が１３３ｍｍ2の場合、本実施例に係る方法により求められた気泡体積Ｖ1は３７０ｍｍ3であり、引用文献１に開示されている方法により求められた気泡体積Ｖ2，Ｖ3はそれぞれ１１５０ｍｍ3，５７５ｍｍ3である。このように、気泡最大断面積Ｓ1が大きくなるにつれて、それぞれの方法により求めた気泡体積Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3の値に差があることが確認された。
【００５６】
図３に示すグラフを得るために用いた液体収容容器１や液体では、気泡体積Ｖが３７０ｍｍ3以下であれば、液体収容容器１のシール部材がはがされても液体収容容器１から液体が漏出しないことが確認されている。すなわち、気泡体積Ｖの３７０ｍｍ3を閾値として、液体収容容器１の良否判断をすることができる。
【００５７】
本実施形態に係る方法により求められた気泡体積Ｖ1が３７０ｍｍ3になるのは、気泡最大断面積Ｓ1が約１３３ｍｍ2であるのに対し、気泡体積Ｖ2，Ｖ3が３７０ｍｍ3になるのは気泡最大断面積Ｓ1が約６０ｍｍ2，約９０ｍｍ2である。すなわち、従来の方法で求めた気泡１８の体積で液体収容容器１の良否判断が行われていた場合には、実際には問題のない範囲の気泡体積Ｖであっても不良と判断されていた。本実施形態に係る方法で気泡１８の体積を計測することにより、より正確に気泡体積Ｖを測ることができ、液体収容容器１の良否をより適切に判断することができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、蓋部材６を上側にしたが、液体収容室８を構成する他の壁面の一部が平面形状を有している場合には、平面形状を有する壁面が、鉛直方向下方を向きかつかつ水平になるように液体収容容器１を保持してもよい。
【００５９】
（実施例２）
次に、本発明の第二の実施例について、図３ないし図５を用いて説明する。図４は本実施例に係る気泡体積計測装置を示す模式図である。図５は、本実施例に係る気泡体積計測方法のフローを示すフローチャート図である。
【００６０】
図３に示すように、実施例１に係る方法により求められた気泡体積Ｖ1と、気泡最大断面積Ｓ1との間には相関関係がある。液体収容容器１の形状や液体の粘度などが同じ場合には、当該相関関係が維持される。
【００６１】
本実施例は、この相関関係を利用して気泡体積Ｖを算出するものである。実施例１に係る方法で大きさの異なる気泡体積Ｖを複数計測し、気泡体積Ｖと気泡最大断面積Ｓ1との間の相関関係を導出する。当該相関関係を用いることによってより簡易な処理で気泡体積Ｖを得ることができる。
【００６２】
すなわち、実施例１では気泡のａ，ｂ，ｈを画像処理により計測して気泡体積Ｖを算出しなければならない。本実施例では、気泡のａを計測して気泡最大断面積Ｓ1を算出し、算出された気泡最大断面積Ｓ1をもとに気泡の体積Ｖを算出する。画像処理により測定する値が１つしかないため、より短い時間で気泡体積Ｖを計測することができる。
【００６３】
図４に示すように、気泡体積計測装置は、気泡１８を撮影する鉛直方向撮影手段１９と、鉛直方向撮影手段１９により撮影された画像の面積（２次元画像上の気泡面積ともいう）を計測する面積計測手段２０と、を備えている。鉛直方向撮影手段１９は、液体収容室８の鉛直方向上方に位置しており、鉛直方向下方に向かって気泡１８を撮影することができる。
【００６４】
面積計測手段２０は、鉛直方向撮影手段１９により撮影された２次元形状の気泡１８の面積を計測することができるようになっている。また、面積計測手段２０は、図３に示す、気泡最大断面積Ｓ1と気泡体積Ｖ1との間の相関関係を記憶しており、気泡最大断面積Ｓ1の値に基づいて気泡体積Ｖを算出する。
【００６５】
液体収容容器１の蓋部材６が透明な材料からなり、鉛直方向撮影手段１９が光学式カメラからなる場合には、気泡体積計測装置に照明装置２１を設けてもよい。照明装置２１により気泡１８へ光を照射することにより、鉛直方向撮影手段１９が気泡１８の輪郭をより鮮明に撮影できるようになる。
【００６６】
照明装置２１の照射方向は、明度不足かつハレーションを起こさずに気泡１８の輪郭を検出できるように設定されていることが望ましい。本実施例では、照明装置２１は、上部斜め方向から光を照射できるように配置されている。また、液体収容室８の表面の乱反射対策として、鉛直方向撮影手段１９の撮影側面および照明装置２１の照射側面に偏向板を使用することが好ましい。
【００６７】
本実施例に係る気泡体積計測方法のフローについて説明する。
【００６８】
あらかじめ、実施例１に係る方法により導出した、気泡最大断面積Ｓ1と気泡体積Ｖ1との関係を面積計測手段２０に含まれる記憶手段に記憶させておく。図５に示すように、液体収容室８を形成する壁面のうちの、平面形状を有する壁面が水平になるように液体収容容器１を保持する（Ｓ５０１）。次に、鉛直方向撮影手段１９を用いて気泡１８を撮影する（Ｓ５０２）。鉛直方向撮影手段１９により撮影される気泡１８の輪郭は、長軸を通る水平面で気泡１８を切断した断面の輪郭と同じになる。
【００６９】
次に、面積計測手段２０を用いて気泡１８の輪郭の検出を行い、気泡最大断面積Ｓ1の計測を行う（Ｓ５０３）。気泡１８の輪郭は、液体と気泡との間の明度、彩度、色相等の違いから検出することができる。
【００７０】
気泡最大断面積Ｓ1を計測したところで、予め記憶手段に記憶された気泡最大断面積Ｓ1と気泡体積Ｖ1との関係を用いて、計測した気泡最大断面積Ｓ1に対応する気泡１８の体積Ｖの値を選択する（Ｓ５０４）。以上により、気泡体積Ｖが得られる。
【００７１】
Ｓ５０４によって得られた気泡体積Ｖと所定の閾値と比較するステップ（Ｓ５０５）を設けることによって、液体収容容器１が良品であるか否かを判断することができる。得られた気泡体積Ｖが所定の閾値以下であれば液体収容容器１を良品と判断し（Ｓ５０６）、所定の閾値よりも大きければ液体収容容器１を不良品と判断する（Ｓ５０７）。図３に示すグラフを得る際に用いた液体収容容器１や液体では、気泡体積Ｖが３７０ｍｍ３以下であれば良品であることが予め把握されているため、所定の閾値を３７０ｍｍ３とすればよい。
【００７２】
以上述べてきたように、撮影される画像が気泡最大断面の形状と同じになるように気泡１８を撮影し、気泡最大断面積Ｓ1から気泡体積Ｖが得られる。気泡最大断面積Ｓ1を計測する際には、一方向から撮影した画像の画像処理をすればよい。そのため、複雑な画像処理を必要とすることがなく、より短い時間で気泡体積Ｖを計測することができる。また、気泡最大断面積Ｓ1と気泡体積Ｖとの関係は、実施例１に係る方法により高い精度で導出されているため、より正確に気泡体積Ｖを得ることができる。
【００７３】
（実施例３）
次に、第３の実施例について説明する。本実施例では、気泡１８の、蓋部材内側面６ａに接触して平坦化されている面の面積（以下、気泡平坦部面積Ｓ2という）と、実施例１に係る方法により導出された気泡体積Ｖとの相関関係を利用して気泡体積Ｖを計測する例である。
【００７４】
本実施例は、液体収容室８内の液体の光の透過率の影響により、気泡最大断面積Ｓ1を計測することが困難な場合に有利である。
【００７５】
予め、実施例１に係る方法により、大きさの異なる気泡体積Ｖを複数計測し、気泡体積Ｖと気泡平坦部面積Ｓ2との間の相関関係を導出する。気泡平坦部面積Ｓ2を求めるには、実施例１において水平方向から撮影した気泡１８（図２（ｂ））の、蓋部材内側面６ｂと接触している部分の長さを測定する。気泡平坦部面積Ｓ2は、当該長さを直径とする円の面積として計測することができる。
【００７６】
図６は、このようにして導出された、気泡平坦部面積Ｓ2と気泡体積Ｖとの間の関係を示すグラフである。図６に示すグラフから、気泡平坦部面積Ｓ2と気泡体積Ｖとの間に相関関係があることが確認される。
【００７７】
なお、本実施例は、面積計測手段２０に予め記憶させる相関関係や、気泡平坦部面積Ｓ2を計測するステップが実施例２と異なっており、その他の構成はほぼ同じであるため、その違いだけを説明する。
【００７８】
図６に示す気泡平坦部面積Ｓ2と気泡体積Ｖとの間の相関関係を面積計測手段２０に記憶させておく。液体収容室８を形成する壁面のうちの、平面形状を有する壁面が水平になるように液体収容容器１を保持し、鉛直方向撮影手段１９を用いて気泡１８を撮影する。
【００７９】
次に、面積計測手段２０を用いて気泡１８の輪郭の検出を行い、気泡平坦部面積Ｓ2の計測を行う。気泡１８の、蓋部材内側面６と接触手いる部分の輪郭は、液体と気泡との間の明度、彩度、色相等の閾値を実施例２とは異なる値に設定することにより検出することができる。
【００８０】
気泡平坦部面積Ｓ2を計測したところで、予め面積計測手段２０に記憶された気泡平坦部面積Ｓ2と気泡体積Ｖとの関係を用いて、計測した気泡平坦部面積Ｓ2に対応する気泡体積Ｖを算出する。
【００８１】
以上述べてきたように、気泡最大断面積Ｓ1を計測するのが難しい場合においても、本実施例の方法を用いることにより、より短い時間で気泡体積Ｖを計測することができる。また、気泡最大断面積Ｓ1と気泡体積Ｖとの関係は、実施例１に係る方法により高い精度で導出されているため、より正確に気泡体積Ｖを計測することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 液体収容容器
６ 蓋部材
６ａ 蓋部材内側面
８ 液体収容室
１８ 気泡
１９ 鉛直方向撮影手段
２０ 面積計測手段
Ｐ１ 第一の点
Ｐ２ 第二の点
Ｐ３ 第三の点
Ｐ４ 仮想点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を収容している密閉容器中に存在する気泡の体積を計測する方法、および該気泡の体積を計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクといった液体を吐出して被記録媒体に画像を記録するインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、液体を吐出する吐出ヘッドと、当該液体を収容する液体収容容器を備えており、液体収容容器から吐出ヘッドへ液体が供給される。
【０００３】
液体収容容器はインクジェット記録装置に着脱可能に設けられており、液体収容容器を取り替えることによってインクジェット記録装置に液体を補給することができるようになっている。
【０００４】
インクジェット記録装置に搭載される液体収容容器について、図７，８を用いて説明する。図７（ａ）は、複数の液体収容容器１を有する吐出ヘッドカートリッジ２の斜視図である。吐出ヘッドカートリッジ２は、吐出ヘッド３と容器ホルダ４を備えている。図７（ｂ）は、容器ホルダ４から液体収容容器１が取り外された状態を示す斜視図である。液体収容容器１を容器ホルダ４に装着することにより、液体収容容器１から吐出ヘッド３へ液体が供給される。
【０００５】
図８は、図７に示す複数の液体収容容器１のうちの１つの液体収容容器１の断面図である。図８に示すように、液体収容容器１は、中空の略直方体のうちの一側面を除去して開放した形状を有する箱部材５と、箱部材５の開放されている側を閉塞する蓋部材６と、を備えている。箱部材５は、箱部材５内に設けられた隔壁７により液体収容室８および液体吸収体収容室９の２つの部屋に分けられている。
【０００６】
隔壁７には液体収容室８と液体吸収体収容室９とを連通する連通口１０が形成されており、液体収容室８内に収容されている液体が液体吸収体収容室９へ移動できるようになっている。
【０００７】
液体吸収体収容室９には、液体を吸収して保持する液体吸収体１１が収容されている。液体収容室８から液体吸収体収容室９に移動した液体は液体吸収体１１に保持される。
【０００８】
液体吸収体収容室９の底面には、液体吸収体収容室９の内外を連通して吐出ヘッド３（図７）に液体を供給する液体供給口１２が形成されており、液体供給口１２の周囲に供給筒１３が形成されている。液体吸収体１１に保持されたインクは、供給筒１３の内側に挿入されているジョイント部材１４を介して液体供給口１２から吐出ヘッド３へ供給される。
【０００９】
さらに、蓋部材６の、液体吸収体収容室９を構成する領域には、液体吸収体収容室９を大気と連通する大気連通口１５が形成されている。液体吸収体収容室９内が大気圧に保たれることにより、液体吸収体１１から吐出ヘッド３（図７）へ安定して液体が供給される。
【００１０】
液体収容容器１は、製造工程で液体注入口１６と液体供給口１２を利用して液体収容室８及び液体吸収体収容室９に液体が注入される。液体を注入した後、液体注入口１６は弾性シール部材１７で封止され、液体供給口１２や大気連通口１５は、不図示のシール部材によって封止される。液体収容容器１は、インクジェット記録装置に装着されて使用される際には、液体供給口１２や大気連通口１５を封止していたシール部材が剥離される。
【００１１】
ところで、液体収容容器１の製造時、液体収容容器１に液体を注入する工程で、液体注入条件等によって、液体の注入時に気体を巻き込んでしまったり、液体収容室８内の空気を液体によって全量置換しきれずに空気が気泡として残存してしまう状態が発生し得る。当該気泡が所定の体積以上の大きさを有している場合、前述のシール部材をはがす際の周囲環境によって液体供給口１２や大気連通口１５から液体が漏出する懸念がある。例えば、密閉されている液体収容容器１内の圧力よりも低い圧力下でシール部材をはがす場合に液体の漏出が懸念される。液体収容室８内の気泡が膨張するからである。
【００１２】
そこで、密閉された液体収容室８内の気泡の体積を目視により計測し、所定の体積を超えていないかどうかの検査が行われている。気泡の体積を計測する方法として、複数の方向から気泡を撮影された画像を画像処理手段で合成して気泡の形状を特定し、特定された形状から積分計算によって気泡の体積を計測する方法が提案されている。また、特許文献１には、気泡の形状を理想的な球とみなして気泡の体積を計測する方法および装置が開示されている。
【００１３】
特許文献１で開示されている気泡体積計測装置は、撮影手段を用いて気泡を一方向から撮影し、画像処理手段を用いて２次元形状として撮影された気泡の直径を計測して気泡の体積を算出する。この方法におれば、複数の方向から撮影した気泡の画像を合成する複雑な画像処理を必要としないため、より短い時間で気泡の体積を計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平４−３５９１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１で開示されている気泡体積計測方法では、気泡の形状を理想的な球形状とみなしている。そのため、気泡の実際の形状が楕円体といった形状を有している場合、当該方法では正確に気泡の体積を計測することができない。特に、インクといった粘性の低い液体中の気泡は、液体収容室８内の上方に移動して液体収容室８を構成する壁面に接触しているため、気泡は理想的な球形状に近い形状を有していない。したがって、気泡の形状を理想的な球形状とみなして計測した気泡の体積と、実際の気泡の体積とは大きく異なってしまう。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、液体収容室を構成する壁面に接触している気泡の体積を、複雑な画像処理を必要とすることなく、より正確に計測することができる方法および該気泡の体積を計測する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、液体収容室を構成する壁面のうちの少なくとも一部が平面形状を有する液体収容容器中の気泡の体積を計測する方法に係る。この態様において、気泡体積計測方法は、平面形状を有する壁面を鉛直方向下方へ向けかつ水平にして液体収容容器を保持する保持ステップと、保持ステップにおいて保持されている液体収容容器の内部の、平面形状を有する壁面に接触している気泡を一つの水平方向から撮影する水平方向撮影ステップと、水平方向撮影ステップにおいて水平方向を横軸方向とし鉛直方向を縦軸方向として撮影された画像における気泡の輪郭上の、横軸方向に最も離れている第一および第二の点を見つけ、該輪郭上の、縦軸方向の最も下方に位置する第三の点を見つけ、並びに該輪郭上の、平面形状を有する壁面に対応する部分に接触している接触部分を見つける画像処理ステップと、画像処理ステップにおいて見つけられた第一、第二および第三の点並びに接触部分を用いて、気泡の形状を、第一および第二の点を結ぶ第一の線分を長軸、該第一の線分に対して第三の点とは線対称の位置にある仮想点と、該第三の点とを結ぶ第二の線分を短軸とする仮想の楕円形状を該第二の線分のまわりに１回転させて形成される仮想の回転楕円体形状から接触部分より鉛直方向上側の部分が取り除かれた形状とみなして、気泡の体積を算出する体積算出ステップと、を含む。
【００１８】
また、本発明は、液体収容室を構成する壁面のうちの少なくとも一部が平面形状を有する液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する気泡体積計測装置に係る。この態様において、気泡体積計測装置は、平面形状を有する壁面を鉛直方向下方に向けかつ水平にして液体収容容器を保持する保持手段と、保持手段により保持された液体収容容器の位置から一つの水平方向の位置に設けられ、平面形状を有する壁面に接触している気泡を撮影する水平方向撮影手段と、水平方向撮影手段により水平方向を横軸方向とし鉛直方向を縦軸方向として撮影された画像を処理する画像処理手段であって、該画像における気泡の輪郭上の、横軸方向に最も離れている第一および第二の点、該輪郭上の、縦軸方向の最も下方に位置する第三の点、並びに輪郭上の、平面形状を有する壁面に対応する部分に接触している接触部分を見つける画像処理手段と、画像処理手段により見つけられた第一、第二および第三の点並びに接触部分から、気泡の形状を、第一および第二の点を結ぶ第一の線分を長軸、該第一の線分に対して第三の点とは線対称の位置にある仮想点と、該第三の点とを結ぶ第二の線分を短軸とする仮想の楕円形状を該第二の線分のまわりに１回転させて形成される仮想の回転楕円体形状から接触部分より鉛直方向上側の部分が取り除かれた形状とみなして、気泡の体積を算出する算出手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の気泡体積計測方法および気泡体積計測装置によれば、液体収容室を構成する壁面に接触している気泡の体積を、複雑な画像処理を必要とすることなく、より正確に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る方法の対象となる液体収容容器の概略断面図。
【図２】液体収容室に存在する気泡を鉛直方向上方および水平方向から観察したときの概略図。
【図３】第一の実施例に係る方法により求めた気泡の体積と、従来の方法により求めた気泡の体積と、を比較したグラフ。
【図４】第二の実施例に係る気泡体積計測装置を示す模式図。
【図５】第二の実施例に係る気泡体積計測方法のフローを示すフローチャート図。
【図６】第三の実施例に用いられる、気泡平坦部面積と気泡の体積との関係を示すグラフ。
【図７】複数の液体収容容器を有する吐出ヘッドカートリッジの斜視図。
【図８】図７に示す液体収容容器の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
本発明に係る気泡の体積の計測の原理について、図１，２を用いて説明する。図１は、本実施例の計測対象となる液体収容容器の概略断面図である。
【００２３】
図１に示すように、液体収容容器１は、中空の箱部材５と、蓋部材６と、箱部材５内に設けられ、箱部材５内の空間を液体吸収体収容室９および液体収容室８の２つの部屋に分ける隔壁７と、を備えている。蓋部材６の、液体収容室８を構成する面（以下、蓋部材内側面６ａという）は、平面形状を有している。
【００２４】
なお、収容される液体がインクである場合には、液体収容容器１、液体吸収体収容室９、液体収容室８は、それぞれインクタンク、インク吸収体収容室、インク収容室とも呼ばれる。
【００２５】
隔壁７には連通口１０が形成されており、液体収容室８内に収容されている液体が液体吸収体収容室９へ移動できるようになっている。液体吸収体収容室９には、液体吸収体１１が収容されており、液体収容室８から液体吸収体収容室９に移動した液体は液体吸収体１１に保持される。
【００２６】
液体吸収体収容室９の底面には液体供給口１２が形成されている。液体供給口１２は、吐出ヘッド（不図示）といった部品に液体を供給することが出来るようになっている。
【００２７】
蓋部材６の、液体吸収体収容室９を構成する領域には、大気連通口１５が形成されている。液体の液体収容室８への注入が完了したところで液体供給口１２や大気連通口１５はシール部材（不図示）により封止される。すなわち、液体収容容器１が密閉され、液体収容容器１からの液体の漏出を防止することができる。
【００２８】
液体収容室８に液体を注入する際に、液体とともに気体が液体収容室８に流入することがある。図１は、液体収容室８に液体とともに気体が流入して、液体収容容器１の内部に気泡１８が形成されている状態を示している。
【００２９】
図２（ａ）および（ｂ）は、液体収容室８に存在する気泡１８を鉛直方向上方および水平方向から観察したときの概略図である。図１および図２は、蓋部材６を上側に位置するように液体収容容器１を配置し、蓋部材内側面６ａが、鉛直方向下方を向きかつ水平になるように液体収容容器１を保持した状態の図である。
【００３０】
気泡１８は液体収容室８の鉛直方向上方に移動して蓋部材内側面６ａと接触している。図２（ａ）に示すように、鉛直方向上方から観察された２次元形状は、気泡１８はほぼ真円形状を有している。
【００３１】
また、図２（ｂ）に示すように、水平方向から観察された気泡１８の２次元形状は、水平方向に長軸を有する仮想の楕円形状から、当該長軸よりも鉛直方向上側を通る水平面より上側の部分が取り除かれた形状を有している。当該水平面は、蓋部材内側面６ａと一致している。
【００３２】
すなわち、気泡１８の３次元形状は、仮想の楕円形状を短軸のまわりに１回転させたときに形成される仮想の回転楕円体形状から、前述の水平面より鉛直方向上側の部分が取り除かれた形状とみなす（一部欠けた楕円と近似するともいう）ことができる。このような形状を有する気泡１８の体積の算出方法について説明する。
【００３３】
前述の仮想の楕円形状の長軸と短軸との交点を原点Ｏ、長軸方向をｘ軸、短軸方向をｙ軸とした２次元直交座標系における楕円の方程式は、長軸の長さを２ａ、短軸の長さを２ｂとすると、次のように表される。
【００３４】
【数１】
【００３５】
次に、２次元直交座標系における楕円上のある点（ｔ1，ｔ2）を通る面であって、ｙ軸と垂直に交わる面で切断された回転楕円体の断面の面積Ｓを求める。当該断面の形状は真円形状を有しているため、当該断面の半径を求めることで面積Ｓを算出することができる。当該断面の半径は｜ｔ1｜であり、また｜ｔ1｜は数１から次のように表される。
【００３６】
【数２】
【００３７】
面積Ｓは、数２から次のように表される。
【００３８】
【数３】
【００３９】
最後に、２次元直交座標系の原点Ｏから蓋部材内側面６ａまでの距離をｈとすると、気泡１８の体積（以下、気泡体積Ｖという）は、数３を−ｂからｈまでの範囲で積分することによって得られる。すなわち、気泡体積Ｖは次のように表される。
【００４０】
【数４】
【００４１】
このように、気泡１８の形状を水平方向から観察し、気泡１８におけるａ，ｂ，ｈの値、すなわち仮想の楕円形状の長軸、短軸の長さおよび当該長軸から蓋部材内側面６ａまでの距離を計測することによって気泡体積Ｖを算出することができる。
【００４２】
以下、本発明に係る気泡体積計測方法および気泡体積計測装置について詳述する。
【００４３】
（実施例１）
本発明の第一の実施例に係る気泡体積計測方法および気泡体積計測装置について、図１，２を用いて説明する。
【００４４】
まず、インクといった液体が注入され、密閉された液体収容容器１を用意する。次に、気泡体積計測装置に設けられた、液体収容容器１を保持する保持手段を用いて、蓋部材６を上側に位置するように液体収容容器１を配置し、蓋部材内側面６ａを鉛直方向下方に向けかつ水平にして液体収容容器１を保持する。
【００４５】
続いて、気泡体積計測装置に設けられた水平方向撮影手段を用いて、気泡１８を一つの水平方向から撮影する。一つの方向から撮像された画像は、２次元画像である。
【００４６】
水平方向撮影手段として、Ｘ線を利用したコンピュータ断層撮影機器（以下、Ｘ線ＣＴ機器という）を用いることができる。Ｘ線ＣＴ機器を用いた場合には、箱部材５が不透明な素材からなっていても気泡１８を撮影することが可能になる。
【００４７】
箱部材５が透明な素材からなり、可視光線が箱部材５を透過可能な場合には光学式カメラを使用することができる。光学式カメラを使用することにより、Ｘ線ＣＴ機器を使用する上で必要な安全対策やＸ線ＣＴ機器のためのスペースが不要になる。また、光学カメラは一般的にＸ線ＣＴ機器に比べて安価であり、気泡体積計測装置の低廉化を実現することができる。
【００４８】
気泡１８を撮影したところで、気泡体積計測装置に設けられた画像処理手段を用いて撮影された画像の画像処理を行う。
【００４９】
具体的には、水平方向撮影手段を用いて水平方向を横軸方向とし鉛直方向を縦軸方向として撮影された画像における気泡１８の輪郭上の、横軸方向に互いに最も離れている第一および第二の点Ｐ１，Ｐ２を見つける。第一および第二の点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ第一の線分が仮想楕円形状の長軸に相当し、第一の線分の長さを半分にすることで数４中のａの値を得ることができる。
【００５０】
また、水平方向撮影手段を用いて撮影された画像における気泡１８の輪郭上の、縦軸方向の最も下方に位置する第三の点Ｐ３を見つける。第一の線分に対して第三の点Ｐ３とは線対称の位置にある仮想点Ｐ４と、第三の点Ｐ３とを結ぶ第二の線分が仮想楕円形状の短軸に相当し、第二の線分の長さを半分にすることで数４中のｂの値を得ることができる。
【００５１】
さらに、水平方向撮影手段を用いて撮影された画像における気泡１８の輪郭上の、蓋部材内側面６ａに対応する部分に接触している接触部分の位置を取得する。第一の線分と当該接触部分との距離が仮想楕円形状の、長軸から蓋部材内側面６ａまでの距離に相当し、数４中のｈの値を得ることができる。
【００５２】
最後に、画像処理を行うことで得られたａ，ｂ，ｈの値を数４に代入し、体積算出手段を用いて気泡体積Ｖを算出する。
【００５３】
図３は、本実施形態に係る気泡体積計測方法により求めた気泡体積Ｖと、引用文献１に開示されている気泡体積計測方法により求めた気泡体積Ｖと、を比較したグラフである。
【００５４】
図３において、横軸は、気泡１８を水平方向に平行な面で切断した際に最も大きい面積を有する断面、すなわち気泡１８を仮想楕円形状の長軸を通る水平面で切断したときの断面積（以下、気泡最大断面積Ｓ1という）を示している。また、縦軸は、それぞれの方法によって計測した気泡体積Ｖを示している。ひし形で示されているプロットが本実施例により求められた気泡体積Ｖ1を示している。正方形、三角形で示されているプロットが、引用文献１で開示されている、気泡１８の形状を理想的な球または半球とみなして求められた気泡体積Ｖ2，Ｖ3を示している。
【００５５】
図３に示すように、気泡最大断面積Ｓ1が１３３ｍｍ2の場合、本実施例に係る方法により求められた気泡体積Ｖ1は３７０ｍｍ3であり、引用文献１に開示されている方法により求められた気泡体積Ｖ2，Ｖ3はそれぞれ１１５０ｍｍ3，５７５ｍｍ3である。このように、気泡最大断面積Ｓ1が大きくなるにつれて、それぞれの方法により求めた気泡体積Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3の値に差があることが確認された。
【００５６】
図３に示すグラフを得るために用いた液体収容容器１や液体では、気泡体積Ｖが３７０ｍｍ3以下であれば、液体収容容器１のシール部材がはがされても液体収容容器１から液体が漏出しないことが確認されている。すなわち、気泡体積Ｖの３７０ｍｍ3を閾値として、液体収容容器１の良否判断をすることができる。
【００５７】
本実施形態に係る方法により求められた気泡体積Ｖ1が３７０ｍｍ3になるのは、気泡最大断面積Ｓ1が約１３３ｍｍ2であるのに対し、気泡体積Ｖ2，Ｖ3が３７０ｍｍ3になるのは気泡最大断面積Ｓ1が約６０ｍｍ2，約９０ｍｍ2である。すなわち、従来の方法で求めた気泡１８の体積で液体収容容器１の良否判断が行われていた場合には、実際には問題のない範囲の気泡体積Ｖであっても不良と判断されていた。本実施形態に係る方法で気泡１８の体積を計測することにより、より正確に気泡体積Ｖを測ることができ、液体収容容器１の良否をより適切に判断することができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、蓋部材６を上側にしたが、液体収容室８を構成する他の壁面の一部が平面形状を有している場合には、平面形状を有する壁面が、鉛直方向下方を向きかつかつ水平になるように液体収容容器１を保持してもよい。
【００５９】
（実施例２）
次に、本発明の第二の実施例について、図３ないし図５を用いて説明する。図４は本実施例に係る気泡体積計測装置を示す模式図である。図５は、本実施例に係る気泡体積計測方法のフローを示すフローチャート図である。
【００６０】
図３に示すように、実施例１に係る方法により求められた気泡体積Ｖ1と、気泡最大断面積Ｓ1との間には相関関係がある。液体収容容器１の形状や液体の粘度などが同じ場合には、当該相関関係が維持される。
【００６１】
本実施例は、この相関関係を利用して気泡体積Ｖを算出するものである。実施例１に係る方法で大きさの異なる気泡体積Ｖを複数計測し、気泡体積Ｖと気泡最大断面積Ｓ1との間の相関関係を導出する。当該相関関係を用いることによってより簡易な処理で気泡体積Ｖを得ることができる。
【００６２】
すなわち、実施例１では気泡のａ，ｂ，ｈを画像処理により計測して気泡体積Ｖを算出しなければならない。本実施例では、気泡のａを計測して気泡最大断面積Ｓ1を算出し、算出された気泡最大断面積Ｓ1をもとに気泡の体積Ｖを算出する。画像処理により測定する値が１つしかないため、より短い時間で気泡体積Ｖを計測することができる。
【００６３】
図４に示すように、気泡体積計測装置は、気泡１８を撮影する鉛直方向撮影手段１９と、鉛直方向撮影手段１９により撮影された画像の面積（２次元画像上の気泡面積ともいう）を計測する面積計測手段２０と、を備えている。鉛直方向撮影手段１９は、液体収容室８の鉛直方向上方に位置しており、鉛直方向下方に向かって気泡１８を撮影することができる。
【００６４】
面積計測手段２０は、鉛直方向撮影手段１９により撮影された２次元形状の気泡１８の面積を計測することができるようになっている。また、面積計測手段２０は、図３に示す、気泡最大断面積Ｓ1と気泡体積Ｖ1との間の相関関係を記憶しており、気泡最大断面積Ｓ1の値に基づいて気泡体積Ｖを算出する。
【００６５】
液体収容容器１の蓋部材６が透明な材料からなり、鉛直方向撮影手段１９が光学式カメラからなる場合には、気泡体積計測装置に照明装置２１を設けてもよい。照明装置２１により気泡１８へ光を照射することにより、鉛直方向撮影手段１９が気泡１８の輪郭をより鮮明に撮影できるようになる。
【００６６】
照明装置２１の照射方向は、明度不足かつハレーションを起こさずに気泡１８の輪郭を検出できるように設定されていることが望ましい。本実施例では、照明装置２１は、上部斜め方向から光を照射できるように配置されている。また、液体収容室８の表面の乱反射対策として、鉛直方向撮影手段１９の撮影側面および照明装置２１の照射側面に偏向板を使用することが好ましい。
【００６７】
本実施例に係る気泡体積計測方法のフローについて説明する。
【００６８】
あらかじめ、実施例１に係る方法により導出した、気泡最大断面積Ｓ1と気泡体積Ｖ1との関係を面積計測手段２０に含まれる記憶手段に記憶させておく。図５に示すように、液体収容室８を形成する壁面のうちの、平面形状を有する壁面が水平になるように液体収容容器１を保持する（Ｓ５０１）。次に、鉛直方向撮影手段１９を用いて気泡１８を撮影する（Ｓ５０２）。鉛直方向撮影手段１９により撮影される気泡１８の輪郭は、長軸を通る水平面で気泡１８を切断した断面の輪郭と同じになる。
【００６９】
次に、面積計測手段２０を用いて気泡１８の輪郭の検出を行い、気泡最大断面積Ｓ1の計測を行う（Ｓ５０３）。気泡１８の輪郭は、液体と気泡との間の明度、彩度、色相等の違いから検出することができる。
【００７０】
気泡最大断面積Ｓ1を計測したところで、予め記憶手段に記憶された気泡最大断面積Ｓ1と気泡体積Ｖ1との関係を用いて、計測した気泡最大断面積Ｓ1に対応する気泡１８の体積Ｖの値を選択する（Ｓ５０４）。以上により、気泡体積Ｖが得られる。
【００７１】
Ｓ５０４によって得られた気泡体積Ｖと所定の閾値と比較するステップ（Ｓ５０５）を設けることによって、液体収容容器１が良品であるか否かを判断することができる。得られた気泡体積Ｖが所定の閾値以下であれば液体収容容器１を良品と判断し（Ｓ５０６）、所定の閾値よりも大きければ液体収容容器１を不良品と判断する（Ｓ５０７）。図３に示すグラフを得る際に用いた液体収容容器１や液体では、気泡体積Ｖが３７０ｍｍ３以下であれば良品であることが予め把握されているため、所定の閾値を３７０ｍｍ３とすればよい。
【００７２】
以上述べてきたように、撮影される画像が気泡最大断面の形状と同じになるように気泡１８を撮影し、気泡最大断面積Ｓ1から気泡体積Ｖが得られる。気泡最大断面積Ｓ1を計測する際には、一方向から撮影した画像の画像処理をすればよい。そのため、複雑な画像処理を必要とすることがなく、より短い時間で気泡体積Ｖを計測することができる。また、気泡最大断面積Ｓ1と気泡体積Ｖとの関係は、実施例１に係る方法により高い精度で導出されているため、より正確に気泡体積Ｖを得ることができる。
【００７３】
（実施例３）
次に、第３の実施例について説明する。本実施例では、気泡１８の、蓋部材内側面６ａに接触して平坦化されている面の面積（以下、気泡平坦部面積Ｓ2という）と、実施例１に係る方法により導出された気泡体積Ｖとの相関関係を利用して気泡体積Ｖを計測する例である。
【００７４】
本実施例は、液体収容室８内の液体の光の透過率の影響により、気泡最大断面積Ｓ1を計測することが困難な場合に有利である。
【００７５】
予め、実施例１に係る方法により、大きさの異なる気泡体積Ｖを複数計測し、気泡体積Ｖと気泡平坦部面積Ｓ2との間の相関関係を導出する。気泡平坦部面積Ｓ2を求めるには、実施例１において水平方向から撮影した気泡１８（図２（ｂ））の、蓋部材内側面６ｂと接触している部分の長さを測定する。気泡平坦部面積Ｓ2は、当該長さを直径とする円の面積として計測することができる。
【００７６】
図６は、このようにして導出された、気泡平坦部面積Ｓ2と気泡体積Ｖとの間の関係を示すグラフである。図６に示すグラフから、気泡平坦部面積Ｓ2と気泡体積Ｖとの間に相関関係があることが確認される。
【００７７】
なお、本実施例は、面積計測手段２０に予め記憶させる相関関係や、気泡平坦部面積Ｓ2を計測するステップが実施例２と異なっており、その他の構成はほぼ同じであるため、その違いだけを説明する。
【００７８】
図６に示す気泡平坦部面積Ｓ2と気泡体積Ｖとの間の相関関係を面積計測手段２０に記憶させておく。液体収容室８を形成する壁面のうちの、平面形状を有する壁面が水平になるように液体収容容器１を保持し、鉛直方向撮影手段１９を用いて気泡１８を撮影する。
【００７９】
次に、面積計測手段２０を用いて気泡１８の輪郭の検出を行い、気泡平坦部面積Ｓ2の計測を行う。気泡１８の、蓋部材内側面６と接触手いる部分の輪郭は、液体と気泡との間の明度、彩度、色相等の閾値を実施例２とは異なる値に設定することにより検出することができる。
【００８０】
気泡平坦部面積Ｓ2を計測したところで、予め面積計測手段２０に記憶された気泡平坦部面積Ｓ2と気泡体積Ｖとの関係を用いて、計測した気泡平坦部面積Ｓ2に対応する気泡体積Ｖを算出する。
【００８１】
以上述べてきたように、気泡最大断面積Ｓ1を計測するのが難しい場合においても、本実施例の方法を用いることにより、より短い時間で気泡体積Ｖを計測することができる。また、気泡最大断面積Ｓ1と気泡体積Ｖとの関係は、実施例１に係る方法により高い精度で導出されているため、より正確に気泡体積Ｖを計測することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１ 液体収容容器
６ 蓋部材
６ａ 蓋部材内側面
８ 液体収容室
１８ 気泡
１９ 鉛直方向撮影手段
２０ 面積計測手段
Ｐ１ 第一の点
Ｐ２ 第二の点
Ｐ３ 第三の点
Ｐ４ 仮想点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体収容室を構成する壁面のうちの少なくとも一部が平面形状を有する液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する方法であって、
前記平面形状を有する壁面を鉛直方向下方へ向けかつ水平にして前記液体収容容器を保持する保持ステップと、
前記保持ステップにおいて保持されている前記液体収容容器の内部の、前記平面形状を有する壁面に接触している前記気泡を一つの水平方向から撮影する水平方向撮影ステップと、
前記水平方向撮影ステップにおいて水平方向を横軸方向とし鉛直方向を縦軸方向として撮影された画像における前記気泡の輪郭上の、前記横軸方向に最も離れている第一および第二の点を見つけ、該輪郭上の、前記縦軸方向の最も下方に位置する第三の点を見つけ、並びに該輪郭上の、前記平面形状を有する壁面に対応する部分に接触している接触部分を見つける画像処理ステップと、
前記画像処理ステップにおいて見つけられた前記第一、第二および第三の点並びに前記接触部分を用いて、前記気泡の形状を、前記第一および第二の点を結ぶ第一の線分を長軸、該第一の線分に対して前記第三の点とは線対称の位置にある仮想点と、該第三の点とを結ぶ第二の線分を短軸とする仮想の楕円形状を該第二の線分のまわりに１回転させて形成される仮想の回転楕円体形状から前記接触部分より鉛直方向上側の部分が取り除かれた形状とみなして、前記気泡の体積を算出する体積算出ステップと、を含む、気泡体積計測方法。
【請求項２】
前記体積算出ステップにおいて、前記第一の線分の半分の長さをａ、前記第二の線分の半分の長さをｂ、前記第一の線分と前記接触部分との距離をｈとしたときに、前記気泡の体積Ｖを、
（数１）
と表された式から算出する、請求項１に記載の気泡体積計測方法。
【請求項３】
前記水平方向撮影ステップにおいて、Ｘ線ＣＴ機器を用いて前記気泡を撮影する、請求項１または２に記載の気泡体積計測方法。
【請求項４】
前記保持ステップにより保持された状態の前記液体収容容器の、前記気泡の位置から水平方向の位置にある少なくとも一部の壁が透明な部材で形成されている前記液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する請求項１または２に記載の気泡体積計測方法であって、
前記水平方向撮影ステップにおいて、光学式カメラを用いて前記透明な部材の位置から前記気泡へ向かって前記気泡を撮影する、気泡体積計測方法。
【請求項５】
液体収容室を構成する壁面のうちの少なくとも一部が平面形状を有する液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する方法であって、
予め、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の気泡体積計測方法により大きさの異なる複数の気泡の体積および該気泡の水平方向に平行な所定の断面における面積を計測して該気泡の体積と該面積との関係を導出し、該関係を記憶手段に記憶するステップと、
前記平面形状を有する壁面を鉛直方向下方へ向けかつ水平にして前記液体収容容器を保持するステップと、
前記平面形状を有する壁面に接触している前記気泡を鉛直方向上方から撮影する鉛直方向撮影ステップと、
前記鉛直方向撮影ステップにおいて撮影された前記気泡の画像から前記所定の断面における面積を計測する面積計測ステップと、
前記予め記憶手段に記憶された前記関係を用いて、前記面積計測ステップにおいて計測された前記所定の断面における面積の値に応じた前記気泡の体積の値を選択するステップと、を含む、気泡体積計測方法。
【請求項６】
前記所定の断面が、前記気泡を水平面で切断した際に最も大きい面積を有する断面である、請求項５に記載の気泡体積計測方法。
【請求項７】
前記所定の断面が、前記気泡の、前記平面形状を有する壁面に接触している部分の面である、請求項５に記載の気泡体積計測方法。
【請求項８】
液体収容室を構成する壁面のうちの少なくとも一部が平面形状を有する液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する気泡体積計測装置であって、
前記平面形状を有する壁面を鉛直方向下方に向けかつ水平にして前記液体収容容器を保持する保持手段と、
前記保持手段により保持された前記液体収容容器の位置から一つの水平方向の位置に設けられ、前記平面形状を有する壁面に接触している前記気泡を撮影する水平方向撮影手段と、
前記水平方向撮影手段により水平方向を横軸方向とし鉛直方向を縦軸方向として撮影された画像を処理する画像処理手段であって、該画像における前記気泡の輪郭上の、前記横軸方向に最も離れている第一および第二の点、該輪郭上の、前記縦軸方向の最も下方に位置する第三の点、並びに前記輪郭上の、前記平面形状を有する壁面に対応する部分に接触している接触部分を見つける画像処理手段と、
前記画像処理手段により見つけられた前記第一、第二および第三の点並びに前記接触部分から、前記気泡の形状を、前記第一および第二の点を結ぶ第一の線分を長軸、該第一の線分に対して前記第三の点とは線対称の位置にある仮想点と、該第三の点とを結ぶ第二の線分を短軸とする仮想の楕円形状を該第二の線分のまわりに１回転させて形成される仮想の回転楕円体形状から前記接触部分より鉛直方向上側の部分が取り除かれた形状とみなして、前記気泡の体積を算出する算出手段と、を備えた、気泡体積計測装置。
【請求項９】
前記撮影手段がＸ線ＣＴ機器である、請求項８に記載の気泡体積計測装置。
【請求項１０】
前記保持手段により保持された状態の前記液体収容容器の、前記気泡の位置から水平方向の位置にある少なくとも一部の壁が透明な部材で形成されている前記液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する請求項８に記載の気泡体積計測装置であって、
前記撮影手段が光学式カメラである、気泡体積計測装置。
【請求項１１】
液体収容室を構成する壁面のうちの少なくとも一部が平面形状を有する液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する装置であって、
請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の気泡体積計測装置により計測された前記気泡の体積と、該気泡の水平方向に平行な所定の断面の面積との関係を記憶する記憶手段と、
前記平面形状を有する壁面を鉛直方向下方に向けかつ水平にして前記液体収容容器を保持する保持手段と、
前記保持手段により保持された前記液体収容容器の位置から鉛直方向上方に設けられ、前記平面形状を有する壁面に接触している前記気泡を撮影する鉛直方向撮影手段と、
前記鉛直方向撮影手段により撮影された前記気泡の画像を処理して前記気泡の所定の断面における面積を計測する面積計測手段と、
前記予め記憶手段に記憶された前記関係を用いて、前記面積計測手段により計測された前記所定の断面における面積の値に応じた前記気泡の体積の値を選択する選択手段と、を含む、気泡体積計測装置。
【請求項１２】
前記所定の断面が、前記気泡を水平面で切断した際に最も大きい面積を有する断面である、請求項１１に記載の気泡体積計測装置。
【請求項１３】
前記所定の断面が、前記気泡の、前記平面形状を有する壁面に接触している部分の面である、請求項１１に記載の気泡体積計測装置。
【請求項１４】
吐出ヘッドに液体を供給するための液体供給口と、大気と連通する大気連通口と、インク収容室とを備えたインクタンクの前記インク収容室の内部に存在する気泡の体積を計測する方法であって、
前記インク収容室の内部に存在し、壁面に接触した気泡を、該気泡が該壁面に接触している方向から撮像し、撮像された２次元画像上の気泡面積を測定する方法と、予め壁面に接触している状態の気泡の形状を一部欠けた楕円と近似して積分することにより気泡体積を計測する方法とを用いて、前記気泡面積から前記気泡体積を導き出すことを特徴としたインクタンクの気泡体積計測方法。
【請求項１】
液体収容室を構成する壁面のうちの少なくとも一部が平面形状を有する液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する方法であって、
前記平面形状を有する壁面を鉛直方向下方へ向けかつ水平にして前記液体収容容器を保持する保持ステップと、
前記保持ステップにおいて保持されている前記液体収容容器の内部の、前記平面形状を有する壁面に接触している前記気泡を一つの水平方向から撮影する水平方向撮影ステップと、
前記水平方向撮影ステップにおいて水平方向を横軸方向とし鉛直方向を縦軸方向として撮影された画像における前記気泡の輪郭上の、前記横軸方向に最も離れている第一および第二の点を見つけ、該輪郭上の、前記縦軸方向の最も下方に位置する第三の点を見つけ、並びに該輪郭上の、前記平面形状を有する壁面に対応する部分に接触している接触部分を見つける画像処理ステップと、
前記画像処理ステップにおいて見つけられた前記第一、第二および第三の点並びに前記接触部分を用いて、前記気泡の形状を、前記第一および第二の点を結ぶ第一の線分を長軸、該第一の線分に対して前記第三の点とは線対称の位置にある仮想点と、該第三の点とを結ぶ第二の線分を短軸とする仮想の楕円形状を該第二の線分のまわりに１回転させて形成される仮想の回転楕円体形状から前記接触部分より鉛直方向上側の部分が取り除かれた形状とみなして、前記気泡の体積を算出する体積算出ステップと、を含む、気泡体積計測方法。
【請求項２】
前記体積算出ステップにおいて、前記第一の線分の半分の長さをａ、前記第二の線分の半分の長さをｂ、前記第一の線分と前記接触部分との距離をｈとしたときに、前記気泡の体積Ｖを、
（数１）
と表された式から算出する、請求項１に記載の気泡体積計測方法。
【請求項３】
前記水平方向撮影ステップにおいて、Ｘ線ＣＴ機器を用いて前記気泡を撮影する、請求項１または２に記載の気泡体積計測方法。
【請求項４】
前記保持ステップにより保持された状態の前記液体収容容器の、前記気泡の位置から水平方向の位置にある少なくとも一部の壁が透明な部材で形成されている前記液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する請求項１または２に記載の気泡体積計測方法であって、
前記水平方向撮影ステップにおいて、光学式カメラを用いて前記透明な部材の位置から前記気泡へ向かって前記気泡を撮影する、気泡体積計測方法。
【請求項５】
液体収容室を構成する壁面のうちの少なくとも一部が平面形状を有する液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する方法であって、
予め、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の気泡体積計測方法により大きさの異なる複数の気泡の体積および該気泡の水平方向に平行な所定の断面における面積を計測して該気泡の体積と該面積との関係を導出し、該関係を記憶手段に記憶するステップと、
前記平面形状を有する壁面を鉛直方向下方へ向けかつ水平にして前記液体収容容器を保持するステップと、
前記平面形状を有する壁面に接触している前記気泡を鉛直方向上方から撮影する鉛直方向撮影ステップと、
前記鉛直方向撮影ステップにおいて撮影された前記気泡の画像から前記所定の断面における面積を計測する面積計測ステップと、
前記予め記憶手段に記憶された前記関係を用いて、前記面積計測ステップにおいて計測された前記所定の断面における面積の値に応じた前記気泡の体積の値を選択するステップと、を含む、気泡体積計測方法。
【請求項６】
前記所定の断面が、前記気泡を水平面で切断した際に最も大きい面積を有する断面である、請求項５に記載の気泡体積計測方法。
【請求項７】
前記所定の断面が、前記気泡の、前記平面形状を有する壁面に接触している部分の面である、請求項５に記載の気泡体積計測方法。
【請求項８】
液体収容室を構成する壁面のうちの少なくとも一部が平面形状を有する液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する気泡体積計測装置であって、
前記平面形状を有する壁面を鉛直方向下方に向けかつ水平にして前記液体収容容器を保持する保持手段と、
前記保持手段により保持された前記液体収容容器の位置から一つの水平方向の位置に設けられ、前記平面形状を有する壁面に接触している前記気泡を撮影する水平方向撮影手段と、
前記水平方向撮影手段により水平方向を横軸方向とし鉛直方向を縦軸方向として撮影された画像を処理する画像処理手段であって、該画像における前記気泡の輪郭上の、前記横軸方向に最も離れている第一および第二の点、該輪郭上の、前記縦軸方向の最も下方に位置する第三の点、並びに前記輪郭上の、前記平面形状を有する壁面に対応する部分に接触している接触部分を見つける画像処理手段と、
前記画像処理手段により見つけられた前記第一、第二および第三の点並びに前記接触部分から、前記気泡の形状を、前記第一および第二の点を結ぶ第一の線分を長軸、該第一の線分に対して前記第三の点とは線対称の位置にある仮想点と、該第三の点とを結ぶ第二の線分を短軸とする仮想の楕円形状を該第二の線分のまわりに１回転させて形成される仮想の回転楕円体形状から前記接触部分より鉛直方向上側の部分が取り除かれた形状とみなして、前記気泡の体積を算出する算出手段と、を備えた、気泡体積計測装置。
【請求項９】
前記撮影手段がＸ線ＣＴ機器である、請求項８に記載の気泡体積計測装置。
【請求項１０】
前記保持手段により保持された状態の前記液体収容容器の、前記気泡の位置から水平方向の位置にある少なくとも一部の壁が透明な部材で形成されている前記液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する請求項８に記載の気泡体積計測装置であって、
前記撮影手段が光学式カメラである、気泡体積計測装置。
【請求項１１】
液体収容室を構成する壁面のうちの少なくとも一部が平面形状を有する液体収容容器の内部の気泡の体積を計測する装置であって、
請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の気泡体積計測装置により計測された前記気泡の体積と、該気泡の水平方向に平行な所定の断面の面積との関係を記憶する記憶手段と、
前記平面形状を有する壁面を鉛直方向下方に向けかつ水平にして前記液体収容容器を保持する保持手段と、
前記保持手段により保持された前記液体収容容器の位置から鉛直方向上方に設けられ、前記平面形状を有する壁面に接触している前記気泡を撮影する鉛直方向撮影手段と、
前記鉛直方向撮影手段により撮影された前記気泡の画像を処理して前記気泡の所定の断面における面積を計測する面積計測手段と、
前記予め記憶手段に記憶された前記関係を用いて、前記面積計測手段により計測された前記所定の断面における面積の値に応じた前記気泡の体積の値を選択する選択手段と、を含む、気泡体積計測装置。
【請求項１２】
前記所定の断面が、前記気泡を水平面で切断した際に最も大きい面積を有する断面である、請求項１１に記載の気泡体積計測装置。
【請求項１３】
前記所定の断面が、前記気泡の、前記平面形状を有する壁面に接触している部分の面である、請求項１１に記載の気泡体積計測装置。
【請求項１４】
吐出ヘッドに液体を供給するための液体供給口と、大気と連通する大気連通口と、インク収容室とを備えたインクタンクの前記インク収容室の内部に存在する気泡の体積を計測する方法であって、
前記インク収容室の内部に存在し、壁面に接触した気泡を、該気泡が該壁面に接触している方向から撮像し、撮像された２次元画像上の気泡面積を測定する方法と、予め壁面に接触している状態の気泡の形状を一部欠けた楕円と近似して積分することにより気泡体積を計測する方法とを用いて、前記気泡面積から前記気泡体積を導き出すことを特徴としたインクタンクの気泡体積計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２５４５６５（Ｐ２０１２−２５４５６５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２８９６５（Ｐ２０１１−１２８９６５）
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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