JP2005334256A - 超音波発生装置、及びこの超音波発生装置を用いた超音波毛髪処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波発生装置において、低ワット、短時間の超音波処理により、むらのない超音波を被処理物に効率よく伝達させ、かつ処理の領域や空間に制約のない超音波処理が実現できる。
【解決手段】超音波発生装置１は、超音波を発生させる超音波振動子２及び超音波振動子２からの超音波振動を増幅するホーン３を有する振動ブロック６と、振動ブロック６を駆動する駆動回路４と、振動ブロック６を保持する保持機構５とを備える。ホーン３の表面には、凹凸部７が形成されている。ホーン３の凹凸部７に被処理物が入り込むため、凹凸部７に入り込んだ被処理物に超音波振動を直接に与えることができる。また、ホーン３の長軸方向の超音波振動が凹凸部７の存在により径方向の超音波振動に変換されるため、ホーン３の凹凸部７に接触させた被処理物へ超音波振動を直接に与えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は超音波領域での振動エネルギーを利用して、ホーンに接触させた被処理物に超音波を作用させて、加工、接合、洗浄、剤浸透促進、攪拌、分散、乳化、霧化などの超音波処理を行う超音波発生装置、及びこの超音波発生装置を用いて毛髪のスタイリングや毛髪処理剤の浸透促進などを行う超音波毛髪処理装置に関するものである。

従来から、超音波を被処理物に作用させて、被処理物に加工、接合、洗浄、剤浸透促進、攪拌、分散、乳化、霧化などの超音波処理を行う超音波発生装置としては、図２６に示す構成のものがある。超音波発生装置１００は、超音波振動子である磁歪変換素子１０１を発振器１０２により駆動して超音波を発生させ、その超音波振動を棒状に加工した弾性体から成るホーン１０３に与えて超音波を増幅し、ホーン１０３の超音波作用面を被処理物に接触させて、被処理物に対して加工、接合、洗浄、剤浸透促進、攪拌、分散、乳化、霧化などの超音波処理を行うようになっている。

ホーン１０３は、コーン１０４を介して磁歪変換素子１０１に接続されており、磁歪変換素子１０１及び発振器１０２は振動子ケース１０５に収納されている。図２６では、ホーン１０３の先端に工具１０６を取付けており、工具１０６を被加工材１０７に接触させることにより、被加工材１０７が砥粒１０８と化して加工される例を示している。

このような超音波処理装置１００は、磁歪変換素子１０１、コーン１０４、ホーン１０３、及び工具１０６が超音波振動を発生する１つの素子として機能し、超音波の振動方向が長軸方向（図中矢印Ａ方向）となり、長軸方向に振幅分布を有するものとなる。また、加工圧（静圧力）がホーン１０３の先端方向（図中矢印Ｂ方向）に向けて加えられる。

ところが、このような超音波処理装置１００においては、超音波作用面がホーン１０３の先端面（工具１０６が取付けられている箇所）でしかとれず、スポット面での超音波処理には向いているが、広域面での超音波処理を行うには、処理を繰り返すか、もしくは装置１００を大型に構成しなければならないという不利点があり、低ワット、短時間で所望の超音波処理を行うことが出来ない。また、このような超音波処理装置１００においては、超音波の振動方向が長軸方向であるため、超音波処理を行うためには、ホーン１０３を被処理物に対して垂直に接触させる必要がある。

そこで、これらのことを解決するために、図２７（ａ）（ｂ）のように、共振する２つの棒２０１，２０２を互いの定在波振動の節で直交させてホーン１０３とすることにより、棒２０１，２０２の交差部を超音波振動変換部２０３とし、磁歪変換素子１０１からの超音波振動方向を超音波振動変換部２０３にて変換することにより、長軸方向と直交する方向に超音波放射面２０４を設ける構成が知られている。しかし、この構成においては、超音波放射面２０４が結局ホーン１０３の大きさに制約されるため、狭域な空間で超音波処理を行うことができないという問題がある。

また、従来から、超音波毛髪処理装置としては、図２８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す構成のものがある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。超音波毛髪処理装置３００は、超音波振動子３０１から発生した超音波振動を筒状に加工した弾性体からなるロッド３０２に与え、ロッド３０２に毛髪３０３を接触させて毛髪３０３に変形を与えるようになっている。このような超音波毛髪処理装置３００では、毛髪３０３に対する熱・乾燥ダメージが軽微で、毛髪３０３を曲げたり伸ばしたりすることができる。

ところが、このような超音波毛髪処理装置３００においては、ロッド３０２に巻きつけた毛髪３０３に対する超音波伝達エネルギーの効率が低いため、十分なセット効果を得るためには消費電力が大きくなり、家庭用には不向きな面がある。また、超音波の発生機構上、その超音波振動はロッド３０２の先端部が最大、根元部が最小となるなど、ロッド３０２上の振動振幅は不均一であるため、ロッド３０２に接触させた毛髪３０３は超音波を発振させると直ぐに根元方向へ引き寄せられてしまう。さらに、毛髪処理には大きなワットが必要なため、仮にロッド３０２に毛髪を接触させていない無負荷状態になる場合は、過度に振動が増大し、ロッド３０２にかかる応力が大きくなり、ロッド３０２自身が破損する恐れがある。

そこで、これらのことを解決するために、図２９に示すように、ロッド４０１にスリット状の穴４０２を設け振動方向を高効率に変換する構成や（例えば、特許文献３参照）、図３０（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、スリット状の穴４０２を設けたロッド４０１にチューブ状の弾性体４０３を被せ、弾性体４０３の上から毛髪４０４を接触させることにより、毛髪処理表面で振動振幅を均一になるようにした構成知られている（例えば、特許文献４参照）。しかし、これらの構成においては、低ワット・短時間で高効率にヘアセットができるものの、均一性を考慮してスリット状の穴４０２を多数設ける必要があることや、スリット状の穴４０２を設けることによってロッド４０１が破損する恐れがあるなど、耐久性や均一性に大きな問題がある。
特開平８−２９９０４６号公報 特開平９−２６２１２３号公報 特再平１１−００００３４号公報 特開２０００−４１７２５号公報

以上のように、従来の超音波処理装置においては、低ワット・短時間の超音波処理により、むらのない超音波を被処理物に効率良く伝達させることができず、また、処理の領域や空間に大きな制約があった。また、従来の超音波毛髪処理装置においては、低ワット・短時間の毛髪処理により、むらのない超音波を毛髪に効率良く伝達させることができず、加熱及び過乾燥による毛髪の痛みを少なくすることが困難であった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、低ワット、短時間の超音波処理により、むらのない超音波を被処理物に効率よく伝達させ、かつ処理の領域や空間に制約のない超音波処理が実現できる超音波発生装置、及び低ワット・短時間の毛髪処理により、加熱及び過乾燥による毛髪の痛みがなく、むらのない毛髪処理が実現できる超音波毛髪処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、超音波を発生させる振動子及び該振動子に接続されて該振動子からの超音波振動を増幅するホーンを有する振動ブロックと、振動ブロックを駆動する駆動回路と、振動ブロックを保持する保持機構とを備え、ホーンに接触させた被処理物に超音波処理を行う超音波発生装置であって、ホーンの表面に、振動ブロックで決まる共振周波数での半波長分の長さよりも小さいピッチを持ち、振動ブロックの位置による重さの変化が小さい凹凸部が形成されているものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の超音波発生装置において、ホーンの長軸方向の超音波振動を被処理物に与えるものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載の超音波発生装置において、ホーンのねじり方向の超音波振動を被処理物に与えるものである。

請求項４の発明は、請求項１に記載の超音波発生装置において、振動ブロックは、超音波振動における定在波を発生するものである。

請求項５の発明は、請求項１に記載の超音波発生装置において、ホーンは中空であるものである。

請求項６の発明は、請求項１に記載の超音波発生装置において、振動ブロックは超音波振動における節平面を有し、この節平面もしくは節平面内の点を振動ブロックと保持機構との固定点とするものである。

請求項７の発明は、請求項１に記載の超音波発生装置において、ホーン表面の凹凸部は、その凹凸の大きさ、凹凸の形状、凹凸の位置のうち少なくとも一つを変えて超音波作用力を調整できるものである。

請求項８の発明は、請求項５に記載の超音波発生装置において、ホーンは、その肉厚を任意に変えて超音波作用力を調整でき、又は超音波作用力の小さい箇所を補うことができるものである。

請求項９の発明は、請求項５に記載の超音波発生装置において、ホーン表面に、スリット状の穴が形成されているものである。

請求項１０の発明は、請求項４に記載の超音波発生装置において、定在波の半波長分の長さが振動ブロックの長さと略等しくなる場合の周波数を最低周波数として、さらに定在波の波長の奇数倍の長さが振動ブロックの長さと略等しくなる場合の周波数から任意の周波数で超音波振動を発生でき、そのうち任意の周波数の超音波振動に切り替え可能であるものである。

請求項１１の発明は、請求項１に記載の超音波発生装置において、超音波振動子とホーンとは、ボルトにより固定されるものである。

請求項１２の発明は、請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の超音波発生装置を備え、ホーンに接触させた毛髪に超音波を作用させて毛髪のスタイリングや毛髪処理剤の浸透促進を行う超音波毛髪処理装置である。

請求項１の発明によれば、超音波処理部となるホーン表面に凹凸が形成されているため、この凹凸部分に被処理物が入り込み、被処理物に直接超音波振動を与えることができる。また、凹凸部分が振動することにより、凹凸部分に入り込めなかった被処理物にも凹凸部分の振動による超音波振動が伝わる。さらに、凹凸の存在により、従来においては超音波振動によりホーン表面を滑って根元方向に移動してしまう毛髪等の被処理物を、一定位置に維持固定させておくことができ、これにより、超音波振動のエネルギーを被処理物内に高効率に伝達させることができると共に、従来において被処理物を滑らすことに使用されていた無駄なエネルギーを被処理物への超音波処理に使うことができる。また、凹凸の存在により、ホーンの長軸方向の超音波振動が径方向へ変換され、これにより、ホーンに接触させた被処理物へ超音波振動を直接伝達させることができるようになる。従って、低ワット、短時間の超音波処理により、むらのない超音波を被処理物に効率よく伝達させることができ、また、処理の領域や空間に制約を受けない超音波処理が実現できる。

請求項２の発明によれば、ホーンの長軸方向の超音波振動を有効に利用することで、可聴領域を避けておよそ２０ｋＨｚから６０ｋＨｚ程度の超音波振動を利用でき、低い超音波出力で高い超音波処理能力を得ることができる。

請求項３の発明によれば、ホーンのねじり方向の超音波振動を有効に利用することで、可聴領域を避けておよそ２０ｋＨｚから６０ｋＨｚ程度の超音波振動を利用でき、低い超音波出力で高い超音波処理能力を得ることができる。

請求項４の発明によれば、振動ブロックすなわち振動子と超音波ホーンとで定在波を発生させることにより、高効率に超音波を伝達でき、さらに超音波の波長を数ｃｍ〜数十ｃｍと長くとれる。これにより同一周波数で最も振動振幅を大きくできる１/２λ〜１λ程度の超音波を利用しても、超音波処理面積を大きく確保することが可能になる。

請求項５の発明によれば、ホーンの超音波処理部面積を維持しながら、断面積を小さくすることができ、超音波振動を有効に増幅させることができる。

請求項６の発明によれば、超音波振動の節を振動ブロックと保持機構との固定点とすることにより、超音波振動が保持機構に伝達されることを抑制できる。

請求項７の発明によれば、超音波処理の目的や用途に合わせて、超音波作用力を調整して、適切な超音波処理を行うことができる。

請求項８の発明によれば、ホーンの断面積が小さいほど振動振幅が増幅されることを利用し、振動振幅が比較的小さい箇所の断面積を小さくすることにより、又は振動振幅の大きい箇所の断面積を大きくすることにより、振動振幅を均一化できる。

請求項９の発明によれば、スリット状の穴が形成されている周辺部分が径方向への振動をするため、定在波の節部分等の振動振幅を補うことができる。

請求項１０の発明によれば、一般に、低い周波数の振動は大きな振動振幅を数少なく発生し、高い周波数の振動は小さな振動振幅を数多く発生するため、被処理物の状態や目的の処理に対して最適な周波数を選択して、適切な超音波処理を行うことができる。

請求項１１の発明によれば、強力な超音波振動を高効率に振動子からホーンに伝達でき、これにより、超音波振動を高効率に被処理物へ伝達させることができる。さらに、振動子をランジュバン型に結合することにより、セラミック等の圧電振動子を少量にでき、比較的安値で振動子を構成することができる。

請求項１２の発明によれば、毛髪処理部となるホーン表面に凹凸が形成されているため、この凹凸部分に毛髪が入り込み、毛髪に直接超音波振動を与えることができる。また、凹凸部分が振動することにより、凹凸部分に入り込めなかった毛髪にも凹凸部分の振動による超音波振動が伝わる。さらに、凹凸の存在により、従来においては超音波振動によりホーン表面を滑って根元方向に移動してしまう毛髪を、一定位置に維持固定させておくことができ、これにより、超音波振動のエネルギーを毛髪内に高効率に伝達させることができると共に、従来において毛髪を滑らすことに使用されていた無駄なエネルギーを毛髪処理に使うことができる。また、凹凸の存在により、ホーンの長軸方向の超音波振動が径方向へ変換され、これにより、ホーンに接触させた毛髪へ超音波振動を直接伝達させることができるようになる。従って、低ワット・短時間の毛髪処理により、加熱及び過乾燥による毛髪の痛みがなく、むらのない毛髪処理が実現できる。また、毛髪処理において、上記請求項１乃至請求項１１の発明と同等の効果が得られる。

以下、本発明を具体化した実施形態による超音波発生装置及びこの超音波発生装置を用いた超音波毛髪処理装置について図面を参照して説明する。なお、図面では超音波振動の伝達方向を便宜上矢印の方向で示し、超音波の強さを矢印の大きさや太さで示している。また、超音波の縦波等の振動を、表現上、横波で記述、図示している部分もある。

図１（ａ）（ｂ）は、超音波発生装置の構成を示す。超音波発生装置１は、超音波領域での振動エネルギーを利用して、超音波を被処理物に作用させて、被処理物に加工、接合、洗浄、剤浸透促進、攪拌、分散、乳化、霧化などの超音波処理を行う装置である。

超音波発生装置１は、超音波を発生させる超音波振動子２と、超音波振動子２に接続されて超音波振動子２からの超音波振動を増幅するホーン３と、超音波振動子２を駆動する駆動回路４と、超音波振動子２及びホーン３を保持する保持機構５とを備える。超音波振動子２とホーン３とで構成されるものを振動ブロック６と呼称する。超音波発生装置１は、駆動回路４が保持機構５の外部に接続される外付け型（図１（ａ）参照）又は、駆動回路４が保持機構５の内部に配置される内蔵型（図１（ｂ）参照）に構成することができる。

超音波振動子２は、駆動回路４から出力される高周波電気信号によって駆動されて、超音波振動を発生する。ホーン３は、被処理物に超音波を作用させる超音波処理部となる部分であり、棒状の弾性体から成る。ホーン３は、超音波振動子２の超音波振動が伝達され、その超音波振動によって共振振動を生じることによって、増幅された超音波振動を発生する。超音波振動子２とホーン３は、機械的に結合されて振動ブロック６とされており、一つの振動体となって超音波振動する。ホーン３の表面には、多数の凹凸からなる凹凸部７が形成されている。凹凸部７の各凹凸は、振動ブロック６の重さや形状等により決まる共振周波数での半波長分の長さよりも十分小さいピッチで形成されており、振動ブロック６の位置による重さの変化が十分小さい任意形状とされる。超音波発生装置１は、ホーン３の凹凸部７を被処理物に接触させてホーン３の超音波振動を被処理物に与えることにより、被処理物に超音波処理を行う。

図２（ａ）（ｂ）は、振動ブロック６の超音波振動の振動方向を示す。振動ブロック６は、超音波振動子２が高周波電気信号によって駆動されることにより、図２（ａ）に示すように、ホーン３の長軸方向（図中矢印Ｐ方向）の超音波振動を発生する。このとき、振動ブロック６に凹凸部７が形成されていることにより、振動ブロック６を伝播する振動波が回折、反射等を起こし、その結果、凹凸部７が形成されている領域において、ホーン３の長軸方向の超音波振動の一部が径方向（長軸方向と直交する方向）（図中矢印Ｑ方向）の超音波振動に変換される。従って、ホーン３の凹凸部７を被処理物に接触させることにより、ホーン３の長軸方向の超音波振動及び径方向の超音波振動を被処理物に与えることが可能である。

また、振動ブロック６は、超音波振動子２の駆動を制御することにより、図２（ｂ）に示すように、ホーン３のねじり方向（図中矢印Ｒ方向）の超音波振動を発生することも可能である。このような超音波振動によれば、ホーン３の凹凸部７を被処理物に接触させることにより、ホーン３のねじり方向の超音波振動を被処理物に与えることが可能である。

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、超音波発生装置１による被処理物への超音波処理の例を示す。超音波発生装置１は、図３（ａ）に示すように、ホーン３の凹凸部７を被処理物である被加工物１１に接触させて、ホーン３の超音波振動を被加工物１１に作用させることにより、被加工物１１を加工する用途に使用される。また、超音波発生装置１は、図３（ｂ）に示すように、ホーン３の超音波振動を利用して、被処理物である被洗浄物１２に液体１３を作用させることにより、被洗浄物１２を洗浄する用途に使用される。また、超音波発生装置１は、図３（ｃ）に示すように、ホーン３の超音波振動を利用して、液体１５を霧化・分散させる用途に使用される。また、超音波発生装置１は、図３（ｄ）に示すように、ホーン３の凹凸部７を液体１６の中に入れて、ホーン３の超音波振動を液体１６に作用させることにより、液体１６及び液体１６に混合されている混合物１７を攪拌する用途に使用される。

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、被加工物１１の加工における超音波振動の作用を示す。ホーン３の凹凸部７を被加工物１１に接触させると、凹凸部７の各凹凸部分に被加工物１１が入り込む。このため、凹凸部７の各凹凸部分に入り込んだ被加工物１１には、矢印Ｓで示すホーン３の長軸方向の超音波振動が直接与えられる。また、凹凸部７の各凹凸部分が矢印Ｔで示すホーン３の長軸方向に超音波振動することにより、凹凸部分に入り込めなかった被加工物１１にも凹凸部分による矢印Ｔで示す方向の超音波振動が伝わる。さらに、凹凸部７の存在により、矢印Ｓで示すホーン３の長軸方向の超音波振動の一部が矢印Ｕで示す径方向の超音波振動に変換されるため、ホーン３に接触させた被加工物１１に矢印Ｕで示す径方向の超音波振動が直接伝達される。

図５は、被洗浄物１２の洗浄における超音波振動の作用を示す。ホーン３の凹凸部７に液体１３を接触させると、凹凸部７の各凹凸部分に液体１３が入り込むと共に各凹凸部分の表面に液体１３が被着し、液体１３が矢印Ｓで示すホーン３の長軸方向の超音波振動の作用によって凹凸部７から噴出される。また、凹凸部７の各凹凸部分のホーン３の長軸方向の振動によっても、さらに、径方向に変換された超音波振動によっても、液体１３が矢印Ｓで示すホーン３の長軸方向の超音波振動の作用によって凹凸部７から噴出される。この噴出される液体１３を被洗浄物１２に当てることにより、被洗浄物１２の汚れ１４が液体によって洗い落とされる。ことのき、矢印Ｖで示す径方向の超音波振動が液体１３中を伝播して被洗浄物１２の汚れ１４に作用することによって、汚れ１４が効果的に洗い落とされる。

図６は、液体１５の霧化・分散における超音波振動の作用を示す。ホーン３の凹凸部７に液体１５を接触させると、凹凸部７の各凹凸部分に液体１５が入り込むと共に各凹凸部分の表面に液体１５が被着し、液体１５が矢印Ｓで示すホーン３の長軸方向の超音波振動の作用によって空気中に霧化・分散される。このとき、矢印Ｗで示す径方向の超音波振動が霧化・分散された液体１５中を伝播することにより、効果的に液体１５が霧化・分散される。

このように、超音波発生装置１によれば、ホーン３の凹凸部７の各凹凸部分に被処理物が入り込むことにより、被処理物に直接超音波振動を与えることができる。また、凹凸部７の各凹凸部分も超音波振動するため、凹凸部分に入り込めなかった被処理物にも凹凸部分の超音波振動が伝わる。さらに、凹凸の存在により、ホーン３の長軸方向の振動が径方向へ変換され、ホーン３に接触させた被処理物へ超音波振動を直接伝達させることができる。

従って、このような超音波発生装置１によれば、低ワット、短時間の超音波処理により、むらのない超音波を被処理物に効率よく伝達させることができ、また、処理の領域や空間に制約を受けない超音波処理が実現できる。特に、ホーン３の長軸方向の超音波振動及びねじり方向の超音波振動を有効に利用することで、可聴領域を避けておよそ２０ｋＨｚから６０ｋＨｚ程度の超音波振動を利用でき、低い超音波出力で高い超音波処理能力を得ることができる。

図７（ａ）（ｂ）は、超音波毛髪処理装置の構成を示す。超音波毛髪処理装置２０は、超音波領域での振動エネルギーを利用して、超音波を毛髪に作用させて、毛髪のスタイリングや毛髪処理剤の浸透促進などを行う装置である。

超音波毛髪処理装置２０は、上述の超音波発生装置１を用いている。すなわち、超音波毛髪処理装置２０は、上述の超音波振動子２、ホーン３、駆動回路４、及び保持機構５を備えており、これらに加えて毛髪保持機構２１をさらに備える。超音波毛髪処理装置２０は、駆動回路４が保持機構５の外部に接続される外付け型（図７（ａ）参照）、又は、駆動回路４が保持機構５の内部に配置される内蔵型（図７（ｂ）参照）に構成することができる。

超音波毛髪処理装置２０では、ホーン３は、毛髪に超音波を作用させる毛髪処理部となる。毛髪保持機構２１は、軸部２２を中心として回動自在になっており、ホーン３との間で毛髪を保持するものである。毛髪保持機構２１は超音波を伝導させる材質で構成されている。超音波毛髪処理装置２０は、ホーン３の凹凸部７に毛髪を巻き付け、毛髪保持機構２１により毛髪３０を保持し、ホーン３の超音波振動を毛髪に与えることにより、毛髪のスタイリングや毛髪処理剤の浸透等の毛髪処理を行う。

図８（ａ）（ｂ）は、ホーン３への毛髪の巻き付け例を示す。図８（ａ）に示す例では、毛髪３０は、ホーン３に巻き付けて毛髪保持機構２１で保持されており、図８（ｂ）に示す例では、毛髪３０は、ホーン３に巻き付けて毛髪保持機構２１で保持した上から、さらにホーン３及び毛髪保持機構２１の外側に巻き付けられている。

図９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ホーン３に巻き付けられた毛髪３０への超音波振動の作用を示す。ホーン３に巻き付けられた毛髪３０は、ホーン３の凹凸部７の各凹凸部分に入り込む。このため、凹凸部７の各凹凸部分に入り込んだ毛髪３０には、矢印Ｓで示すホーン３の長軸方向の超音波振動が直接与えられる。また、凹凸部７の各凹凸部分が矢印Ｔで示すホーン３の長軸方向に超音波振動することにより、凹凸部分に入り込めなかった毛髪３０にも凹凸部分による矢印Ｔで示す方向の超音波振動が伝わる。さらに、凹凸部７の存在により、従来においては超音波振動によりホーン３の表面を滑って根元方向に移動してしまう毛髪３０が一定位置に維持固定され、これにより、超音波振動のエネルギーが毛髪３０に高効率に伝達されると共に、従来において毛髪３０を滑らすことに使用されていた無駄なエネルギーが毛髪処理に使われる。また、凹凸部７の存在により、矢印Ｓで示すホーン３の長軸方向の超音波振動の一部が矢印Ｕで示す径方向の超音波振動に変換されるため、ホーン３に接触させた毛髪３０に矢印Ｕで示す径方向の超音波振動が直接伝達される。

上記図８（ｂ）に示すように、毛髪３０を毛髪保持機構２１の外側へ巻き付ける場合には、毛髪保持機構２１の外側へも超音波を伝達させる必要がある。従って、毛髪保持機構２１は、超音波を伝達させる材質で構成するのが好ましく、特に、超音波を伝達しやすい、例えば樹脂等の材質で構成するのが好ましい。

図１０は、毛髪保持機構２１の外側に巻き付けられた毛髪３０への超音波振動の作用を示す。矢印Ｖで示す径方向の超音波振動がホーン３と毛髪保持機構２１との間に介在する毛髪３０を伝播し、さらに、毛髪保持機構２１内を伝播して、毛髪保持機構２１の外側に巻き付けられた毛髪３０に伝達される。

このような超音波毛髪処理装置２０によれば、低ワット・短時間の毛髪処理により、加熱及び過乾燥による毛髪の痛みがなく、むらのない毛髪処理が実現できる。特に、ホーン３の長軸方向の超音波振動及びねじり方向の超音波振動を有効に利用することで、可聴領域を避けておよそ２０ｋＨｚから６０ｋＨｚ程度の超音波振動を利用でき、低い超音波出力で高い毛髪処理能力を得ることができる。また、毛髪保持機構２１を超音波の伝達しやすい材質で構成することにより、毛髪保持機構２１の外側へ巻き付けた毛髪３０へも毛髪処理を行うことができる。

図１１（ａ）（ｂ）は、上記超音波発生装置１及び／又は超音波毛髪処理装置２０における振動ブロック６の構成及び振動ブロック６で発生する超音波振動波の例を示す。振動ブロック６は、数十ｋＨｚクラスの超音波振動を利用して、超音波振動の定在波を発生させるのが好ましい。超音波振動の定在波は、振動ブロック６の超音波振動の周波数を選択することにより、定在波波長の異なる複数のものを発生することが可能であり、何れの定在波においても、定在波の半波長（１／２λ）の整数倍の長さが振動ブロック６の長さと略等しくなる。従って、振動ブロック６の超音波振動の周波数は、これら超音波定在波を発生し得る周波数のうち任意の周波数が選択され、より好ましくは、定在波の波長λの奇数倍の長さが振動ブロック６の長さと略等しくなる周波数が選択される。

図１１（ａ）に示す例では、振動ブロック６は、振動励起部６ａと振動処理部６ｂとが略同じ長さであり、振動ブロック６の超音波振動の周波数は、定在波の半波長（１／２λ）の長さが振動ブロック６全体の長さと略等しくなる周波数を選択するのが好ましい。このような例によれば、振動励起部６ａと振動処理部６ｂの境界部分が定在波の節となり、振動ブロック６の両端が定在波の腹となる。定在波の節とは、理論的には振動振幅がゼロの点または面であり、定在波の腹とは、理論的には振動振幅の変位が最大となる点または面である。

また、図１１（ｂ）に示す例では、振動ブロック６は、振動処理部６ｂが振動励起部６ａの略３倍の長さであり、振動ブロック６の超音波振動の周波数は、定在波の波長λの奇数倍（１λ、３λ、５λ、・・・）の長さが振動ブロック６全体の長さと略等しくなる周波数の中から、何れかの周波数を選択するのが好ましい。このような例によっても、振動励起部６ａと振動処理部６ｂの境界部分が定在波の節となり、振動ブロック６の両端が定在波の腹となる。

このように、超音波振動の定在波を発生させることにより、高効率に超音波を伝達でき、さらに超音波の波長を数ｃｍ〜数十ｃｍと長くとれる。これにより、同一周波数で最も振動振幅を大きくできる１/２λ〜１λ程度の超音波を利用しても、超音波処理面積や毛髪巻きつけ面積を大きく確保することが可能になる。特に、上記図１１（ｂ）に示すように、振動処理部６ｂを振動励起部６ａの略３倍の長さにし、波長λの長さが振動ブロック６全体の長さと略等しくなる周波数を選択することにより、振動励起部６ａは１/４λ、振動処理部６ｂは３/４波長となり、最も振動振幅を大きくとれて、かつ超音波処理面も長く確保することができ、これにより、小型で高効率に超音波振動を行うことができ、効率よく超音波を伝達させることができる。

また、低い周波数は大きな振動振幅を数少なく、高い周波数は小さな振動振幅を数多く発生しており、毛髪の状態や、目的の処理に対して最適な周波数を選択することができる。また、一般的には、数十ｋＨｚ帯の低い周波数は加工用、数ＭＨｚの高い周波数は浸透促進用に利用されることが多いことから、低い周波数は加工、接合、強固汚れ洗浄、攪拌、分散、乳化、毛髪スタイリング等、高い周波数は表面汚れ洗浄、剤の浸透促進、霧化等に用いられることが望ましい。

また、振動ブロック６のホーン３の形状は、超音波振動の節平面での断面積よりも先端での断面積を小さくした形状とするのが好ましい。このような形状とすることにより、超音波を集束させて、超音波発生装置１及び／又は超音波毛髪処理装置２０の使用目的に応じて所望の超音波振動の振動振幅を得ることができる。

図１２（ａ）乃至（ｅ）は、ホーン３の形状における超音波振動の節平面での断面積よりも先端での断面積を小さくした例を示す。図１２（ａ）に示すホーン３は、断面積の異なる一様断面棒を縦続接続した段付きステップ形状にしたものである。また、図１２（ｂ）に示すホーン３は、超音波振動子２との接合面から凹凸部７に至るまでの領域において外形面が懸垂面状とされるコニカル形状にしたものであり、図１２（ｃ）に示すホーン３は、超音波振動子２との接合面からホーン３の先端までの全領域に亘って外形面が懸垂面状とされるコニカル形状にしたものである。さらに、図１２（ｄ）に示すホーン３は、超音波振動子２との接合面から凹凸部７に至るまでの領域において断面積が指数関数状に表されるエクスポーネンシャル形状にしたものであり、図１２（ｅ）に示すホーン３は、超音波振動子２との接合面からホーン３の先端までの全領域に亘って断面積が指数関数状に表されるエクスポーネンシャル形状にしたものである。

また、ホーン３の形状は、超音波振動子２との接合面からホーン３の先端に向かって湾曲した形状に適宜設計が可能であり、上記の形状の他にも、断面積が双曲線関数で表されるカテノイダル形状や、フーリエ級数で表されるフーリエ形状等にもできる。

これらの形状のホーン３の特徴としては、エクスポーネンシャル状のホーン３は、加工が困難であるが、高い増幅度が得られる。懸垂状（コニカル）のホーン３は、エクスポーネンシャル状のホーン３と比較すると、増幅度は低いが、加工が比較的容易であり、かつ振動応力に対する耐久性が高い。また、段付きステップ形状のホーン３は、最も増幅度が高いが、加工が困難で、かつ振動応力に対する耐久性が低い。

図１３は、ホーン３の断面構造を示す。ホーン３は、中空であるのが好ましい。図示の例では、定在波の節平面では中実であり、節平面から先端に渡って中空であると共に、先端において開口している。ホーン３を中空の筒型にすることにより、ホーン３の超音波処理面積や毛髪巻きつけ部面積を維持しながら、断面積を小さくすることができ、超音波振動を有効に増幅させることができる。

さらに、ホーン３は、超音波振動の振幅の大きい箇所の断面積（肉厚）を大きくし、又は振幅の小さい箇所の断面積（肉厚）を小さくするのが好ましく、図示の例では、超音波振動の節となる箇所の肉厚ｄ１が腹となる箇所の肉厚ｄ２よりも小さくされている。ホーン３は、断面積が小さいほど、振動振幅を大きく増幅する。従って、超音波振動の振幅の大きい箇所の断面積（肉厚）を大きくすることによって、又は振幅の小さい箇所の断面積（肉厚）を小さくすることによって、振動振幅が比較的小さい箇所の振動振幅を補い、振動振幅を均一化することができる。

図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、保持機構５による振動ブロック６の保持構造を示す。振動ブロック６は、上述のように超音波振動の定在波を発生し、超音波定在波振動の節平面を少なくとも１平面以上有している。振動ブロック６は、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、節平面となる箇所を保持機構５により保持して、節平面となる箇所を保持機構５との機械的固定点とするのが好ましい。振動ブロック６は、ホーン３の節平面となる箇所に形成された保持凸部３１を保持機構５に形成された保持凹部３２に係合することにより、保持機構５に固定保持される。保持凸部３１と保持凹部３２との間には、弾性体３３が挟まれる。また、図１４（ｃ）に示すように、ホーン３の節平面となる箇所に形成された保持凹部３４に保持機構５に形成された保持凸部３５を係合することにより、振動ブロック６を保持機構５に固定保持してもよい。保持凹部３４と保持凸部３５との間には、弾性体３３が挟まれる。

このように、超音波振動の節を振動ブロック６と保持機構５との機械的固定点とすることにより、超音波振動が保持機構５に伝達されることを抑えることができる。なお、節平面にある程度残留する振動を補償するため、振動ブロック６の保持凸部３１と保持機構５の保持凹部３２との間、又は、振動ブロック６の保持凹部３４と保持機構５の保持凸部３５との間に弾性体３３を挟んで、弾性的に固定することが望ましい。

図１５（ａ）（ｂ）、図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）、図１７（ａ）（ｂ）は、振動ブロック６の超音波振動の方向と、その振動方向に好適なホーン３の凹凸部７の形状の例を示す。ホーン３の凹凸部７の形状は、振動ブロック６の超音波振動の方向と略直角に凹凸を伸ばした形状が好ましい。例えば、図１５（ａ）（ｂ）に示すように、振動ブロック６が矢印Ｐで示すホーン３の長軸方向に超音波振動をする場合は、ホーン３の長軸方向に対して直角方向に凹凸を伸ばすことが有効である。また、図１６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、振動ブロック６が矢印Ｒで示す純粋なねじり方向（回転方向）に振動する場合は、ホーン３の長軸方向に対して平行に凹凸を伸ばすことが有効である。さらに、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、振動ブロック６が矢印Ｑで示す長軸方向を含んだねじり方向に振動する場合は、らせん状に凹凸を伸ばすことが有効である。凹凸部７の各凹凸が超音波振動の方向と略直角に伸びて形成されていることにより、ホーン３に接触させた被処理物や毛髪が振動方向へ滑ってしまうことを最も有効な形で防ぎ、超音波振動を高効率に被処理物や毛髪へ与えることが可能となる。

図１８（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、ホーン３の凹凸部７の形状の例を示す。図１８（ａ）に示すホーン３は、ホーン３の周に沿って環状に凹凸を形成したものである。図１８（ｂ）に示すホーン３は、螺旋状に凹凸を形成したものであり、図１８（ｃ）に示すホーン３は、網目状に凹凸を形成したものである。図１８（ｄ）に示すホーン３は、斑状に凹凸を形成したものである。これら凹凸形状の異なるホーン３を用いることにより、被処理物や毛髪への超音波作用力を調整することができる。また、凹凸の大きさや凹凸の位置等を変えることによっても、被処理物や毛髪への超音波作用力を調整することができる。これにより、超音波処理や毛髪処理の目的や用途に応じて、凹凸部７の凹凸の大きさ、凹凸の形状、凹凸の位置を変えることにより、適切な超音波処理や毛髪処理を行うことができる。

図１９（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ホーン３の別の構成例を示す。図１９（ａ）に示すように、ホーン３には、スリット状の穴５１を形成してもよい。このような構成によれば、図１９（ｂ）に示すように、ホーン３が長軸方向に縮むと穴５１の周辺の梁部５２が径方向外側へ撓み、図１９（ｃ）に示すように、ホーン３が長軸方向に伸びると梁部５２が径方向中心側へ引き寄せられる。従って、ホーン３が長軸方向に超音波振動することに応じて梁部５２が径方向に振動し、振動振幅を増大させることができる。

スリット状の穴５１は、定在波の節となる箇所等の振動振幅が小さい箇所に設けるのが好ましい。定在波の節位置付近では超音波振動が小さいため、振動エネルギーを被処理物や毛髪に伝える量が少なく、定在波の腹位置付近では、超音波振動が大きいため、振動エネルギーを被処理物や毛髪に伝える量が多くなり、その結果、ホーンに接触させた被処理物や毛髪に対する処理効果に不均一が生じることになる。スリット状の穴５１を定在波の節となる箇所に設けることにより、定在波の節部分等の振動振幅を補うことができ、振動振幅を均一化することができる。

スリット状の穴５１の長さは、梁振動モードにおける共振周波数がホーン３の振動周波数に合うように設計してもよい。こうすることにより、梁部５２の超音波振動を増大させることができる。また、スリット状の穴５１の長さは、梁振動モードにおける共振周波数がホーン３の振動周波数とは大きく外れるように設計してもよい。こうすることにより、梁部５２の共振による応力集中を防ぎ、梁部５２の破損を防ぐことができる。また、スリット状の穴５１の長さは、適宜、有効な長さを選択して設計することが望ましい。また、スリット状の穴５１の位置や形状、大きさを任意に変更することにより、超音波作用力を変化もしくは、超音波作用力の小さい箇所のエネルギーを補うことができる。

図２０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、振動ブロック６の別の構成例を示す。振動ブロック６は、図２０（ａ）（ｂ）に示すように、超音波振動子２及びホーン３に加え、ホーン３を被覆する被覆体５５をさらに備えている。図２０（ａ）に示す振動ブロック６は、凹凸部７のみを有するホーン３に被覆体５５を被覆したものであり、図２０（ｂ）に示す振動ブロック６は、凹凸部７に加えスリット状の穴５１を有するホーン３に被覆体５５を被覆したものである。被覆体５５は、図２０（ａ）（ｂ）に示す振動ブロック６において同様の構成であり、超音波を伝える弾性物質から成っている。被覆体５５は、ホーン３に比較して弾性率の小さいゴム等の物質によって形成するのが好ましい。また、被覆体５５は、図２０（ｃ）に示すように、例えばチューブ状にして、ホーン３に着脱可能とする構成が好ましい。被覆体５５をチューブ状にすることにより、ホーン３の先端側から被覆体５５を被せるだけで容易に被覆体５５をホーン３に装着できる。

このように、ホーン３に被覆体５５を被覆することにより、ホーン３の超音波振動はホーン３よりも弾性率の小さい物質を介して被処理物や毛髪に作用することになる。これにより、超音波振動のむらを抑制して、超音波を被処理物や毛髪に均一に伝達させることができ、むらのない均一な超音波処理及び毛髪処理が行える。また、被覆体５５により超音波振動の振幅が抑制されるため、ホーン３の過剰な振動振幅によりホーン３が破壊してしまうことや、過剰な振動エネルギーを被処理物や毛髪に与えてしまうことを防ぐことができる。しかも、被覆体５５の存在により、ホーン３に人体が直接に接する危険性も回避でき、安全に使用することができる。

なお、ホーン３と被覆体５５との間に空気層が存在すると、超音波振動が著しく減衰してしまい、被処理物や毛髪に十分な振動エネルギーを伝達させることができなくなるため、被覆体５５自身に水分を含ませるか、又はホーン３と被覆体５５と間に液状の物質を介在させることが好ましい。こうすることにより、ホーン３と被覆体５５との間での超音波振動の伝達ロスがなくなり、高効率に超音波を被処理物や毛髪に伝達させることができる。また、被覆体５５は、着脱可能であるため、被覆体５５だけを超音波処理や毛髪処理の目的や用途に応じて設計することができ、また、消耗品として利用することもできる。

図２１（ａ）乃至（ｄ）は、超音波振動子２とホーン３との接続構造を示す。超音波振動子２とホーン３は、図２１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ボルト６１を用いて波長調整機構６２及び伝導性金属シート６３と共にボルト締めにより接続固定されている。超音波振動子２を貼り付け等の方法でホーン３に接合すると、強力な超音波振動圧力により接合面が剥離し、超音波振動を超音波振動子２からホーン３に十分に伝達させることができなくなり、効率が低下する虞がある。しかし、本発明のように、ボルト６１を用いてボルト締めにより超音波振動子２とホーン３とを接合することにより、強力な超音波振動を高効率にホーン３へ伝達させることができる。超音波振動子２は、ランジュバン型振動子を用いるのが好ましく、超音波振動子２をランジュバン型に結合することにより、セラミック等の圧電素子を少量にでき、比較的安値で超音波振動子２を構成することができる。

また、超音波振動子２のホーン３に接続される側の電極は、マイナス（グランド）側であることが望ましく、図２１（ｄ）に示すように、ホーン３に直接リード線６５等を接続することも可能である。ホーン３に接続される側の電極をマイナス（グランド）側とすることにより、人体その他電気的弱部への感電を防ぐことができる。また、セラミック等の圧電素子をニッケル、ベリリウム等の電極で挟むと、高い導電率を有するため、なお望ましく、また、圧電素子は、偶数枚設置することが望ましい。

ホーン３や波長調整機構６２は、軽金属又は軽合金から構成されており、表面光沢処理されたアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いることが好ましい。ホーン３や波長調整機構６２を軽金属又は軽合金とすることにより、加工が比較的容易で、比重の面からも軽量となるため、比較的安値で装置を製作することができる。また、表面光沢処理によれば、防錆や美観の利点もある。一方、強度を要する場合は、チタン合金を用いることができる。チタン合金は、アルミニウムと比べて重く、加工も容易ではないが、強度を持たせることが可能となる。

図２２は、上記超音波発生装置１及び／又は超音波毛髪処理装置２０の別の構成例を示す。なお、超音波毛髪処理装置２０を図示して説明しているが、超音波発生装置１についても同様である。超音波毛髪処理装置２０は、凹凸部７の形状の異なる複数種のホーン３ａ，３ｂ，３ｃが着脱可能な構造となっており、これら複数種のホーン３ａ，３ｂ，３ｃが適宜付け替え可能とされている。ホーン３ａ，３ｂ，３ｃの着脱構造は、ボルト６１により着脱可能とする構造が好ましい。なお、１波長以上の超音波定在波を発生させて駆動する場合は、振動時の機械的応力に耐えるために、ホーン３ａ，３ｂ，３ｃの着脱部分は超音波定在波振動の振幅における腹位置にすることが望ましい。

このように、複数種のホーン３ａ，３ｂ，３ｃを着脱して適宜付け替え可能とすることにより、各個人や目的それぞれに適したホーン３ａ，３ｂ，３ｃを適宜選択して使用することができ、適切な超音波処理や毛髪処理を行うことができる。また、保持機構４も、ホーン３ａ，３ｂ，３ｃの着脱を容易にする構造とすることが望ましい。こうすることにより、用途別や使用人物別よってホーン３ａ，３ｂ，３ｃを取り替える際、又は超音波発生装置１及び／又は超音波毛髪処理装置２０の一部が故障した際に、ホーン３ａ，３ｂ，３ｃを容易に取り替えることが可能となる。

図２３（ａ）（ｂ）、図２４（ａ）（ｂ）、図２５（ａ）（ｂ）は、上記超音波発生装置１及び／又は超音波毛髪処理装置２０のさらに別の構成例を示す。なお、超音波毛髪処理装置２０を図示して説明しているが、超音波発生装置１についても同様である。超音波毛髪処理装置２０は、超音波出力、周波数、間欠発振周波数を任意制御でき、これにより、超音波作用力を任意に変更することができる。

図２３（ａ）に示す超音波毛髪処理装置２０は、ホーン３の内部にヒータ８１が設けられており、温度制御回路部８２によってヒータ８１を駆動し、ホーン３の温度を任意に制御できるようになっている。ヒータ８１は、ペルチェ素子であってもよい。このように、ホーン３の温度を制御することにより、被処理物や毛髪への超音波作用力を高め、又は任意制御することができる。図２３（ｂ）に示す超音波毛髪処理装置２０は、変換効率制御回路部８３を備えている。変換効率制御回路部８３は、超音波振動子２とホーン３の電気−音響変換効率を任意制御し、又は超音波振動子２の発振周波数を任意制御し、これにより、ホーン３の超音波振動の自己損失による発熱を任意制御し、ホーン３の温度を任意に制御する。このように、ホーン３の温度は、ホーン３の超音波振動の自己損失による発熱を積極的に利用して制御することもできる。

図２４（ａ）に示す超音波毛髪処理装置２０は、発振周波数制御回路部８４を備えている。発振周波数制御回路部８４は、超音波振動子２の超音波発振周波数を任意制御し、これにより、被処理物や毛髪への超音波作用力を任意制御する。一般的には、数十ｋＨｚ帯の低い周波数は加工用、数ＭＨｚの高い周波数は浸透促進用に利用されることが多い。従って、低い周波数は加工、接合、強固汚れ洗浄、攪拌、分散、乳化、毛髪スタイリング等、高い周波数は表面汚れ洗浄、剤の浸透促進、霧化等に用いられることが望ましく、発振周波数制御回路部８４により超音波振動子２の超音波発振周波数を制御することにより、超音波処理の目的によって超音波振動子２の超音波発振周波数を使い分けることができる。図２４（ｂ）に示す超音波毛髪処理装置２０は、超音波出力制御回路部８５を備えている。超音波出力制御回路部８５は、超音波振動子２の超音波出力強度を任意制御し、これにより、被処理物や毛髪への超音波作用力を任意制御する。

図２５（ａ）に示す超音波毛髪処理装置２０は、間欠発振周波数制御回路部８６を備えている。図２５（ｂ）に示すように、超音波振動子２は、超音波発振周波数ｆ１で発振されると共に、この周波数ｆ１での超音波発振が間欠周波数ｆ２でオン／オフされる。間欠発振周波数制御回路部８６は、超音波振動子２の間欠発振周波数ｆ２を任意制御し、これにより、被処理物や毛髪への超音波作用力を任意制御する。超音波発振を間欠的に行うことにより、振動ブロック６の発熱や摩耗が抑えられる。

上記図２３（ａ）（ｂ）、図２４（ａ）（ｂ）、図２５（ａ）（ｂ）に示す超音波毛髪処理装置２０によれば、被処理物や毛髪の種類、部位、処理目的、季節や気温、好みや体調等により、被処理物や毛髪への超音波作用力を制御できる。さらに、紫外線照射の併用等ができる構成を設けることによっても、被処理物や毛髪への超音波作用力を高め、又は任意制御することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態において、凹凸部７は、凹凸が少なくとも１個以上あればよい。また、凹凸部７は、ホーン３の全長に亘って形成されていてもよいし、ホーン３の一部のみに形成されていてもよい。ホーン３の長さや太さは、どのような寸法であってもよい。

（ａ）は本発明の一実施形態に係る駆動回路外付け型の超音波発生装置の構成を示す一部破断した平面図、（ｂ）は同駆動回路内蔵型の超音波発生装置の構成を示す一部破断した平面図。 （ａ）は同超音波発生装置の振動ブロックの長軸方向の超音波振動を示す図、（ｂ）はねじり方向の超音波振動を示す図。 （ａ）は同超音波発生装置による被加工物を加工する例を示す図、（ｂ）は被洗浄物を洗浄する例を示す図、（ｃ）液体を霧化・分散する例を示す図、（ｄ）は液体を攪拌する例を示す図。 （ａ）は同超音波発生装置による加工における被加工物への超音波振動の作用を説明する説明図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図。 同超音波発生装置による洗浄における被洗浄物への超音波振動の作用を説明する説明図。 同超音波発生装置による霧化・分散における霧化・分散される液体への超音波振動の作用を説明する説明図。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る駆動回路外付け型の超音波毛髪処理装置の構成を示す一部破断した平面図、（ｂ）は同駆動回路内蔵型の超音波毛髪処理装置の構成を示す一部破断した平面図。 （ａ）は同超音波毛髪処理装置のホーンのみに毛髪を巻き付けた例を示す図、（ｂ）はホーンに加え毛髪保持機構の外側にも毛髪を巻き付け例を示す図。 （ａ）は同超音波毛髪処理装置のホーンに巻き付けられた毛髪への超音波振動の作用を説明する説明図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図。 同超音波毛髪処理装置の毛髪保持機構の外側に巻き付けられた毛髪への超音波振動の作用を説明する説明図。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明の超音波発生装置及び／又は超音波毛髪処理装置における振動ブロックの構成例、及び振動ブロックで発生する超音波振動波の例を示す図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）はそれぞれ同振動ブロックのホーンの超音波振動の節平面での断面積よりも先端での断面積を小さくした構成例を示す平面図である。 同振動ブロックのホーンの断面構造を説明する図。 （ａ）は同振動ブロックの保持機構による保持構造を示す一部破断した平面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図、（ｃ）は同保持構造の別の例を示す部分拡大図。 （ａ）は同振動ブロックが長軸方向に超音波振動する場合に好適なホーンの凹凸形状の例を示す平面図、（ｂ）は同超音波振動方向とホーンの凹凸形状との関係を説明する（ａ）の部分拡大図。 （ａ）は同振動ブロックがねじり方向に超音波振動する場合に好適なホーンの凹凸形状の例を示す平面図、（ｂ）は同超音波振動方向とホーンの凹凸形状との関係を説明する（ａ）の断面図、（ｃ）は同超音波振動方向とホーンの凹凸形状との関係を説明する（ａ）の部分拡大図。 （ａ）は同振動ブロックが長軸方向を含んだねじり方向に超音波振動する場合に好適なホーンの凹凸形状の例を示す平面図、（ｂ）は同超音波振動方向とホーンの凹凸形状との関係を説明する（ａ）の部分拡大図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ同振動ブロックのホーンの凹凸部の形状の別の例を示す平面図。 （ａ）は、同ホーンにスリット状の穴を設けた構成例を示す平面図、（ｂ）は同ホーンが縮んだ状態での様子を説明する（ａ）の部分拡大図、（ｃ）は同ホーンが伸びた状態での様子を説明する（ａ）の部分拡大図。 （ａ）は凹凸部のみを有するホーンに被覆体により被覆した構成例を示す平面図、（ｂ）は凹凸部に加えスリット状の穴を有するホーンに被覆体により被覆した構成例を示す平面図、（ｃ）はホーンへの被覆体の着脱方法を説明する平面図。 （ａ）は同ホーンと超音波振動子との接続構造を説明するホーンと超音波振動子が接続された状態を示す平面図、（ｂ）は同ホーンと超音波振動子が接続される前の状態を示す平面図、（ｃ）は同斜視図、（ｄ）は同ホーンと電極との配線接続構造を示す平面図。 本発明の超音波毛髪処理装置の複数種のホーンを付け替え可能とした構成例を説明する図。 （ａ）は同超音波毛髪処理装置のヒータによりホーンの温度を制御可能とした構成例を示す図、（ｂ）は同超音波振動子とホーンの電気−音響変換効率を制御することによりホーンの温度を制御可能とした構成例を示す図。 （ａ）は同超音波毛髪処理装置の超音波振動子の超音波発振周波数を制御することにより毛髪への超音波作用力を制御可能とした構成例を示す図、（ｂ）同超音波振動子の超音波出力強度を制御することにより毛髪への超音波作用力を制御可能とした構成例を示す図。 （ａ）は同超音波毛髪処理装置の超音波振動子の間欠発振周波数を制御することにより毛髪への超音波作用力を制御可能とした構成例を示す図、（ｂ）は同超音波振動子の超音波発振周波数と間欠発振周波数との関係を示す図。 従来の超音波発生装置の構成を説明する図。 （ａ）（ｂ）は従来の別の超音波発生装置を説明する図。 （ａ）は従来の超音波毛髪処理装置の構成を示す断面図、（ｂ）は同ロッドに毛髪を巻き付けた状態を示す部分拡大図、（ｃ）は同毛髪処理後の変形された毛髪を示す図。 別の従来の超音波毛髪処理装置を示す図。 （ａ）はさらに別の従来の超音波毛髪処理装置を示す平面図、（ｂ）は同超音波振動のイメージを示す部分拡大した斜視図、（ｃ）は同超音波振動のイメージを示す一部破断した部分拡大した平面図、（ｄ）はロッドに毛髪を巻き付けた状態を示す部分拡大した斜視図。

符号の説明

１ 超音波発生装置
２ 超音波振動子
３，３ａ，３ｂ，３ｃ ホーン
４ 駆動回路
５ 保持機構
６ 振動ブロック
６ａ 振動励起部
６ｂ 振動処理部
７ 凹凸部
１１ 被加工物
１２ 被洗浄物
１３ 液体
１４ 汚れ
１５，１６ 液体
１７ 混合物
２０ 超音波毛髪処理装置
２１ 毛髪保持機構
３０ 毛髪
５１ スリット状の穴
５２ 梁部
５５ 被覆体
６１ ボルト
６２ 波長調整機構
６３ 伝導性金属シート

Claims (12)

1. 超音波を発生させる振動子及び該振動子に接続されて該振動子からの超音波振動を増幅するホーンを有する振動ブロックと、前記振動ブロックを駆動する駆動回路と、前記振動ブロックを保持する保持機構とを備え、前記ホーンに接触させた被処理物に超音波処理を行う超音波発生装置であって、
   前記ホーンの表面に、前記振動ブロックで決まる共振周波数での半波長分の長さよりも小さいピッチを持ち、前記振動ブロックの位置による重さの変化が小さい凹凸部が形成されていることを特徴とする超音波発生装置。
2. 前記ホーンの長軸方向の超音波振動を前記被処理物に与えることを特徴とする請求項１に記載の超音波発生装置。
3. 前記ホーンのねじり方向の超音波振動を前記被処理物に与えることを特徴とする請求項１に記載の超音波発生装置。
4. 前記振動ブロックは、超音波振動における定在波を発生することを特徴とする請求項１に記載の超音波発生装置。
5. 前記ホーンは中空であることを特徴とする請求項１に記載の超音波発生装置。
6. 前記振動ブロックは超音波振動における節平面を有し、この節平面もしくは節平面内の点を前記振動ブロックと前記保持機構との固定点とすることを特徴とする請求項１に記載の超音波発生装置。
7. 前記ホーン表面の凹凸部は、その凹凸の大きさ、凹凸の形状、凹凸の位置のうち少なくとも一つを変えて超音波作用力を調整できることを特徴とする請求項１に記載の超音波発生装置。
8. 前記ホーンは、その肉厚を任意に変えて超音波作用力を調整でき、又は超音波作用力の小さい箇所を補うことができることを特徴とする請求項５に記載の超音波発生装置。
9. 前記ホーン表面に、スリット状の穴が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の超音波発生装置。
10. 前記定在波の半波長分の長さが前記振動ブロックの長さと略等しくなる場合の周波数を最低周波数として、さらに前記定在波の波長の奇数倍の長さが前記振動ブロックの長さと略等しくなる場合の周波数から任意の周波数で超音波振動を発生でき、そのうち任意の周波数の超音波振動に切り替え可能であることを特徴とする請求項４に記載の超音波発生装置。
11. 前記超音波振動子と前記ホーンとは、ボルトにより固定されることを特徴とする請求項１に記載の超音波発生装置。
12. 請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の超音波発生装置を備え、前記ホーンに接触させた毛髪に超音波を作用させて毛髪のスタイリングや毛髪処理剤の浸透促進を行うことを特徴とする超音波毛髪処理装置。

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