静電霧化装置の検査方法およびその装置
【課題】静電霧化装置において適正量の帯電微粒子水が発生するか否かの検査の自動化を可能にする。
【解決手段】静電霧化装置は、霧化電極と冷却手段とを備える。霧化電極は、冷却手段に結合された軸部と、軸部軸部よりも大径のヘッド部とを一体に備える。冷却された霧化電極を撮像装置１で撮像して得た濃淡画像を画像処理装置２０に入力する。画像処理装置２０は、ヘッド部の輪郭線上の画素数を求める輪郭線長検出部２６と、ヘッド部の輪郭線内の画素数を求める面積検出部２７と、軸部において方向値を持つ画素数を計数する水付着量検出部２８とを備える。判定部２９は、輪郭線長検出部２６と面積検出部２７と水付着量検出部２８とで求めたいずれかの画素数が、それぞれ対して規定した閾値を超えていると霧化電極に水が付着した良品と判定する。
【解決手段】静電霧化装置は、霧化電極と冷却手段とを備える。霧化電極は、冷却手段に結合された軸部と、軸部軸部よりも大径のヘッド部とを一体に備える。冷却された霧化電極を撮像装置１で撮像して得た濃淡画像を画像処理装置２０に入力する。画像処理装置２０は、ヘッド部の輪郭線上の画素数を求める輪郭線長検出部２６と、ヘッド部の輪郭線内の画素数を求める面積検出部２７と、軸部において方向値を持つ画素数を計数する水付着量検出部２８とを備える。判定部２９は、輪郭線長検出部２６と面積検出部２７と水付着量検出部２８とで求めたいずれかの画素数が、それぞれ対して規定した閾値を超えていると霧化電極に水が付着した良品と判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水に強電界を作用させることにより帯電した水の微粒子を飛散させる静電霧化装置について、機能の良否を外観により検査する静電霧化装置の検査方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、微小な霧化子に水を供給するとともに、霧化子に供給された水を他の電極または大地との間で相対的に負極として水の周囲に強電界を生じさせることにより、霧化子に供給された水に対して表面張力に打ち克つクーロン力を作用させ、霧化子から水を引き離すとともに帯電した水の微粒子（以下、「帯電微粒子水」と呼ぶ）を空中に飛散させる静電霧化装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
静電霧化装置において、霧化子に水を供給する技術や霧化子に供給された水に強電界を作用させる技術は種々提案されているが、特許文献１に記載された静電霧化装置は、霧化子として微小な金属製の電極（以下、「霧化電極」と呼ぶ）を用い、霧化電極を冷却することにより霧化電極の表面に空気中の水分を結露させる（相対湿度に関係なく霧化電極が露点以下になる温度まで冷却する）とともに、霧化電極を相対的に負極として相手電極との間の電位差を高めることにより霧化電極の周囲に強電界を形成することによって、帯電微粒子水（微粒子のサイズがナノメートルオーダであるから「ナノサイズミスト」と称することがある）を放出させる構成を採用している。
【０００４】
霧化電極の形状は種々提案されているが、たとえば、円柱状の軸部の先端に軸部よりも大径である球状あるいは洋梨状のヘッド部を一体に設けた形状が採用されている。洋梨状のヘッド部は、洋梨の果柄に相当する先端に微小なニップル部が突設された形状を有する。これらの霧化電極では、軸部とヘッド部との境界部分にくびれ部が、ヘッド部に付着する水分量を調節する機能を奏する。
【０００５】
霧化電極の冷却にあたってはペルチェ素子を用い、霧化電極の軸部のうちヘッド部とは反対側の一端をペルチェ素子の冷却側に接触させることにより霧化電極を冷却している。つまり、霧化電極において冷却手段側の一端部である軸部が基部になり、ヘッド部が霧化電極の先端部になる。
【０００６】
相手電極は、霧化電極の軸部の延長方向において霧化電極のヘッド部から離間して配置されており、霧化電極の表面に結露水が付着した状態で、霧化電極の電位を相手電極に対して相対的に引き下げると、結露水に作用するクーロン力と水の表面張力との関係により結露水がテイラーコーンと称する円錐形状に変形する。さらに電界強度を高めると、テイラーコーンの先端部における電界集中により帯電した結露水が表面張力に打ち克ってテイラーコーンから分離されるとともに、レイリー分裂と称する現象が生じて微粒子に分裂する。つまり、帯電微粒子水が生成されるとともにクーロン力により飛散する。
【特許文献１】特開２００６−１２２８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した静電霧化装置は、ペルチェ素子、霧化電極、相手電極などを備えるブロック（一体化した装置）の形で提供され、種々の機器（ヘアドライヤ、空気清浄器、ユニットバス等）にブロックとして組み込まれる。したがって、静電霧化装置がブロックとして機能するか否かを検査することが要求される。
【０００８】
この種の検査では、静電霧化装置をブロックとして組み立てた後に、電気的特性を検査するほか、実使用を想定した規定に環境下で静電霧化装置に通電して実際に動作させ、期待した性能が得られるか否かを判断する必要がある。性能を判断する検査項目には、つまり、霧化電極から帯電微粒子水が放出されるか否かを検査する必要がある。
【０００９】
電気的特性の検査には、抵抗・耐圧・絶縁検査、動作時における霧化電極の電流値検査などの検査項目があり、これらの検査項目については他の電気機器と同様の検査を行うことができる。しかしながら、帯電微粒子水が放出されるか否かの検査については、検査項目が確立されておらず、実際に動作させたときに帯電微粒子水が発生しているか否かを目視検査しているのが現状である。
【００１０】
目視検査では、検査員の熟練度の個人差や体調によって、判断にばらつきを生じる可能性があり、また目視検査は検査員の疲労度を高めるから、帯電微粒子水が正常に発生するか否かの検査を自動化することが望まれている。
【００１１】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、静電霧化装置において適正量の帯電微粒子水が発生するか否かの検査の自動化を可能にする静電霧化装置の検査方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、周囲に強電界を形成するよう電圧が印加され表面に付着している水分への強電界の作用により帯電微粒子水を発生させる霧化電極と、霧化電極を冷却することにより空気中の水分を霧化電極の表面に凝結させる冷却手段とを有している静電霧化装置の検査方法であって、冷却手段により冷却された霧化電極に水が付着することを検査する水滴付着検査を行うにあたり、冷却された霧化電極を水滴用撮像装置により撮像し、霧化電極において冷却手段側である基部の濃淡画像を用いて濃度勾配の方向に関係付けて規定した方向値を各画素の画素値とした方向値画像から基部における水滴の付着の有無に伴う各画素の方向値の変化を検出し、基部における方向値の変化を示す画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断する基部検査過程を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１記載の発明において、前記霧化電極の先端部の濃淡画像を２値化した２値画像から先端部における水の付着の有無に伴うサイズの変化を検出し、先端部におけるサイズの変化を示す画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断する先端部検査過程を付加し、霧化電極の基部と先端部との少なくとも一方について良品と判断されると、霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記先端部検査過程は、２値画像において隣接する画素とは画素値が異なる画素を輪郭線上の画素とし、前記先端部を囲む輪郭線を追跡することにより、輪郭線上の画素数を輪郭線長として求め、輪郭線長が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項２又は請求項３の発明において、前記先端部検査過程は、２値画像において隣接する画素とは画素値が異なる画素を輪郭線上の画素とし、輪郭線に囲まれた領域内の画素数を当該領域の面積として求め、前記判定では、面積が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記基部検査過程は、前記基部に含まれる画素のうち方向値を画素値に持つ画素の画素数を計数し、前記判定では、計数した画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、前記基部は円柱状であって、前記基部検査過程では、基部の長手方向に直交する方向の濃度勾配を表す方向値を持つ画素を除去して画素数を計数することを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明では、請求項１〜６のいずれかの発明において、前記霧化電極に電圧を印加した状態で近紫外領域に感度を有する放電用撮像装置により霧化電極を撮像し、放電用撮像装置により撮像した画像内で規定した受光光量より多くの近紫外光が検出されるときに、電圧印加が正常に行われている良品と判断することを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明では、請求項７の発明において、前記放電用撮像装置により撮像した濃淡画像を２値化した後に膨張処理を施すことにより近紫外光に相当する画素値を持つ画素数を増加させ、増加させた後の画素数が規定した閾値以上であるときに規定した受光光量より多くの近紫外光が検出されたと判断することを特徴とする。
【００２０】
請求項９の発明では、請求項７又は請求項８の発明において、前記水滴用撮像装置は前記放電用撮像装置と兼用されており、前記水滴付着検査の際に前記霧化電極に近紫外線を照射することを特徴とする。
【００２１】
請求項１０の発明は、周囲に強電界を形成するよう電圧が印加され表面に付着している水分への強電界の作用により帯電微粒子水を発生させる霧化電極と、霧化電極を冷却することにより空気中の水分を霧化電極の表面に凝結させる冷却手段とを有している静電霧化装置の動作を検査する検査装置であって、冷却手段により冷却された霧化電極を撮像する水滴用撮像装置と、霧化電極において冷却手段側である基部の濃淡画像を用いて濃度勾配の方向に関係付けて規定した方向値を各画素の画素値とした方向値画像から基部において方向値を持つ画素の画素数を計数する水付着量検出部と、水付着量検出部において計数した画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断する判定部とを備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項１１の発明では、請求項１０の発明において、前記水滴用撮像装置により撮像された前記霧化電極の先端部の濃淡画像を２値化した２値画像から先端部における水の付着の有無に伴う輪郭線上の画素数および輪郭線に囲まれた領域の画素数をそれぞれ計数する輪郭線長検出部および面積検出部が付加され、前記判定部は、前記水付着量検出部において計数した画素数と輪郭線長検出部において計数した画素数と面積検出部において計数した画素数との少なくとも一つが、それぞれについて規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする。
【００２３】
請求項１２の発明では、請求項１１の発明において、前記霧化電極に電圧を印加した状態で霧化電極を撮像する近紫外領域に感度を有した放電用撮像装置と、放電用撮像装置により撮像した画像内で近紫外光の受光を検出した画素に対して膨張処理を施し膨張処理後の画素数が規定数以上であるときに電圧印加が正常に行われている良品と判断する判定処理部とを備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項１３の発明では、請求項１２の発明において、近紫外領域に感度を有し前記水滴用撮像装置と前記放電用撮像装置とに兼用される撮像装置を備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項１４の発明では、請求項１２又は請求項１３の発明において、前記水滴用撮像装置により前記霧化電極を撮像する際に点灯して霧化電極に近紫外線を照射し前記放電用撮像装置により霧化電極を撮像する際に消灯する照明装置が付加されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１５の発明では、請求項１４の発明において、前記霧化電極に対して前記照明装置の反対側に配置され照明装置から照射された近紫外線を低反射率で反射する背景板が付加され、前記水滴用撮像装置は照明装置と同じ側からから霧化電極を撮像することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１、１０の発明の構成によれば、霧化電極の基部への水滴の付着による方向値の変化が検出されると、霧化電極に正常に水が付着していると判断する。つまり、基部の検査で水が検出されると、霧化電極が正常に冷却されている良品と判断する。この検査は画像処理による外観検査で水の付着量を評価するから、静電霧化装置において適正量の帯電微粒子水が発生するか否かを、霧化電極への水の付着量によって評価するから、静電霧化装置の検査の自動化が可能になる。
【００２８】
請求項２、１１の発明の構成によれば、霧化電極の先端部への水の付着によるサイズの変化が検出されると、霧化電極に正常に水が付着していると判断する。また、霧化電極の基部と先端部との少なくとも一方で水の付着が検出されると、霧化電極が正常に冷却されている良品と判断する。このように画像処理による外観検査で複数種類の方法で水の付着量を評価するから、静電霧化装置の検査を精度よく行うことが可能になる。
【００２９】
請求項３の発明の構成によれば、先端部のサイズの評価にあたり、先端部（水を含む）を囲む輪郭線を追跡することにより、輪郭線上の画素数を輪郭線長として求めているから、先端部に水が付着することに伴う輪郭線長の増大を検出することで、水の付着量を評価することができる。
【００３０】
請求項４の発明の構成によれば、先端部のサイズの評価にあたり、先端部（水を含む）を囲む輪郭線に囲まれる領域の画素数を求めることにより、この画素数を輪郭線に囲まれる領域の面積として求めているから、先端部に水が付着することに伴う面積の増大を検出することで、水の付着量を評価することができる。
【００３１】
請求項５の発明の構成によれば、基部に付着する水滴によって方向値を持つ画素が多数生じることを利用し、基部への水の付着量を評価するから、霧化電極の冷却を開始してから、比較的短い時間内に生じる少量の水滴を検出することができ、霧化電極に付着している水の量が少ない場合でも良品として検出することが可能になる。
【００３２】
請求項６の発明の構成によれば、基部の長手方向に直交する方向の濃度勾配を表す方向値を持つ画素は計数しないから、基部の表面での反射光の成分を除去し、水滴により生じる画素値の変化のみを検出することができる。その結果、基部への水滴の付着をより正確に検出することが可能になる。
【００３３】
請求項７の発明の構成によれば、霧化電極の周囲に生じるコロナ放電により生じる近紫外光を検出することによって、霧化電極の周囲に強電界が生じていることを検出することができる。すなわち、目視検査では不可能であった霧化電極に正常な電圧が印加されているか否かの検査が可能になる。
【００３４】
請求項８、１２の発明の構成によれば、画像の膨張処理によって画像内で微小領域であるコロナ放電の領域を拡大することになり、コロナ放電が生じているか否かの検証を正確に行うことが可能になる。
【００３５】
請求項９、１３の発明の構成によれば、霧化電極に水が付着していることと、霧化電極に正常な電圧が印加されていることとを１台の撮像装置の画像によって検出することが可能になり、検査装置の構成が簡単になる。
【００３６】
請求項１４の発明の構成によれば、霧化電極に水が付着しているか否かの検査に際しては近紫外線を霧化電極に照射することにより、霧化電極の表面の形状を水滴用撮像装置により撮像することを可能にし、霧化電極の周囲にコロナ放電が生じているか否かを検査するに際しては微弱な近紫外光を検出するために照明を行わずに放電用撮像装置で撮像することを可能にする。すなわち、霧化電極への水の付着と霧化電極への正常な電圧の印加とを正確に検出することが可能になる。
【００３７】
請求項１５の発明の構成によれば、照明装置の前方に背景板を配置することにより、霧化電極の背後から反射光を照射されて霧化電極と背景とのコントラストが強くなり、しかも霧化電極の正面を照明していることで霧化電極の細部が見やすくなるから、先端部の輪郭線長と面積との検出が容易になるとともに、基部に付着している水滴を見分けやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に説明する実施形態では、背景技術として説明した霧化電極と相手電極とペルチェ素子とを備える静電霧化装置について、帯電微粒子水を放出させる機能に関する検査項目について画像処理技術を用いて検査を実施する技術について説明する。
【００３９】
本発明者らは、静電霧化装置が正常に機能するための条件の一つは、帯電微粒子水を生成する際に霧化電極に適正量の結露水が付着していることであると考えた。また、本発明者らは、帯電微粒子水が放出される際に霧化電極にコロナ放電が生じているという知見を得た。
【００４０】
そこで、以下では、画像処理技術を用いた検査項目の一つとして、結露水の付着量を判断する技術を提案する。また、他の検査項目として、コロナ放電に伴う発光の有無を判断する技術を提案する。これらの技術は併用するのが望ましいが、少なくとも結露水の付着量が適正であれば、抵抗や電流値を計測する他の電気的特性の検査と併用することによって、帯電微粒子水を放出させる機能の良否を判断することができる。
【００４１】
ただし、以下の実施形態では、静電霧化装置の良否判定を行うための最適な検査項目として図２に示す項目を選択し、図２に示す手順で検査を実施する場合について説明する。すなわち、静電霧化装置の検査を、（１）「抵抗・耐圧・絶縁検査」→（２）「空放電 電流値検査」→（３）「霧化放電３０秒後 電流値検査」→（４）「霧化放電６０秒後 電流値検査」→（５）「放電光検査」→（６）「水滴付着検査」の順に行う場合を例示する。
【００４２】
「抵抗・耐圧・絶縁検査」は一般的な電気機器の電気的特性の検査において周知の技術である。また、「空放電 電流値検査」「霧化放電３０秒後 電流値検査」「霧化放電６０秒後 電流値検査」は、帯電微粒子水を発生させる際の電圧を霧化電極に印加することにより霧化電極の周囲にコロナ放電を生じさせた状態において、結露水が付着していない状態での放電開始の直後と、放電開始から３０秒後と、放電開始から６０秒後とについて、それぞれ霧化電極と相手電極との間に流れる放電電流の電流値を計測することを意味する。
【００４３】
これらの検査項目に関しては、電気的特性の検査として一般的な技術を用いることができる。本実施形態において特徴である検査項目は、「放電光検査」と「水滴付着検査」とであって、以下に説明するように、どちらの検査項目についても画像処理技術を用いた検査を行う。
【００４４】
本実施形態において用いる検査装置は、図３に示すように、撮像対象である霧化電極１を撮像する撮像装置１０と、霧化電極１に照明光を照射する照明装置１１とを備える。霧化電極１はペルチェ素子を備える冷却装置２に基部である軸部１ａの一端が結合されることにより静電霧化装置を構成している。図示例では、軸部１ａの他端にヘッド部１ｂが一体に設けられた例を示している。つまり、ヘッド部１ｂが霧化電極１の先端部になる。
【００４５】
撮像装置１０には、微小な霧化電極１を撮像するために拡大用の撮像光学系１０ａが装着されている。また、照明装置１１は紫外線発光ダイオードを光源に用いたリング照明であり、拡散板を通した光を霧化電極１の周囲から照射する。したがって、霧化電極１は無影照明がなされる。撮像光学系１０ａは、その光軸が霧化電極１のヘッド部１ｂの中心を通るように配置される。
【００４６】
一方、照明装置１１は軸部１ａを含む霧化電極１の全体を均一に照明する必要があるから、図３（ｂ）に示すように、照明装置１１の中心は撮像光学系１０ａの光軸とは一致していない。図３では、霧化電極１に対して撮像装置１０の反対側に背景板１２を配置している。背景板１２には白色のアクリル板を用いている。背景板１２の表面は光沢面となるように仕上げてあるが、白色のアクリル板であるからミラーを用いる場合よりは低反射率になる。
【００４７】
水滴付着検査にあたっては、可視光領域に感度を有する通常のＣＣＤイメージセンサを備える撮像装置１０を用いることが可能であり、その場合には、発光領域が可視光領域である照明装置１１を用いることができる。ただし、後述するように、放電光検査では放電に伴って生じる近紫外光を検出するから、近紫外領域に感度を有するＣＣＤイメージセンサを用いた撮像装置１０を用いるとともに、発光領域が近紫外領域である照明装置１１を用いるのが望ましい。撮像装置１０が近紫外領域に感度を有することにより、１台の撮像装置１０で水滴付着検査と放電光検査とを行うことが可能になる。
【００４８】
なお、水滴付着検査に用いる濃淡画像と放電光検査に用いる濃淡画像とを個別に撮像する場合には、水滴付着検査に用いる水滴用撮像装置と、放電光検査に用いる放電用撮像装置とを別に設けることが可能である。ただし、本実施形態では、水滴用撮像装置と放電用撮像装置とを兼用している例について説明する。
【００４９】
ところで、可視光領域では、撮像対象の背後から照明する背後照明を行うと、写真撮影でいう逆光になるから、撮像対象の正面と背景とのコントラストが強くなり、撮像対象の輪郭線を抽出しやすくなる。しかしながら、近紫外光は可視光に比較して散乱率が高いから、たとえば、４００ｎｍをピーク波長とする発光領域の照明装置１１を撮像装置１０に対置し霧化電極１の背後照明を行うとすると、光が周り込むことにより撮像装置１０で撮像した画像内で霧化電極１の輪郭を明確に抽出することが困難になる。
【００５０】
本実施形態では、撮像装置１０で撮像する向きから照明装置１１による照明光を霧化電極１に照射するとともに（つまり、正面照明を行うとともに）、背景板１２で反射された光を霧化電極１の背後から照射することによって（つまり、弱い背後照明を行うことによって）、霧化電極１の輪郭を明確に抽出できるようにしている。霧化電極１に対して正面照明を行うことは、霧化電極１において撮像装置１０と対面している部位の細部形状を明瞭にすることになり、その一方で、弱い背後照明を行うことは、回り込みの影響を抑制して輪郭を明瞭にすることになる。
【００５１】
このような照明技術を採用することにより、霧化電極１において撮像装置１０に対置している部位の細部形状と輪郭とが撮像装置１０により撮像した画像から抽出可能になる。
【００５２】
撮像装置１で撮像された画像は近紫外領域での濃淡画像であって、この濃淡画像は画像処理装置２０に入力される。ここに、濃淡画像はデジタル画像であるものとする（必要に応じてＡ／Ｄ変換される）。画像処理装置２０は、図１に示すように、濃淡画像の画像データを保持する画像メモリ２１を備える。画像メモリ２１は、後述する画像処理に伴って生じるデータを保持する作業メモリとしても用いられる。
【００５３】
上述したように、画像処理技術を用いて行う検査は、放電光検査と水滴付着検査とであるが、まず水滴付着検査について説明する。水滴付着検査では、霧化電極１に結露水が付着していることを判断する３種類の検査項目について検査を行い、いずれか１項目でも合格すれば合格とする。
【００５４】
（水滴付着検査）
水滴付着検査における検査項目の一つは、ヘッド部１ｂに付着した結露水によりテイラーコーンが形成されている状態では、テイラーコーンを含むヘッド部１ｂの先端部のサイズが結露水の付着していない場合よりも増加することに着目したものである。具体的には、ヘッド部１ｂとテイラーコーンとを合わせた状態における画像内での輪郭線長および面積をサイズとして評価する。この検査は霧化電極１の先端部であるヘッド部１ｂに関する検査であるから先端部検査過程になる。
【００５５】
輪郭線長に関する検査項目では、ヘッド部１ｂの先端部を検査領域とし、検査領域内での輪郭線長が規定の閾値以上であるときに合格と判定する。以下では、この検査項目を「輪郭検査」と呼ぶ。
【００５６】
背景技術として説明したように、ヘッド部１ｂの形状には種々形状があり、たとえば、図４に示すように、ヘッド部１ｂが球状であるものや、図５に示すように、ヘッド部１ｂが洋梨状であるものが提案されており、洋梨状のヘッド部１ｂでは先端部にニップル部１ｃが突設されている。
【００５７】
ヘッド部１ｂが球状である場合には、図４（ａ）（ｂ）を比較するとわかるように、水が付着してテイラーコーン１ｄが形成されると、ヘッド部１ｂとテイラーコーン１ｄとを合わせた全体の輪郭線の長さは、水の付着量にかかわらず水が付着している場合のほうが増加すると言える。
【００５８】
一方、ヘッド部１ｂがニップル部１ｃを有している場合には、図５（ａ）（ｂ）を比較するとわかるように、水が付着している良品であっても水の付着量によっては、ヘッド部１ｂとテイラーコーン１ｄとを合わせた全体の輪郭線の長さが、結露水の付着していない場合に比較して増加しないか場合によっては減少する場合もある。
【００５９】
つまり、ニップル部１ｃを備えるヘッド部１ｂについて輪郭検査を行っただけでは、結露水が付着しているにもかかわらず不合格と判定される可能性がある。ただし、結露水が付着していれば、輪郭線長は増加していなくとも面積は増加していると考えられる。そこで、サイズに関する第２の検査項目としてヘッド部１ｂの先端部の面積に関する合否判定を行う。この検査項目を「面積検査」と呼ぶ。
【００６０】
上述した２種類の検査項目は、ヘッド部１ｂに付着した水に関して水の付着に伴うヘッド部１ｂのサイズの変化を利用した検査であるが、テイラーコーンが形成されていない状態であっても、軸部１ａに結露水が付着している場合があり、軸部１ａに結露水が付着していれば、いずれはテイラーコーンが形成されると考えられる。したがって、軸部１ａにおける結露水の付着の有無に関する合否判定を水滴付着検査での第３の検査項目としている。この検査項目を「軸部検査」と呼ぶ。
【００６１】
以下では、水滴付着検査についてさらに詳しく説明する。水滴付着検査では、上述のようにヘッド部１ｂと軸部１ａとを対象として検査を行うから、ヘッド部１ｂと軸部１ａとについて、それぞれ検査領域を設定する必要がある。ヘッド部１ｂに関しては、霧化電極１と撮像装置１０との相対的な位置関係が略一定であることを利用し、図６に示すように、画像内でヘッド部１ａが存在すると推定される領域よりも水平方向に広げた矩形状の第１の検査領域Ｄ１を設定する。第１の検査領域Ｄ１は輪郭検査に用いる。
【００６２】
また、輪郭検査を実施すると、第１の検査領域Ｄ１の中で輪郭線上の画素の水平方向および垂直方向の端点が求められるから、これらの端点で囲まれる矩形領域に対して水平方向および垂直方向にそれぞれ数画素ほど広げた矩形領域を設定し、この矩形領域を面積検査のための第２の検査領域Ｄ２とする。
【００６３】
さらに、軸部１ａについては、水平方向における軸部１ａの左端縁の位置を求め、求めた位置を基準として図７のように軸部１ａの中に矩形領域である第３の検査領域Ｄ３を設定する。第３の検査領域Ｄ３は軸部検査に用いる。第１の検査領域Ｄ１、第２の検査領域Ｄ２、第３の検査領域Ｄ３は、領域設定部２２により設定される。この検査は霧化電極１の基部である軸部１ａに関する検査であるから基部検査過程になる。
【００６４】
図８を参照して水滴付着検査の処理手順を説明する。水滴付着検査は照明装置１１を点灯させた状態で行う。したがって、まず照明装置１１を点灯させた後（Ｓ１）、撮像装置１０により霧化電極１を含む空間領域を撮像して濃淡画像を画像メモリ２１に取り込む（Ｓ２）。
【００６５】
画像メモリ２１に取り込んだ濃淡画像に対して、第１の検査領域Ｄ１とが設定される（Ｓ４）。ここに、第１の検査領域Ｄ１は画像内での領域があらかじめ規定されている。
【００６６】
輪郭検査および面積検査には、輪郭線の位置を規定する必要がある。輪郭線を抽出するには、画像処理装置２０の２値化部２３において濃淡画像を浮動２値化する（Ｓ６）。浮動２値化は、２値化の際に用いる閾値を固定せずに撮像時の条件に応じて変化させる２値化処理であり、２値化のための閾値は濃淡画像の中で適宜部位の濃度値に基づいて浮動的に設定される。たとえば、画像内に冷却装置２の一部が含まれるように霧化電極１を撮像し、冷却装置２の濃度値に基づいて閾値を設定すれば（Ｓ５）、撮像時の条件による濃度値の変化の影響を除去して２値化した２値画像を得ることができる。２値化部２３において生成した２値画像は画像メモリ２１に格納される。
【００６７】
濃淡画像からは、方向値演算部２４により画素値が方向値である方向値画像も生成される（Ｓ７）。方向値画像は、濃淡画像において各画素ごとに周囲の画素（たとえば、８近傍の画素）から求めた濃度勾配の方向に方向値を対応付け、この方向値を画素値とする画像である。ただし、着目画素の注意の濃度変化が小さい場合には、当該画素についての方向値はないものとする。つまり、方向値を求めるために微分を行い、微分値が規定の閾値以下である画素については方向値を与えない。
【００６８】
方向値は角度区間ごとに対応付けた整数値であり、たとえば４５度の角度区間ごとに右回りに増加する方向値を対応付けると方向値は１〜８の値になる。いま、１５７．５〜２０２．５度の角度区間に対して１という方向値を対応付けるとすれば、１１２．５〜１５７．５度の角度区間の方向値は２になる。方向値１は、右に向かって明度が高くなる濃度勾配を有していることを意味する。
【００６９】
２値画像を生成した後には、霧化電極１の輪郭線を抽出する処理を行う（Ｓ８）。輪郭線の抽出には、輪郭線追跡部２５において輪郭線の追跡を行う。輪郭線追跡部２５では、まず第１の検査領域Ｄ１の左下角を起点Ｐｓにして右向きに探索を行い、このライン（つまり、第１の検査領域Ｄ１の下端縁）上でヘッド部１ｂの輪郭線上の画素（つまり、画素値が反転した画素）を抽出する。画素値が１と０との２種類しかない２値画像では、霧化電極１の輪郭線と背景とが異なる画素値を持つ（白画素の画素値を１とすれば、輪郭線の画素値は０になる）。したがって、起点Ｐｓから探索したときに画素値が最初に変化する位置が輪郭線上の画素ということになる。
【００７０】
第１の検査領域Ｄ１の中では、霧化電極１を除くと背景板１２からの反射光が入射しているから、第１の検査領域Ｄ１の下端縁の上の画素には背景板１２と霧化電極１とのほかには含まれていないと考えてよいから、とくにノイズ除去の処理は行わなくてもよいが、ノイズ除去の処理が必要であれば、霧化電極１の輪郭線上の画素の方向値の範囲や同一ライン上で同じ画素値を持つ画素が連続する個数などの情報を用いることにより、霧化電極１かノイズかを判断してもよい。
【００７１】
２値画像内で第１の検査領域Ｄ１の下端縁上で探索することにより霧化電極１の左側の輪郭線上の画素が抽出されると、図９（ａ）のように、当該画素を着目画素（図９の各升目は画素を表しており、着目画素は斜線を付した画素）として、着目画素の８近傍の画素について、着目画素の左隣りの画素Ａから始めて右周りで着目画素と同じ画素値を持つ画素を探索する（図示例では画素Ｄ）。このようにして求められる画素Ｄは輪郭線上の画素と考えられるから、図９（ｂ）のように、探索により検出された画素を次の着目画素とし（１つ前の着目画素は斜線を付した画素Ｈの位置）、着目画素の８近傍の画素について、左周りに９０度分回転させた位置の画素（つまり、前画素と着目画素とを結ぶ向きに対して左隣りの画素であり、図９（ｂ）では画素Ｂ）から始めて右周りで着目画素と同じ画素値を持つ画素を探索する。図示例では画素Ｅが輪郭線上の次の画素として抽出される。
【００７２】
上述の処理を繰り返すことにより霧化電極１の輪郭線上の画素を追跡することができる。輪郭線上の画素の追跡は、第１の検査領域Ｄ１の範囲内で行い、霧化電極１の輪郭線の追跡中に検査領域Ｄ１から出ると、その時点で輪郭線の追跡は終了する。また、輪郭線の追跡が終了した時点で第１の検査領域Ｄ１の下端縁に戻ってきていない場合には、輪郭線の追跡に失敗したと判断し、第１の検査領域Ｄ１を設定を変更する。
【００７３】
霧化電極１の輪郭線を追跡することにより、輪郭線上の画素数を求めることができるから、輪郭線長検出部２６では、この画素数を輪郭線長とする（Ｓ９）。輪郭線長として求める画素数の中に第１の検査領域Ｄ１の下端縁を含まないことはいうまでもない。また、輪郭線を求めたことにより、輪郭線上の水平方向の座標値の最大値および最小値と、輪郭線上の垂直方向の座標値の最大値および最小値とがわかるから、霧化電極１が含まれる領域を絞り込むことができる。つまり、領域設定部２２では、輪郭線に外接する矩形領域を設定し、この矩形領域に対して上下左右に規定画素ずつ膨張させた矩形領域を設定して第２の検査領域Ｄ２とする（Ｓ１０）。
【００７４】
第２の検査領域Ｄ２が求められると、第２の検査領域Ｄ２の中で霧化電極１の輪郭線に囲まれた範囲内の画素数を求め、面積検出部２７では、この画素数を第２の検査領域Ｄ２の中での霧化電極１の面積として用いる（Ｓ１０）。面積として求める画素数の中には第２の検査領域Ｄ２の下端縁の画素を含んでいてもよい。
【００７５】
次に、領域設定部２２では、方向値画像を用いて第３の検査領域Ｄ３を設定する（Ｓ１２）。第３の検査領域Ｄ３を設定するには、まず軸部１ａの左端縁の位置を求める。つまり、第１の検査領域Ｄ１の下方（垂直方向において軸部１ａが存在する範囲）においてラスタ走査（水平方向の１ライン上で左端から右向きに走査を行い、１ライン上で右端まで走査すると垂直方向の１ライン下で同様の走査を行うことを意味している）を行ったときに、各ラインごとに方向値が垂直方向である画素が最初に抽出される水平方向の位置を求め、その位置の平均位置を軸部１ａの左端縁の位置とする。その後、水平方向における幅寸法が軸部１ａよりも小さい規定サイズの矩形領域を、軸部１ａの左端縁の位置から規定の画素数分だけ右に位置させることによって、軸部１ａの幅寸法内に第３の検査領域Ｄ３を設定することができる。
【００７６】
第３の検査領域Ｄ３は、軸部１ａにおける水滴の付着の程度を求めるために設定される領域であり、軸部１ａへの水の付着量が霧化電極１の全体を濡らす程度の量でなければ、軸部１ａには多数個の玉状の水滴が付着し、この状態では第３の検査領域Ｄ３の中に様々な方向値が現れると考えられる。軸部１ａは円柱状であるから、水が付着していなければ、第３の検査領域Ｄ３の中には、照明装置１１から照射された光を反射することによって生じる垂直方向の縞が含まれているのみであり、水平方向の濃度勾配のみが生じている。したがって、水平方向の濃度勾配に対応した方向値（方向値が３、７）ではない方向値（つまり、方向値が１、２、４〜６、８）を持つ画素が第３の検査領域Ｄ３に存在していれば、その画素は軸部１ａへの水滴の付着により生じているとみなすことができる。
【００７７】
そこで、水付着量検出部２８において、第３の検査領域Ｄ３の中で水平方向の濃度勾配に対応する方向値を除く方向値を持つ画素の個数を計数し、求めた画素数を水滴の付着の程度の評価に用いる（Ｓ１３）。ただし、水付着量検出部２８で計数する画素は、着目画素の周囲の濃度勾配が規定値以上になる画素を対象とし、周囲画素の濃度の変化が少ない画素（たとえば、８近傍の画素の濃度値の最大値と最小値との差分が規定値以下になる画素）は計数の対象としない。したがって、方向値が設定される画素の大部分は、２値画像において画素値が反転する部位の画素になる。なお、方向値画像を生成する際に、あらかじめ不要な方向値（図示例では、方向値３、７）の画素を除去しておいてもよい。
【００７８】
軸部１ａに水が付着していない場合には、図１０（ａ）のように濃淡画像において照明光を反射することにより明度の高い部位が筋状に生じるが、この部位の画素は方向値が３または７であるから、図１０（ｂ）のように、方向値３、７の画素を除去した方向値画像では、第３の検査領域Ｄ３には画素がほとんど残らない。
【００７９】
一方、軸部１ａに水滴１ｅが付着した状態では、図１１（ａ）のように濃淡画像において水滴１ｅによる様々な微細形状が生じているから、図１１（ｂ）のように、方向値３、７の画素を除去した方向値画像では、第３の検査領域Ｄ３に多数個の画素が残ることになる。したがって、第３の検査領域Ｄ３に残された画素数を計数することにより、軸部１ａに水滴１ｅが生じているか否かを判断することが可能になる。
【００８０】
ところで、軸部１ａに付着する水の量は、霧化電極１の冷却を開始してからの時間の経過に伴って増加する。軸部１ａに付着する水の量が増加すると、水は玉状ではなくなり軸部１ａの表面の全面を一様な厚みで覆うようになるから、軸部１ａに水が付着していない場合と同様に、濃度勾配が水平方向以外にはほとんど生じなくなる。つまり、水の付着量が増加すると、方向値の種類が少なくなる。
【００８１】
したがって、第３の検査領域Ｄ３の中で方向値を付与した画素のうち、水平方向の濃度勾配に相当する方向値を持つ画素を除いた方向値を持つ画素数は、図１２の曲線ロに示すように、水の付着量が少ない場合と多い場合とはともに画素数が少なくなる。言い換えると、第３の検査領域Ｄ３において規定の方向値を持つ画素の個数を計数する処理は、霧化電極１の冷却を開始してから適正な時間内で行うことにより、水が付着しているか否かの判断に用いることができることになる。
【００８２】
さらに具体的に言えば、図１３（ａ）のようにヘッド部１ｂに水分が付着していない場合には、図１３の左端部のように直線イと曲線ロとのいずれも画素数が少ないから、水が付着していないと判断することができる。
【００８３】
一方、図１３（ｂ）のように水滴が付着している状態では、ヘッド部１ｂの輪郭線長や面積の増加は少ないが、軸部１ａに水滴が付着することによって、曲線ロに対応する画素数が増加することで、水の付着を検出することができる。
【００８４】
図１３（ｃ）のように軸部１ａに水滴が残りながらもヘッド１ｂの水が連続し始めると曲線イ、ロともに画素数の多い状態になり、どちらの判断によっても水の付着を検出することが可能になる。
【００８５】
さらに、水の付着量が増加すると、図１３（ｄ）のように軸部１ａの水滴が消滅し曲線ロでは画素数が減少するが、テイラーコーン１ｄの形成により輪郭線長と面積とがともに増加するから、直線イの画素数が増加することで水が付着していることを判別することが可能になる。
【００８６】
なお、図１２の直線イは、水の付着量とヘッド部１ｂの輪郭線長との関係を示しており、第１の検査領域Ｄ１で求めた輪郭線長は水の付着量の増加に略比例して（あるいは、単調に）増加する。第２の検査領域Ｄ２で求めた面積も同様の傾向を示す。したがって、輪郭検査および面積検査を軸部検査と併用することにより、それぞれの合否結果を補う検査が可能になり、霧化電極１への水の付着を確実に検出することが可能になる。
【００８７】
上述のようにして、ヘッド部１ｂの輪郭線長と、ヘッド部１ｂの面積と、軸部１ａにおける水の付着の有無とを検出することができるから、判定部２９において、これらの値がヘッド部１ｂに水が付着していない状態に基づいて規定した基準値に対して適正範囲か否かを判定することにより、「輪郭検査」（Ｓ１４）、「面積検査」（Ｓ１５）、「軸部検査」（Ｓ１６）を実施することができる。本実施形態では、これらの３種類の検査のうちのいずれか１種類において合格すれば、水の供給に関しては良品と判定する（Ｓ１７）。つまり、判定部２９は水滴判定部として機能する。
【００８８】
また、判定部２９では、３種類の検査を行うとはいえ、１回ずつの検査では水の供給が可能な良品を不良品と判定する可能性があるから、霧化電極１の画像を取り込むステップＳ２からの処理を複数回（図示例では３回）繰り返し（Ｓ３、Ｓ１８）、複数回の検査を行った後に３種類の検査のいずれにも合格しない場合には不良品と判断する（Ｓ１９）。なお、ステップＳ３におけるＭは繰り返し回数を計数するカウンタであり、図示しない初期化の際に０に設定される。
【００８９】
上述したように、水滴付着検査を複数回行うことにより、良品と判断される確率を高めることができるから、いわゆる無駄はねの発生が抑制される。とくに、水滴付着検査において軸部１ａへの水の付着を検出していることにより、霧化電極１に付着した水の量が微量であっても検出が可能であり、ステップＳ１６における軸部検査の際の閾値を適宜に設定することにより、水が付着している場合の正当率を１００％近くまで高めることができた。
【００９０】
（放電光検査）
次に、水滴付着検査の前に行う放電光検査について説明する。放電光検査は、霧化電極１に付着した水を霧化する機能の良否に関する検査であり、具体的には、霧化電極に電圧を印加した状態においてコロナ放電に伴う近紫外光が発生するか否かを判断する。近紫外光の検出は、水滴付着検査と同じ撮像装置１０を用いる。ただし、放電光検査では、撮像装置１０として近紫外領域に感度を有するものを用いることが必須であるから、水滴付着検査と放電光検査とにおいて撮像装置１０を共用する場合は、水滴付着検査は近紫外領域で行うことになる。
【００９１】
霧化電極１の周囲のコロナ放電に伴って生じる近紫外光は微弱であって、蛍光灯から放射されている光や太陽光などに含まれる紫外光が存在していると発光の有無を識別することができない。したがって、放電光検査は、自然光や照明光が入らない環境下において照明装置１１を消灯した状態で行う。
【００９２】
図１４に示すように、霧化電極１に電圧を印加して静電霧化装置の動作を開始させた後（Ｓ１）、照明装置１１を消灯し（Ｓ２）、撮像装置１０により霧化電極１を撮像して画像処理装置２０の画像メモリ２１に濃淡画像を記憶する（Ｓ３）。この濃淡画像に対して以下の処理を行うことにより、放電光の有無を判断する。
【００９３】
上述したように、撮像装置１０は撮像光学系１０ａにより霧化電極１を拡大して撮像しているが、放電光は微弱かつ微小であって、霧化電極１を拡大して撮像しても画像内で放電光が占める領域は、霧化電極１に比較してごく狭い領域になる。一方、撮像装置１は近紫外領域に感度を有しているから、放電光が生じていれば、いずれかの画素において背景とは異なる画素値の領域が生じる。ただし、上述のようにごく狭い領域を占めているに過ぎない。
【００９４】
そこで、強調処理部３１において、背景とは異なる画素値を持つ画素の画素数を増加させるように膨張処理を行い（Ｓ５）、背景とは異なる画素値を持つ画素の有無を判定しやすくする。膨張処理では、濃淡画像において３×３画素の領域ごとの最大の画素値を当該領域のすべての画素の画素値として適用する処理を行う。３×３画素の領域を１画素ずつずらして膨張処理を行うことを適数回繰り返せば、微小な領域を拡大することができるから、判定処理部３２において、膨張処理による拡大後に面積を適宜の閾値と比較することにより（Ｓ６）、霧化電極１の周囲にコロナ放電が生じる程度の強電界が生じているか否かを確認することが可能になる。
【００９５】
膨張処理には、濃淡画像を２値化した２値画像を用いてもよい。この場合には、３×３画素の領域内に白画素が含まれていると、３×３画素の領域の全画素を白画素とする。２値画像に対する膨張処理は、画素値が２種類しかない点以外は濃淡画像に対する膨張処理と同様である。
【００９６】
ところで、放電光は連続的に生じているわけではなく断続的に生じている。とくに、帯電微粒子水を発生させる際に、電界強度が変化しない静電界をテイラーコーンに作用させるよりも電界強度を適宜の時間間隔で変化させるほうが、テイラーコーン内の水分子の運動が激しくなって、帯電微粒子水を発生させやすくなるという知見が得られており、そのため、霧化電極１に対して適宜の時間間隔でパルス状の電圧を印加することが考えられている。このような構成を採用すると、放電光は間欠的にしか生じない。
【００９７】
一方、撮像装置１０では、所定の蓄積時間ごとに受光光量に応じた電荷を出力するから、いわば間欠的に撮像していることになり、静電霧化装置が正常に動作していて霧化電極１の周囲にコロナ放電が生じていても、撮像装置１０による撮像のタイミングによっては放電光の濃淡画像を得られない場合がある。そこで、図１４に示す構成では、複数回（図示例では３回）の撮像を行い（Ｓ４、Ｓ７）、そのうち１回でも上述の条件を満たす場合には、判定処理部３２において、霧化電極１への電圧の印加に関して良品と判断し（Ｓ８）、１回も上述の条件を満たさない場合には、判定処理部３２において、霧化電極１への電圧の印加に関して不良品と判断する（Ｓ９）。なお、ステップＳ４におけるＮは繰り返し回数を計数するカウンタであり、図示しない初期化の際に０に設定される。
【００９８】
上述の構成例では、２値画像と方向値画像とは、濃淡画像の全画素を対象に生成することを想定しているが、２値画像は第１の検査領域Ｄ１と第２の検査領域Ｄ２との中でのみ求めるようにしてもよい。また、２値画像は濃淡画像の全画素を対象に生成し、方向値画像は霧化電極１の軸部１ａの全体を含む程度に一部領域で行うようにしてもよい。あるいはまた、軸部１ａの左端縁の位置をヘッダ１ｂにおける輪郭追跡の開始点を決定する場合と同様に２値画像から求める場合には第３の検査領域Ｄ３を２値画像に基づいて設定できるから、２値画像は濃淡画像の全画素を対象にして生成し、第３の検査領域Ｄ３の範囲内でのみ方向値画像を生成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上の検査手順を示す図である。
【図３】同上において霧化電極を撮像する装置の配置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は撮像装置と照明装置との正面図である。
【図４】同上における一例の霧化電極への水の付着状態を示す図である。
【図５】同上における他例の霧化電極への水の付着状態を示す図である。
【図６】同上において検査領域を設定した状態を示す図である。
【図７】同上において検査領域を設定した状態を示す図である。
【図８】同上における水滴付着検査の手順を示す流れ図である。
【図９】同上における輪郭線追跡の手順を示す動作説明図である。
【図１０】同上における軸部検査の例を示す図である。
【図１１】同上における軸部検査の例を示す図である。
【図１２】同上における水滴付着検査の動作説明図である。
【図１３】同上における霧化電極への水の付着状態の例を示す図である。
【図１４】同上における放電光検査の手順を示す流れ図である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 霧化電極
１ａ 軸部
１ｂ ヘッド部
１ｃ ニップル部
１ｄ テイラーコーン
２ 冷却手段
１０ 撮像装置（水滴用撮像装置、放電用撮像装置）
１１ 照明装置
１２ 背景板
２０ 画像処理装置
２１ 画像メモリ
２２ 領域設定部
２３ ２値化部
２４ 方向値演算部
２５ 輪郭線追跡部
２６ 輪郭線長検出部
２７ 面積検出部
２８ 水付着量検出部
３１ 強調処理部
３２ 判定処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水に強電界を作用させることにより帯電した水の微粒子を飛散させる静電霧化装置について、機能の良否を外観により検査する静電霧化装置の検査方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、微小な霧化子に水を供給するとともに、霧化子に供給された水を他の電極または大地との間で相対的に負極として水の周囲に強電界を生じさせることにより、霧化子に供給された水に対して表面張力に打ち克つクーロン力を作用させ、霧化子から水を引き離すとともに帯電した水の微粒子（以下、「帯電微粒子水」と呼ぶ）を空中に飛散させる静電霧化装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
静電霧化装置において、霧化子に水を供給する技術や霧化子に供給された水に強電界を作用させる技術は種々提案されているが、特許文献１に記載された静電霧化装置は、霧化子として微小な金属製の電極（以下、「霧化電極」と呼ぶ）を用い、霧化電極を冷却することにより霧化電極の表面に空気中の水分を結露させる（相対湿度に関係なく霧化電極が露点以下になる温度まで冷却する）とともに、霧化電極を相対的に負極として相手電極との間の電位差を高めることにより霧化電極の周囲に強電界を形成することによって、帯電微粒子水（微粒子のサイズがナノメートルオーダであるから「ナノサイズミスト」と称することがある）を放出させる構成を採用している。
【０００４】
霧化電極の形状は種々提案されているが、たとえば、円柱状の軸部の先端に軸部よりも大径である球状あるいは洋梨状のヘッド部を一体に設けた形状が採用されている。洋梨状のヘッド部は、洋梨の果柄に相当する先端に微小なニップル部が突設された形状を有する。これらの霧化電極では、軸部とヘッド部との境界部分にくびれ部が、ヘッド部に付着する水分量を調節する機能を奏する。
【０００５】
霧化電極の冷却にあたってはペルチェ素子を用い、霧化電極の軸部のうちヘッド部とは反対側の一端をペルチェ素子の冷却側に接触させることにより霧化電極を冷却している。つまり、霧化電極において冷却手段側の一端部である軸部が基部になり、ヘッド部が霧化電極の先端部になる。
【０００６】
相手電極は、霧化電極の軸部の延長方向において霧化電極のヘッド部から離間して配置されており、霧化電極の表面に結露水が付着した状態で、霧化電極の電位を相手電極に対して相対的に引き下げると、結露水に作用するクーロン力と水の表面張力との関係により結露水がテイラーコーンと称する円錐形状に変形する。さらに電界強度を高めると、テイラーコーンの先端部における電界集中により帯電した結露水が表面張力に打ち克ってテイラーコーンから分離されるとともに、レイリー分裂と称する現象が生じて微粒子に分裂する。つまり、帯電微粒子水が生成されるとともにクーロン力により飛散する。
【特許文献１】特開２００６−１２２８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した静電霧化装置は、ペルチェ素子、霧化電極、相手電極などを備えるブロック（一体化した装置）の形で提供され、種々の機器（ヘアドライヤ、空気清浄器、ユニットバス等）にブロックとして組み込まれる。したがって、静電霧化装置がブロックとして機能するか否かを検査することが要求される。
【０００８】
この種の検査では、静電霧化装置をブロックとして組み立てた後に、電気的特性を検査するほか、実使用を想定した規定に環境下で静電霧化装置に通電して実際に動作させ、期待した性能が得られるか否かを判断する必要がある。性能を判断する検査項目には、つまり、霧化電極から帯電微粒子水が放出されるか否かを検査する必要がある。
【０００９】
電気的特性の検査には、抵抗・耐圧・絶縁検査、動作時における霧化電極の電流値検査などの検査項目があり、これらの検査項目については他の電気機器と同様の検査を行うことができる。しかしながら、帯電微粒子水が放出されるか否かの検査については、検査項目が確立されておらず、実際に動作させたときに帯電微粒子水が発生しているか否かを目視検査しているのが現状である。
【００１０】
目視検査では、検査員の熟練度の個人差や体調によって、判断にばらつきを生じる可能性があり、また目視検査は検査員の疲労度を高めるから、帯電微粒子水が正常に発生するか否かの検査を自動化することが望まれている。
【００１１】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、静電霧化装置において適正量の帯電微粒子水が発生するか否かの検査の自動化を可能にする静電霧化装置の検査方法およびその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、周囲に強電界を形成するよう電圧が印加され表面に付着している水分への強電界の作用により帯電微粒子水を発生させる霧化電極と、霧化電極を冷却することにより空気中の水分を霧化電極の表面に凝結させる冷却手段とを有している静電霧化装置の検査方法であって、冷却手段により冷却された霧化電極に水が付着することを検査する水滴付着検査を行うにあたり、冷却された霧化電極を水滴用撮像装置により撮像し、霧化電極において冷却手段側である基部の濃淡画像を用いて濃度勾配の方向に関係付けて規定した方向値を各画素の画素値とした方向値画像から基部における水滴の付着の有無に伴う各画素の方向値の変化を検出し、基部における方向値の変化を示す画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断する基部検査過程を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１記載の発明において、前記霧化電極の先端部の濃淡画像を２値化した２値画像から先端部における水の付着の有無に伴うサイズの変化を検出し、先端部におけるサイズの変化を示す画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断する先端部検査過程を付加し、霧化電極の基部と先端部との少なくとも一方について良品と判断されると、霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記先端部検査過程は、２値画像において隣接する画素とは画素値が異なる画素を輪郭線上の画素とし、前記先端部を囲む輪郭線を追跡することにより、輪郭線上の画素数を輪郭線長として求め、輪郭線長が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明では、請求項２又は請求項３の発明において、前記先端部検査過程は、２値画像において隣接する画素とは画素値が異なる画素を輪郭線上の画素とし、輪郭線に囲まれた領域内の画素数を当該領域の面積として求め、前記判定では、面積が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記基部検査過程は、前記基部に含まれる画素のうち方向値を画素値に持つ画素の画素数を計数し、前記判定では、計数した画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、前記基部は円柱状であって、前記基部検査過程では、基部の長手方向に直交する方向の濃度勾配を表す方向値を持つ画素を除去して画素数を計数することを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明では、請求項１〜６のいずれかの発明において、前記霧化電極に電圧を印加した状態で近紫外領域に感度を有する放電用撮像装置により霧化電極を撮像し、放電用撮像装置により撮像した画像内で規定した受光光量より多くの近紫外光が検出されるときに、電圧印加が正常に行われている良品と判断することを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明では、請求項７の発明において、前記放電用撮像装置により撮像した濃淡画像を２値化した後に膨張処理を施すことにより近紫外光に相当する画素値を持つ画素数を増加させ、増加させた後の画素数が規定した閾値以上であるときに規定した受光光量より多くの近紫外光が検出されたと判断することを特徴とする。
【００２０】
請求項９の発明では、請求項７又は請求項８の発明において、前記水滴用撮像装置は前記放電用撮像装置と兼用されており、前記水滴付着検査の際に前記霧化電極に近紫外線を照射することを特徴とする。
【００２１】
請求項１０の発明は、周囲に強電界を形成するよう電圧が印加され表面に付着している水分への強電界の作用により帯電微粒子水を発生させる霧化電極と、霧化電極を冷却することにより空気中の水分を霧化電極の表面に凝結させる冷却手段とを有している静電霧化装置の動作を検査する検査装置であって、冷却手段により冷却された霧化電極を撮像する水滴用撮像装置と、霧化電極において冷却手段側である基部の濃淡画像を用いて濃度勾配の方向に関係付けて規定した方向値を各画素の画素値とした方向値画像から基部において方向値を持つ画素の画素数を計数する水付着量検出部と、水付着量検出部において計数した画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断する判定部とを備えることを特徴とする。
【００２２】
請求項１１の発明では、請求項１０の発明において、前記水滴用撮像装置により撮像された前記霧化電極の先端部の濃淡画像を２値化した２値画像から先端部における水の付着の有無に伴う輪郭線上の画素数および輪郭線に囲まれた領域の画素数をそれぞれ計数する輪郭線長検出部および面積検出部が付加され、前記判定部は、前記水付着量検出部において計数した画素数と輪郭線長検出部において計数した画素数と面積検出部において計数した画素数との少なくとも一つが、それぞれについて規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする。
【００２３】
請求項１２の発明では、請求項１１の発明において、前記霧化電極に電圧を印加した状態で霧化電極を撮像する近紫外領域に感度を有した放電用撮像装置と、放電用撮像装置により撮像した画像内で近紫外光の受光を検出した画素に対して膨張処理を施し膨張処理後の画素数が規定数以上であるときに電圧印加が正常に行われている良品と判断する判定処理部とを備えることを特徴とする。
【００２４】
請求項１３の発明では、請求項１２の発明において、近紫外領域に感度を有し前記水滴用撮像装置と前記放電用撮像装置とに兼用される撮像装置を備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項１４の発明では、請求項１２又は請求項１３の発明において、前記水滴用撮像装置により前記霧化電極を撮像する際に点灯して霧化電極に近紫外線を照射し前記放電用撮像装置により霧化電極を撮像する際に消灯する照明装置が付加されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１５の発明では、請求項１４の発明において、前記霧化電極に対して前記照明装置の反対側に配置され照明装置から照射された近紫外線を低反射率で反射する背景板が付加され、前記水滴用撮像装置は照明装置と同じ側からから霧化電極を撮像することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１、１０の発明の構成によれば、霧化電極の基部への水滴の付着による方向値の変化が検出されると、霧化電極に正常に水が付着していると判断する。つまり、基部の検査で水が検出されると、霧化電極が正常に冷却されている良品と判断する。この検査は画像処理による外観検査で水の付着量を評価するから、静電霧化装置において適正量の帯電微粒子水が発生するか否かを、霧化電極への水の付着量によって評価するから、静電霧化装置の検査の自動化が可能になる。
【００２８】
請求項２、１１の発明の構成によれば、霧化電極の先端部への水の付着によるサイズの変化が検出されると、霧化電極に正常に水が付着していると判断する。また、霧化電極の基部と先端部との少なくとも一方で水の付着が検出されると、霧化電極が正常に冷却されている良品と判断する。このように画像処理による外観検査で複数種類の方法で水の付着量を評価するから、静電霧化装置の検査を精度よく行うことが可能になる。
【００２９】
請求項３の発明の構成によれば、先端部のサイズの評価にあたり、先端部（水を含む）を囲む輪郭線を追跡することにより、輪郭線上の画素数を輪郭線長として求めているから、先端部に水が付着することに伴う輪郭線長の増大を検出することで、水の付着量を評価することができる。
【００３０】
請求項４の発明の構成によれば、先端部のサイズの評価にあたり、先端部（水を含む）を囲む輪郭線に囲まれる領域の画素数を求めることにより、この画素数を輪郭線に囲まれる領域の面積として求めているから、先端部に水が付着することに伴う面積の増大を検出することで、水の付着量を評価することができる。
【００３１】
請求項５の発明の構成によれば、基部に付着する水滴によって方向値を持つ画素が多数生じることを利用し、基部への水の付着量を評価するから、霧化電極の冷却を開始してから、比較的短い時間内に生じる少量の水滴を検出することができ、霧化電極に付着している水の量が少ない場合でも良品として検出することが可能になる。
【００３２】
請求項６の発明の構成によれば、基部の長手方向に直交する方向の濃度勾配を表す方向値を持つ画素は計数しないから、基部の表面での反射光の成分を除去し、水滴により生じる画素値の変化のみを検出することができる。その結果、基部への水滴の付着をより正確に検出することが可能になる。
【００３３】
請求項７の発明の構成によれば、霧化電極の周囲に生じるコロナ放電により生じる近紫外光を検出することによって、霧化電極の周囲に強電界が生じていることを検出することができる。すなわち、目視検査では不可能であった霧化電極に正常な電圧が印加されているか否かの検査が可能になる。
【００３４】
請求項８、１２の発明の構成によれば、画像の膨張処理によって画像内で微小領域であるコロナ放電の領域を拡大することになり、コロナ放電が生じているか否かの検証を正確に行うことが可能になる。
【００３５】
請求項９、１３の発明の構成によれば、霧化電極に水が付着していることと、霧化電極に正常な電圧が印加されていることとを１台の撮像装置の画像によって検出することが可能になり、検査装置の構成が簡単になる。
【００３６】
請求項１４の発明の構成によれば、霧化電極に水が付着しているか否かの検査に際しては近紫外線を霧化電極に照射することにより、霧化電極の表面の形状を水滴用撮像装置により撮像することを可能にし、霧化電極の周囲にコロナ放電が生じているか否かを検査するに際しては微弱な近紫外光を検出するために照明を行わずに放電用撮像装置で撮像することを可能にする。すなわち、霧化電極への水の付着と霧化電極への正常な電圧の印加とを正確に検出することが可能になる。
【００３７】
請求項１５の発明の構成によれば、照明装置の前方に背景板を配置することにより、霧化電極の背後から反射光を照射されて霧化電極と背景とのコントラストが強くなり、しかも霧化電極の正面を照明していることで霧化電極の細部が見やすくなるから、先端部の輪郭線長と面積との検出が容易になるとともに、基部に付着している水滴を見分けやすくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に説明する実施形態では、背景技術として説明した霧化電極と相手電極とペルチェ素子とを備える静電霧化装置について、帯電微粒子水を放出させる機能に関する検査項目について画像処理技術を用いて検査を実施する技術について説明する。
【００３９】
本発明者らは、静電霧化装置が正常に機能するための条件の一つは、帯電微粒子水を生成する際に霧化電極に適正量の結露水が付着していることであると考えた。また、本発明者らは、帯電微粒子水が放出される際に霧化電極にコロナ放電が生じているという知見を得た。
【００４０】
そこで、以下では、画像処理技術を用いた検査項目の一つとして、結露水の付着量を判断する技術を提案する。また、他の検査項目として、コロナ放電に伴う発光の有無を判断する技術を提案する。これらの技術は併用するのが望ましいが、少なくとも結露水の付着量が適正であれば、抵抗や電流値を計測する他の電気的特性の検査と併用することによって、帯電微粒子水を放出させる機能の良否を判断することができる。
【００４１】
ただし、以下の実施形態では、静電霧化装置の良否判定を行うための最適な検査項目として図２に示す項目を選択し、図２に示す手順で検査を実施する場合について説明する。すなわち、静電霧化装置の検査を、（１）「抵抗・耐圧・絶縁検査」→（２）「空放電 電流値検査」→（３）「霧化放電３０秒後 電流値検査」→（４）「霧化放電６０秒後 電流値検査」→（５）「放電光検査」→（６）「水滴付着検査」の順に行う場合を例示する。
【００４２】
「抵抗・耐圧・絶縁検査」は一般的な電気機器の電気的特性の検査において周知の技術である。また、「空放電 電流値検査」「霧化放電３０秒後 電流値検査」「霧化放電６０秒後 電流値検査」は、帯電微粒子水を発生させる際の電圧を霧化電極に印加することにより霧化電極の周囲にコロナ放電を生じさせた状態において、結露水が付着していない状態での放電開始の直後と、放電開始から３０秒後と、放電開始から６０秒後とについて、それぞれ霧化電極と相手電極との間に流れる放電電流の電流値を計測することを意味する。
【００４３】
これらの検査項目に関しては、電気的特性の検査として一般的な技術を用いることができる。本実施形態において特徴である検査項目は、「放電光検査」と「水滴付着検査」とであって、以下に説明するように、どちらの検査項目についても画像処理技術を用いた検査を行う。
【００４４】
本実施形態において用いる検査装置は、図３に示すように、撮像対象である霧化電極１を撮像する撮像装置１０と、霧化電極１に照明光を照射する照明装置１１とを備える。霧化電極１はペルチェ素子を備える冷却装置２に基部である軸部１ａの一端が結合されることにより静電霧化装置を構成している。図示例では、軸部１ａの他端にヘッド部１ｂが一体に設けられた例を示している。つまり、ヘッド部１ｂが霧化電極１の先端部になる。
【００４５】
撮像装置１０には、微小な霧化電極１を撮像するために拡大用の撮像光学系１０ａが装着されている。また、照明装置１１は紫外線発光ダイオードを光源に用いたリング照明であり、拡散板を通した光を霧化電極１の周囲から照射する。したがって、霧化電極１は無影照明がなされる。撮像光学系１０ａは、その光軸が霧化電極１のヘッド部１ｂの中心を通るように配置される。
【００４６】
一方、照明装置１１は軸部１ａを含む霧化電極１の全体を均一に照明する必要があるから、図３（ｂ）に示すように、照明装置１１の中心は撮像光学系１０ａの光軸とは一致していない。図３では、霧化電極１に対して撮像装置１０の反対側に背景板１２を配置している。背景板１２には白色のアクリル板を用いている。背景板１２の表面は光沢面となるように仕上げてあるが、白色のアクリル板であるからミラーを用いる場合よりは低反射率になる。
【００４７】
水滴付着検査にあたっては、可視光領域に感度を有する通常のＣＣＤイメージセンサを備える撮像装置１０を用いることが可能であり、その場合には、発光領域が可視光領域である照明装置１１を用いることができる。ただし、後述するように、放電光検査では放電に伴って生じる近紫外光を検出するから、近紫外領域に感度を有するＣＣＤイメージセンサを用いた撮像装置１０を用いるとともに、発光領域が近紫外領域である照明装置１１を用いるのが望ましい。撮像装置１０が近紫外領域に感度を有することにより、１台の撮像装置１０で水滴付着検査と放電光検査とを行うことが可能になる。
【００４８】
なお、水滴付着検査に用いる濃淡画像と放電光検査に用いる濃淡画像とを個別に撮像する場合には、水滴付着検査に用いる水滴用撮像装置と、放電光検査に用いる放電用撮像装置とを別に設けることが可能である。ただし、本実施形態では、水滴用撮像装置と放電用撮像装置とを兼用している例について説明する。
【００４９】
ところで、可視光領域では、撮像対象の背後から照明する背後照明を行うと、写真撮影でいう逆光になるから、撮像対象の正面と背景とのコントラストが強くなり、撮像対象の輪郭線を抽出しやすくなる。しかしながら、近紫外光は可視光に比較して散乱率が高いから、たとえば、４００ｎｍをピーク波長とする発光領域の照明装置１１を撮像装置１０に対置し霧化電極１の背後照明を行うとすると、光が周り込むことにより撮像装置１０で撮像した画像内で霧化電極１の輪郭を明確に抽出することが困難になる。
【００５０】
本実施形態では、撮像装置１０で撮像する向きから照明装置１１による照明光を霧化電極１に照射するとともに（つまり、正面照明を行うとともに）、背景板１２で反射された光を霧化電極１の背後から照射することによって（つまり、弱い背後照明を行うことによって）、霧化電極１の輪郭を明確に抽出できるようにしている。霧化電極１に対して正面照明を行うことは、霧化電極１において撮像装置１０と対面している部位の細部形状を明瞭にすることになり、その一方で、弱い背後照明を行うことは、回り込みの影響を抑制して輪郭を明瞭にすることになる。
【００５１】
このような照明技術を採用することにより、霧化電極１において撮像装置１０に対置している部位の細部形状と輪郭とが撮像装置１０により撮像した画像から抽出可能になる。
【００５２】
撮像装置１で撮像された画像は近紫外領域での濃淡画像であって、この濃淡画像は画像処理装置２０に入力される。ここに、濃淡画像はデジタル画像であるものとする（必要に応じてＡ／Ｄ変換される）。画像処理装置２０は、図１に示すように、濃淡画像の画像データを保持する画像メモリ２１を備える。画像メモリ２１は、後述する画像処理に伴って生じるデータを保持する作業メモリとしても用いられる。
【００５３】
上述したように、画像処理技術を用いて行う検査は、放電光検査と水滴付着検査とであるが、まず水滴付着検査について説明する。水滴付着検査では、霧化電極１に結露水が付着していることを判断する３種類の検査項目について検査を行い、いずれか１項目でも合格すれば合格とする。
【００５４】
（水滴付着検査）
水滴付着検査における検査項目の一つは、ヘッド部１ｂに付着した結露水によりテイラーコーンが形成されている状態では、テイラーコーンを含むヘッド部１ｂの先端部のサイズが結露水の付着していない場合よりも増加することに着目したものである。具体的には、ヘッド部１ｂとテイラーコーンとを合わせた状態における画像内での輪郭線長および面積をサイズとして評価する。この検査は霧化電極１の先端部であるヘッド部１ｂに関する検査であるから先端部検査過程になる。
【００５５】
輪郭線長に関する検査項目では、ヘッド部１ｂの先端部を検査領域とし、検査領域内での輪郭線長が規定の閾値以上であるときに合格と判定する。以下では、この検査項目を「輪郭検査」と呼ぶ。
【００５６】
背景技術として説明したように、ヘッド部１ｂの形状には種々形状があり、たとえば、図４に示すように、ヘッド部１ｂが球状であるものや、図５に示すように、ヘッド部１ｂが洋梨状であるものが提案されており、洋梨状のヘッド部１ｂでは先端部にニップル部１ｃが突設されている。
【００５７】
ヘッド部１ｂが球状である場合には、図４（ａ）（ｂ）を比較するとわかるように、水が付着してテイラーコーン１ｄが形成されると、ヘッド部１ｂとテイラーコーン１ｄとを合わせた全体の輪郭線の長さは、水の付着量にかかわらず水が付着している場合のほうが増加すると言える。
【００５８】
一方、ヘッド部１ｂがニップル部１ｃを有している場合には、図５（ａ）（ｂ）を比較するとわかるように、水が付着している良品であっても水の付着量によっては、ヘッド部１ｂとテイラーコーン１ｄとを合わせた全体の輪郭線の長さが、結露水の付着していない場合に比較して増加しないか場合によっては減少する場合もある。
【００５９】
つまり、ニップル部１ｃを備えるヘッド部１ｂについて輪郭検査を行っただけでは、結露水が付着しているにもかかわらず不合格と判定される可能性がある。ただし、結露水が付着していれば、輪郭線長は増加していなくとも面積は増加していると考えられる。そこで、サイズに関する第２の検査項目としてヘッド部１ｂの先端部の面積に関する合否判定を行う。この検査項目を「面積検査」と呼ぶ。
【００６０】
上述した２種類の検査項目は、ヘッド部１ｂに付着した水に関して水の付着に伴うヘッド部１ｂのサイズの変化を利用した検査であるが、テイラーコーンが形成されていない状態であっても、軸部１ａに結露水が付着している場合があり、軸部１ａに結露水が付着していれば、いずれはテイラーコーンが形成されると考えられる。したがって、軸部１ａにおける結露水の付着の有無に関する合否判定を水滴付着検査での第３の検査項目としている。この検査項目を「軸部検査」と呼ぶ。
【００６１】
以下では、水滴付着検査についてさらに詳しく説明する。水滴付着検査では、上述のようにヘッド部１ｂと軸部１ａとを対象として検査を行うから、ヘッド部１ｂと軸部１ａとについて、それぞれ検査領域を設定する必要がある。ヘッド部１ｂに関しては、霧化電極１と撮像装置１０との相対的な位置関係が略一定であることを利用し、図６に示すように、画像内でヘッド部１ａが存在すると推定される領域よりも水平方向に広げた矩形状の第１の検査領域Ｄ１を設定する。第１の検査領域Ｄ１は輪郭検査に用いる。
【００６２】
また、輪郭検査を実施すると、第１の検査領域Ｄ１の中で輪郭線上の画素の水平方向および垂直方向の端点が求められるから、これらの端点で囲まれる矩形領域に対して水平方向および垂直方向にそれぞれ数画素ほど広げた矩形領域を設定し、この矩形領域を面積検査のための第２の検査領域Ｄ２とする。
【００６３】
さらに、軸部１ａについては、水平方向における軸部１ａの左端縁の位置を求め、求めた位置を基準として図７のように軸部１ａの中に矩形領域である第３の検査領域Ｄ３を設定する。第３の検査領域Ｄ３は軸部検査に用いる。第１の検査領域Ｄ１、第２の検査領域Ｄ２、第３の検査領域Ｄ３は、領域設定部２２により設定される。この検査は霧化電極１の基部である軸部１ａに関する検査であるから基部検査過程になる。
【００６４】
図８を参照して水滴付着検査の処理手順を説明する。水滴付着検査は照明装置１１を点灯させた状態で行う。したがって、まず照明装置１１を点灯させた後（Ｓ１）、撮像装置１０により霧化電極１を含む空間領域を撮像して濃淡画像を画像メモリ２１に取り込む（Ｓ２）。
【００６５】
画像メモリ２１に取り込んだ濃淡画像に対して、第１の検査領域Ｄ１とが設定される（Ｓ４）。ここに、第１の検査領域Ｄ１は画像内での領域があらかじめ規定されている。
【００６６】
輪郭検査および面積検査には、輪郭線の位置を規定する必要がある。輪郭線を抽出するには、画像処理装置２０の２値化部２３において濃淡画像を浮動２値化する（Ｓ６）。浮動２値化は、２値化の際に用いる閾値を固定せずに撮像時の条件に応じて変化させる２値化処理であり、２値化のための閾値は濃淡画像の中で適宜部位の濃度値に基づいて浮動的に設定される。たとえば、画像内に冷却装置２の一部が含まれるように霧化電極１を撮像し、冷却装置２の濃度値に基づいて閾値を設定すれば（Ｓ５）、撮像時の条件による濃度値の変化の影響を除去して２値化した２値画像を得ることができる。２値化部２３において生成した２値画像は画像メモリ２１に格納される。
【００６７】
濃淡画像からは、方向値演算部２４により画素値が方向値である方向値画像も生成される（Ｓ７）。方向値画像は、濃淡画像において各画素ごとに周囲の画素（たとえば、８近傍の画素）から求めた濃度勾配の方向に方向値を対応付け、この方向値を画素値とする画像である。ただし、着目画素の注意の濃度変化が小さい場合には、当該画素についての方向値はないものとする。つまり、方向値を求めるために微分を行い、微分値が規定の閾値以下である画素については方向値を与えない。
【００６８】
方向値は角度区間ごとに対応付けた整数値であり、たとえば４５度の角度区間ごとに右回りに増加する方向値を対応付けると方向値は１〜８の値になる。いま、１５７．５〜２０２．５度の角度区間に対して１という方向値を対応付けるとすれば、１１２．５〜１５７．５度の角度区間の方向値は２になる。方向値１は、右に向かって明度が高くなる濃度勾配を有していることを意味する。
【００６９】
２値画像を生成した後には、霧化電極１の輪郭線を抽出する処理を行う（Ｓ８）。輪郭線の抽出には、輪郭線追跡部２５において輪郭線の追跡を行う。輪郭線追跡部２５では、まず第１の検査領域Ｄ１の左下角を起点Ｐｓにして右向きに探索を行い、このライン（つまり、第１の検査領域Ｄ１の下端縁）上でヘッド部１ｂの輪郭線上の画素（つまり、画素値が反転した画素）を抽出する。画素値が１と０との２種類しかない２値画像では、霧化電極１の輪郭線と背景とが異なる画素値を持つ（白画素の画素値を１とすれば、輪郭線の画素値は０になる）。したがって、起点Ｐｓから探索したときに画素値が最初に変化する位置が輪郭線上の画素ということになる。
【００７０】
第１の検査領域Ｄ１の中では、霧化電極１を除くと背景板１２からの反射光が入射しているから、第１の検査領域Ｄ１の下端縁の上の画素には背景板１２と霧化電極１とのほかには含まれていないと考えてよいから、とくにノイズ除去の処理は行わなくてもよいが、ノイズ除去の処理が必要であれば、霧化電極１の輪郭線上の画素の方向値の範囲や同一ライン上で同じ画素値を持つ画素が連続する個数などの情報を用いることにより、霧化電極１かノイズかを判断してもよい。
【００７１】
２値画像内で第１の検査領域Ｄ１の下端縁上で探索することにより霧化電極１の左側の輪郭線上の画素が抽出されると、図９（ａ）のように、当該画素を着目画素（図９の各升目は画素を表しており、着目画素は斜線を付した画素）として、着目画素の８近傍の画素について、着目画素の左隣りの画素Ａから始めて右周りで着目画素と同じ画素値を持つ画素を探索する（図示例では画素Ｄ）。このようにして求められる画素Ｄは輪郭線上の画素と考えられるから、図９（ｂ）のように、探索により検出された画素を次の着目画素とし（１つ前の着目画素は斜線を付した画素Ｈの位置）、着目画素の８近傍の画素について、左周りに９０度分回転させた位置の画素（つまり、前画素と着目画素とを結ぶ向きに対して左隣りの画素であり、図９（ｂ）では画素Ｂ）から始めて右周りで着目画素と同じ画素値を持つ画素を探索する。図示例では画素Ｅが輪郭線上の次の画素として抽出される。
【００７２】
上述の処理を繰り返すことにより霧化電極１の輪郭線上の画素を追跡することができる。輪郭線上の画素の追跡は、第１の検査領域Ｄ１の範囲内で行い、霧化電極１の輪郭線の追跡中に検査領域Ｄ１から出ると、その時点で輪郭線の追跡は終了する。また、輪郭線の追跡が終了した時点で第１の検査領域Ｄ１の下端縁に戻ってきていない場合には、輪郭線の追跡に失敗したと判断し、第１の検査領域Ｄ１を設定を変更する。
【００７３】
霧化電極１の輪郭線を追跡することにより、輪郭線上の画素数を求めることができるから、輪郭線長検出部２６では、この画素数を輪郭線長とする（Ｓ９）。輪郭線長として求める画素数の中に第１の検査領域Ｄ１の下端縁を含まないことはいうまでもない。また、輪郭線を求めたことにより、輪郭線上の水平方向の座標値の最大値および最小値と、輪郭線上の垂直方向の座標値の最大値および最小値とがわかるから、霧化電極１が含まれる領域を絞り込むことができる。つまり、領域設定部２２では、輪郭線に外接する矩形領域を設定し、この矩形領域に対して上下左右に規定画素ずつ膨張させた矩形領域を設定して第２の検査領域Ｄ２とする（Ｓ１０）。
【００７４】
第２の検査領域Ｄ２が求められると、第２の検査領域Ｄ２の中で霧化電極１の輪郭線に囲まれた範囲内の画素数を求め、面積検出部２７では、この画素数を第２の検査領域Ｄ２の中での霧化電極１の面積として用いる（Ｓ１０）。面積として求める画素数の中には第２の検査領域Ｄ２の下端縁の画素を含んでいてもよい。
【００７５】
次に、領域設定部２２では、方向値画像を用いて第３の検査領域Ｄ３を設定する（Ｓ１２）。第３の検査領域Ｄ３を設定するには、まず軸部１ａの左端縁の位置を求める。つまり、第１の検査領域Ｄ１の下方（垂直方向において軸部１ａが存在する範囲）においてラスタ走査（水平方向の１ライン上で左端から右向きに走査を行い、１ライン上で右端まで走査すると垂直方向の１ライン下で同様の走査を行うことを意味している）を行ったときに、各ラインごとに方向値が垂直方向である画素が最初に抽出される水平方向の位置を求め、その位置の平均位置を軸部１ａの左端縁の位置とする。その後、水平方向における幅寸法が軸部１ａよりも小さい規定サイズの矩形領域を、軸部１ａの左端縁の位置から規定の画素数分だけ右に位置させることによって、軸部１ａの幅寸法内に第３の検査領域Ｄ３を設定することができる。
【００７６】
第３の検査領域Ｄ３は、軸部１ａにおける水滴の付着の程度を求めるために設定される領域であり、軸部１ａへの水の付着量が霧化電極１の全体を濡らす程度の量でなければ、軸部１ａには多数個の玉状の水滴が付着し、この状態では第３の検査領域Ｄ３の中に様々な方向値が現れると考えられる。軸部１ａは円柱状であるから、水が付着していなければ、第３の検査領域Ｄ３の中には、照明装置１１から照射された光を反射することによって生じる垂直方向の縞が含まれているのみであり、水平方向の濃度勾配のみが生じている。したがって、水平方向の濃度勾配に対応した方向値（方向値が３、７）ではない方向値（つまり、方向値が１、２、４〜６、８）を持つ画素が第３の検査領域Ｄ３に存在していれば、その画素は軸部１ａへの水滴の付着により生じているとみなすことができる。
【００７７】
そこで、水付着量検出部２８において、第３の検査領域Ｄ３の中で水平方向の濃度勾配に対応する方向値を除く方向値を持つ画素の個数を計数し、求めた画素数を水滴の付着の程度の評価に用いる（Ｓ１３）。ただし、水付着量検出部２８で計数する画素は、着目画素の周囲の濃度勾配が規定値以上になる画素を対象とし、周囲画素の濃度の変化が少ない画素（たとえば、８近傍の画素の濃度値の最大値と最小値との差分が規定値以下になる画素）は計数の対象としない。したがって、方向値が設定される画素の大部分は、２値画像において画素値が反転する部位の画素になる。なお、方向値画像を生成する際に、あらかじめ不要な方向値（図示例では、方向値３、７）の画素を除去しておいてもよい。
【００７８】
軸部１ａに水が付着していない場合には、図１０（ａ）のように濃淡画像において照明光を反射することにより明度の高い部位が筋状に生じるが、この部位の画素は方向値が３または７であるから、図１０（ｂ）のように、方向値３、７の画素を除去した方向値画像では、第３の検査領域Ｄ３には画素がほとんど残らない。
【００７９】
一方、軸部１ａに水滴１ｅが付着した状態では、図１１（ａ）のように濃淡画像において水滴１ｅによる様々な微細形状が生じているから、図１１（ｂ）のように、方向値３、７の画素を除去した方向値画像では、第３の検査領域Ｄ３に多数個の画素が残ることになる。したがって、第３の検査領域Ｄ３に残された画素数を計数することにより、軸部１ａに水滴１ｅが生じているか否かを判断することが可能になる。
【００８０】
ところで、軸部１ａに付着する水の量は、霧化電極１の冷却を開始してからの時間の経過に伴って増加する。軸部１ａに付着する水の量が増加すると、水は玉状ではなくなり軸部１ａの表面の全面を一様な厚みで覆うようになるから、軸部１ａに水が付着していない場合と同様に、濃度勾配が水平方向以外にはほとんど生じなくなる。つまり、水の付着量が増加すると、方向値の種類が少なくなる。
【００８１】
したがって、第３の検査領域Ｄ３の中で方向値を付与した画素のうち、水平方向の濃度勾配に相当する方向値を持つ画素を除いた方向値を持つ画素数は、図１２の曲線ロに示すように、水の付着量が少ない場合と多い場合とはともに画素数が少なくなる。言い換えると、第３の検査領域Ｄ３において規定の方向値を持つ画素の個数を計数する処理は、霧化電極１の冷却を開始してから適正な時間内で行うことにより、水が付着しているか否かの判断に用いることができることになる。
【００８２】
さらに具体的に言えば、図１３（ａ）のようにヘッド部１ｂに水分が付着していない場合には、図１３の左端部のように直線イと曲線ロとのいずれも画素数が少ないから、水が付着していないと判断することができる。
【００８３】
一方、図１３（ｂ）のように水滴が付着している状態では、ヘッド部１ｂの輪郭線長や面積の増加は少ないが、軸部１ａに水滴が付着することによって、曲線ロに対応する画素数が増加することで、水の付着を検出することができる。
【００８４】
図１３（ｃ）のように軸部１ａに水滴が残りながらもヘッド１ｂの水が連続し始めると曲線イ、ロともに画素数の多い状態になり、どちらの判断によっても水の付着を検出することが可能になる。
【００８５】
さらに、水の付着量が増加すると、図１３（ｄ）のように軸部１ａの水滴が消滅し曲線ロでは画素数が減少するが、テイラーコーン１ｄの形成により輪郭線長と面積とがともに増加するから、直線イの画素数が増加することで水が付着していることを判別することが可能になる。
【００８６】
なお、図１２の直線イは、水の付着量とヘッド部１ｂの輪郭線長との関係を示しており、第１の検査領域Ｄ１で求めた輪郭線長は水の付着量の増加に略比例して（あるいは、単調に）増加する。第２の検査領域Ｄ２で求めた面積も同様の傾向を示す。したがって、輪郭検査および面積検査を軸部検査と併用することにより、それぞれの合否結果を補う検査が可能になり、霧化電極１への水の付着を確実に検出することが可能になる。
【００８７】
上述のようにして、ヘッド部１ｂの輪郭線長と、ヘッド部１ｂの面積と、軸部１ａにおける水の付着の有無とを検出することができるから、判定部２９において、これらの値がヘッド部１ｂに水が付着していない状態に基づいて規定した基準値に対して適正範囲か否かを判定することにより、「輪郭検査」（Ｓ１４）、「面積検査」（Ｓ１５）、「軸部検査」（Ｓ１６）を実施することができる。本実施形態では、これらの３種類の検査のうちのいずれか１種類において合格すれば、水の供給に関しては良品と判定する（Ｓ１７）。つまり、判定部２９は水滴判定部として機能する。
【００８８】
また、判定部２９では、３種類の検査を行うとはいえ、１回ずつの検査では水の供給が可能な良品を不良品と判定する可能性があるから、霧化電極１の画像を取り込むステップＳ２からの処理を複数回（図示例では３回）繰り返し（Ｓ３、Ｓ１８）、複数回の検査を行った後に３種類の検査のいずれにも合格しない場合には不良品と判断する（Ｓ１９）。なお、ステップＳ３におけるＭは繰り返し回数を計数するカウンタであり、図示しない初期化の際に０に設定される。
【００８９】
上述したように、水滴付着検査を複数回行うことにより、良品と判断される確率を高めることができるから、いわゆる無駄はねの発生が抑制される。とくに、水滴付着検査において軸部１ａへの水の付着を検出していることにより、霧化電極１に付着した水の量が微量であっても検出が可能であり、ステップＳ１６における軸部検査の際の閾値を適宜に設定することにより、水が付着している場合の正当率を１００％近くまで高めることができた。
【００９０】
（放電光検査）
次に、水滴付着検査の前に行う放電光検査について説明する。放電光検査は、霧化電極１に付着した水を霧化する機能の良否に関する検査であり、具体的には、霧化電極に電圧を印加した状態においてコロナ放電に伴う近紫外光が発生するか否かを判断する。近紫外光の検出は、水滴付着検査と同じ撮像装置１０を用いる。ただし、放電光検査では、撮像装置１０として近紫外領域に感度を有するものを用いることが必須であるから、水滴付着検査と放電光検査とにおいて撮像装置１０を共用する場合は、水滴付着検査は近紫外領域で行うことになる。
【００９１】
霧化電極１の周囲のコロナ放電に伴って生じる近紫外光は微弱であって、蛍光灯から放射されている光や太陽光などに含まれる紫外光が存在していると発光の有無を識別することができない。したがって、放電光検査は、自然光や照明光が入らない環境下において照明装置１１を消灯した状態で行う。
【００９２】
図１４に示すように、霧化電極１に電圧を印加して静電霧化装置の動作を開始させた後（Ｓ１）、照明装置１１を消灯し（Ｓ２）、撮像装置１０により霧化電極１を撮像して画像処理装置２０の画像メモリ２１に濃淡画像を記憶する（Ｓ３）。この濃淡画像に対して以下の処理を行うことにより、放電光の有無を判断する。
【００９３】
上述したように、撮像装置１０は撮像光学系１０ａにより霧化電極１を拡大して撮像しているが、放電光は微弱かつ微小であって、霧化電極１を拡大して撮像しても画像内で放電光が占める領域は、霧化電極１に比較してごく狭い領域になる。一方、撮像装置１は近紫外領域に感度を有しているから、放電光が生じていれば、いずれかの画素において背景とは異なる画素値の領域が生じる。ただし、上述のようにごく狭い領域を占めているに過ぎない。
【００９４】
そこで、強調処理部３１において、背景とは異なる画素値を持つ画素の画素数を増加させるように膨張処理を行い（Ｓ５）、背景とは異なる画素値を持つ画素の有無を判定しやすくする。膨張処理では、濃淡画像において３×３画素の領域ごとの最大の画素値を当該領域のすべての画素の画素値として適用する処理を行う。３×３画素の領域を１画素ずつずらして膨張処理を行うことを適数回繰り返せば、微小な領域を拡大することができるから、判定処理部３２において、膨張処理による拡大後に面積を適宜の閾値と比較することにより（Ｓ６）、霧化電極１の周囲にコロナ放電が生じる程度の強電界が生じているか否かを確認することが可能になる。
【００９５】
膨張処理には、濃淡画像を２値化した２値画像を用いてもよい。この場合には、３×３画素の領域内に白画素が含まれていると、３×３画素の領域の全画素を白画素とする。２値画像に対する膨張処理は、画素値が２種類しかない点以外は濃淡画像に対する膨張処理と同様である。
【００９６】
ところで、放電光は連続的に生じているわけではなく断続的に生じている。とくに、帯電微粒子水を発生させる際に、電界強度が変化しない静電界をテイラーコーンに作用させるよりも電界強度を適宜の時間間隔で変化させるほうが、テイラーコーン内の水分子の運動が激しくなって、帯電微粒子水を発生させやすくなるという知見が得られており、そのため、霧化電極１に対して適宜の時間間隔でパルス状の電圧を印加することが考えられている。このような構成を採用すると、放電光は間欠的にしか生じない。
【００９７】
一方、撮像装置１０では、所定の蓄積時間ごとに受光光量に応じた電荷を出力するから、いわば間欠的に撮像していることになり、静電霧化装置が正常に動作していて霧化電極１の周囲にコロナ放電が生じていても、撮像装置１０による撮像のタイミングによっては放電光の濃淡画像を得られない場合がある。そこで、図１４に示す構成では、複数回（図示例では３回）の撮像を行い（Ｓ４、Ｓ７）、そのうち１回でも上述の条件を満たす場合には、判定処理部３２において、霧化電極１への電圧の印加に関して良品と判断し（Ｓ８）、１回も上述の条件を満たさない場合には、判定処理部３２において、霧化電極１への電圧の印加に関して不良品と判断する（Ｓ９）。なお、ステップＳ４におけるＮは繰り返し回数を計数するカウンタであり、図示しない初期化の際に０に設定される。
【００９８】
上述の構成例では、２値画像と方向値画像とは、濃淡画像の全画素を対象に生成することを想定しているが、２値画像は第１の検査領域Ｄ１と第２の検査領域Ｄ２との中でのみ求めるようにしてもよい。また、２値画像は濃淡画像の全画素を対象に生成し、方向値画像は霧化電極１の軸部１ａの全体を含む程度に一部領域で行うようにしてもよい。あるいはまた、軸部１ａの左端縁の位置をヘッダ１ｂにおける輪郭追跡の開始点を決定する場合と同様に２値画像から求める場合には第３の検査領域Ｄ３を２値画像に基づいて設定できるから、２値画像は濃淡画像の全画素を対象にして生成し、第３の検査領域Ｄ３の範囲内でのみ方向値画像を生成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上の検査手順を示す図である。
【図３】同上において霧化電極を撮像する装置の配置を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は撮像装置と照明装置との正面図である。
【図４】同上における一例の霧化電極への水の付着状態を示す図である。
【図５】同上における他例の霧化電極への水の付着状態を示す図である。
【図６】同上において検査領域を設定した状態を示す図である。
【図７】同上において検査領域を設定した状態を示す図である。
【図８】同上における水滴付着検査の手順を示す流れ図である。
【図９】同上における輪郭線追跡の手順を示す動作説明図である。
【図１０】同上における軸部検査の例を示す図である。
【図１１】同上における軸部検査の例を示す図である。
【図１２】同上における水滴付着検査の動作説明図である。
【図１３】同上における霧化電極への水の付着状態の例を示す図である。
【図１４】同上における放電光検査の手順を示す流れ図である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 霧化電極
１ａ 軸部
１ｂ ヘッド部
１ｃ ニップル部
１ｄ テイラーコーン
２ 冷却手段
１０ 撮像装置（水滴用撮像装置、放電用撮像装置）
１１ 照明装置
１２ 背景板
２０ 画像処理装置
２１ 画像メモリ
２２ 領域設定部
２３ ２値化部
２４ 方向値演算部
２５ 輪郭線追跡部
２６ 輪郭線長検出部
２７ 面積検出部
２８ 水付着量検出部
３１ 強調処理部
３２ 判定処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲に強電界を形成するよう電圧が印加され表面に付着している水分への強電界の作用により帯電微粒子水を発生させる霧化電極と、霧化電極を冷却することにより空気中の水分を霧化電極の表面に凝結させる冷却手段とを有している静電霧化装置の検査方法であって、冷却手段により冷却された霧化電極に水が付着することを検査する水滴付着検査を行うにあたり、冷却された霧化電極を水滴用撮像装置により撮像し、霧化電極において冷却手段側である基部の濃淡画像を用いて濃度勾配の方向に関係付けて規定した方向値を各画素の画素値とした方向値画像から基部における水滴の付着の有無に伴う各画素の方向値の変化を検出し、基部における方向値の変化を示す画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断する基部検査過程を備えることを特徴とする静電霧化装置の検査方法。
【請求項２】
前記霧化電極の先端部の濃淡画像を２値化した２値画像から先端部における水の付着の有無に伴うサイズの変化を検出し、先端部におけるサイズの変化を示す画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断する先端部検査過程を付加し、霧化電極の基部と先端部との少なくとも一方について良品と判断されると、霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項３】
前記先端部検査過程は、２値画像において隣接する画素とは画素値が異なる画素を輪郭線上の画素とし、前記先端部を囲む輪郭線を追跡することにより、輪郭線上の画素数を輪郭線長として求め、輪郭線長が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする請求項２記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項４】
前記先端部検査過程は、２値画像において隣接する画素とは画素値が異なる画素を輪郭線上の画素とし、輪郭線に囲まれた領域内の画素数を当該領域の面積として求め、前記判定では、面積が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項５】
前記基部検査過程は、前記基部に含まれる画素のうち方向値を画素値に持つ画素の画素数を計数し、前記判定では、計数した画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項６】
前記基部は円柱状であって、前記基部検査過程では、基部の長手方向に直交する方向の濃度勾配を表す方向値を持つ画素を除去して画素数を計数することを特徴とする請求項５記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項７】
前記霧化電極に電圧を印加した状態で近紫外領域に感度を有する放電用撮像装置により霧化電極を撮像し、放電用撮像装置により撮像した画像内で規定した受光光量より多くの近紫外光が検出されるときに、電圧印加が正常に行われている良品と判断することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項８】
前記放電用撮像装置により撮像した濃淡画像を２値化した後に膨張処理を施すことにより近紫外光に相当する画素値を持つ画素数を増加させ、増加させた後の画素数が規定した閾値以上であるときに規定した受光光量より多くの近紫外光が検出されたと判断することを特徴とする請求項７記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項９】
前記水滴用撮像装置は前記放電用撮像装置と兼用されており、前記水滴付着検査の際に前記霧化電極に近紫外線を照射することを特徴とする請求項７又は請求項８記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項１０】
周囲に強電界を形成するよう電圧が印加され表面に付着している水分への強電界の作用により帯電微粒子水を発生させる霧化電極と、霧化電極を冷却することにより空気中の水分を霧化電極の表面に凝結させる冷却手段とを有している静電霧化装置の動作を検査する検査装置であって、冷却手段により冷却された霧化電極を撮像する水滴用撮像装置と、霧化電極において冷却手段側である基部の濃淡画像を用いて濃度勾配の方向に関係付けて規定した方向値を各画素の画素値とした方向値画像から基部において方向値を持つ画素の画素数を計数する水付着量検出部と、水付着量検出部において計数した画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断する判定部とを備えることを特徴とする静電霧化装置の検査装置。
【請求項１１】
前記水滴用撮像装置により撮像された前記霧化電極の先端部の濃淡画像を２値化した２値画像から先端部における水の付着の有無に伴う輪郭線上の画素数および輪郭線に囲まれた領域の画素数をそれぞれ計数する輪郭線長検出部および面積検出部が付加され、前記判定部は、前記水付着量検出部において計数した画素数と輪郭線長検出部において計数した画素数と面積検出部において計数した画素数との少なくとも一つが、それぞれについて規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする請求項１０記載の静電霧化装置の検査装置。
【請求項１２】
前記霧化電極に電圧を印加した状態で霧化電極を撮像する近紫外領域に感度を有した放電用撮像装置と、放電用撮像装置により撮像した画像内で近紫外光の受光を検出した画素に対して膨張処理を施し膨張処理後の画素数が規定数以上であるときに電圧印加が正常に行われている良品と判断する判定処理部とを備えることを特徴とする請求項１１記載の静電霧化装置の検査装置。
【請求項１３】
近紫外領域に感度を有し前記水滴用撮像装置と前記放電用撮像装置とに兼用される撮像装置を備えることを特徴とする請求項１２記載の静電霧化装置の検査装置。
【請求項１４】
前記水滴用撮像装置により前記霧化電極を撮像する際に点灯して霧化電極に近紫外線を照射し前記放電用撮像装置により霧化電極を撮像する際に消灯する照明装置が付加されていることを特徴とする請求項１２又は請求項１３記載の静電霧化装置の検査装置。
【請求項１５】
前記霧化電極に対して前記照明装置の反対側に配置され照明装置から照射された近紫外線を低反射率で反射する背景板が付加され、前記水滴用撮像装置は照明装置と同じ側からから霧化電極を撮像することを特徴とする請求項１４記載の静電霧化装置の検査装置。
【請求項１】
周囲に強電界を形成するよう電圧が印加され表面に付着している水分への強電界の作用により帯電微粒子水を発生させる霧化電極と、霧化電極を冷却することにより空気中の水分を霧化電極の表面に凝結させる冷却手段とを有している静電霧化装置の検査方法であって、冷却手段により冷却された霧化電極に水が付着することを検査する水滴付着検査を行うにあたり、冷却された霧化電極を水滴用撮像装置により撮像し、霧化電極において冷却手段側である基部の濃淡画像を用いて濃度勾配の方向に関係付けて規定した方向値を各画素の画素値とした方向値画像から基部における水滴の付着の有無に伴う各画素の方向値の変化を検出し、基部における方向値の変化を示す画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断する基部検査過程を備えることを特徴とする静電霧化装置の検査方法。
【請求項２】
前記霧化電極の先端部の濃淡画像を２値化した２値画像から先端部における水の付着の有無に伴うサイズの変化を検出し、先端部におけるサイズの変化を示す画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断する先端部検査過程を付加し、霧化電極の基部と先端部との少なくとも一方について良品と判断されると、霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする請求項１記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項３】
前記先端部検査過程は、２値画像において隣接する画素とは画素値が異なる画素を輪郭線上の画素とし、前記先端部を囲む輪郭線を追跡することにより、輪郭線上の画素数を輪郭線長として求め、輪郭線長が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする請求項２記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項４】
前記先端部検査過程は、２値画像において隣接する画素とは画素値が異なる画素を輪郭線上の画素とし、輪郭線に囲まれた領域内の画素数を当該領域の面積として求め、前記判定では、面積が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項５】
前記基部検査過程は、前記基部に含まれる画素のうち方向値を画素値に持つ画素の画素数を計数し、前記判定では、計数した画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項６】
前記基部は円柱状であって、前記基部検査過程では、基部の長手方向に直交する方向の濃度勾配を表す方向値を持つ画素を除去して画素数を計数することを特徴とする請求項５記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項７】
前記霧化電極に電圧を印加した状態で近紫外領域に感度を有する放電用撮像装置により霧化電極を撮像し、放電用撮像装置により撮像した画像内で規定した受光光量より多くの近紫外光が検出されるときに、電圧印加が正常に行われている良品と判断することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項８】
前記放電用撮像装置により撮像した濃淡画像を２値化した後に膨張処理を施すことにより近紫外光に相当する画素値を持つ画素数を増加させ、増加させた後の画素数が規定した閾値以上であるときに規定した受光光量より多くの近紫外光が検出されたと判断することを特徴とする請求項７記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項９】
前記水滴用撮像装置は前記放電用撮像装置と兼用されており、前記水滴付着検査の際に前記霧化電極に近紫外線を照射することを特徴とする請求項７又は請求項８記載の静電霧化装置の検査方法。
【請求項１０】
周囲に強電界を形成するよう電圧が印加され表面に付着している水分への強電界の作用により帯電微粒子水を発生させる霧化電極と、霧化電極を冷却することにより空気中の水分を霧化電極の表面に凝結させる冷却手段とを有している静電霧化装置の動作を検査する検査装置であって、冷却手段により冷却された霧化電極を撮像する水滴用撮像装置と、霧化電極において冷却手段側である基部の濃淡画像を用いて濃度勾配の方向に関係付けて規定した方向値を各画素の画素値とした方向値画像から基部において方向値を持つ画素の画素数を計数する水付着量検出部と、水付着量検出部において計数した画素数が規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断する判定部とを備えることを特徴とする静電霧化装置の検査装置。
【請求項１１】
前記水滴用撮像装置により撮像された前記霧化電極の先端部の濃淡画像を２値化した２値画像から先端部における水の付着の有無に伴う輪郭線上の画素数および輪郭線に囲まれた領域の画素数をそれぞれ計数する輪郭線長検出部および面積検出部が付加され、前記判定部は、前記水付着量検出部において計数した画素数と輪郭線長検出部において計数した画素数と面積検出部において計数した画素数との少なくとも一つが、それぞれについて規定した閾値を超えているときに霧化電極に水が付着した良品と判断することを特徴とする請求項１０記載の静電霧化装置の検査装置。
【請求項１２】
前記霧化電極に電圧を印加した状態で霧化電極を撮像する近紫外領域に感度を有した放電用撮像装置と、放電用撮像装置により撮像した画像内で近紫外光の受光を検出した画素に対して膨張処理を施し膨張処理後の画素数が規定数以上であるときに電圧印加が正常に行われている良品と判断する判定処理部とを備えることを特徴とする請求項１１記載の静電霧化装置の検査装置。
【請求項１３】
近紫外領域に感度を有し前記水滴用撮像装置と前記放電用撮像装置とに兼用される撮像装置を備えることを特徴とする請求項１２記載の静電霧化装置の検査装置。
【請求項１４】
前記水滴用撮像装置により前記霧化電極を撮像する際に点灯して霧化電極に近紫外線を照射し前記放電用撮像装置により霧化電極を撮像する際に消灯する照明装置が付加されていることを特徴とする請求項１２又は請求項１３記載の静電霧化装置の検査装置。
【請求項１５】
前記霧化電極に対して前記照明装置の反対側に配置され照明装置から照射された近紫外線を低反射率で反射する背景板が付加され、前記水滴用撮像装置は照明装置と同じ側からから霧化電極を撮像することを特徴とする請求項１４記載の静電霧化装置の検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１４】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１４】
【図７】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１５０８４５（Ｐ２００９−１５０８４５Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３０９０４（Ｐ２００７−３３０９０４）
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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