JP6145880B2 - 超音波放射素子 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を放射する超音波放射素子に関するものである。

従来、超音波を放射する超音波放射素子を用いた種々の装置が提案されている。たとえば、超音波放射素子は、超音波センサやパラメトリック・スピーカーなどに用いられ、また、特許文献１および特許文献２などにおいては、超音波放射素子を用いた超音波ポンプ装置が提案されている。

上述した超音波センサにおいては、送信器から放射された超音波の周波数と同一の共振周波数で受信器が励振振動することによって超音波の伝達が可能となる。そして、送信器から放射される超音波が、粗密が対称であって線形特性に近い超音波であるほど受信振動効率が高く、高感度な超音波の伝達が可能であることが分かっている。

また、パラメトリック・スピーカーも、一般的に振幅変調波を放射するものであるため、線形特性を持った超音波を放射するものである。

特開２００５−３３７１２０号公報 特開２００７−１８７０９５号公報

ここで、本願発明者は、一方向に押圧力を発生する超音波を放射する超音波放射素子は、様々の用途に用いることができ、また、予測してなかった優れた効果を得ることができることを新たに見出した。

上述した超音波センサやパラメトリック・スピーカーに用いられる超音波放射素子から放射される線形特性を有する超音波でも、超音波が伝播される空気などの媒体の非線形特性によって一方向に押圧力を有するものとなるが、本願発明者は、より効率よく一方向に押圧力を発生させることができる超音波を放射可能な超音波放射素子を新たに開発した。

本発明は、上述したように、より効率よく一方向に押圧力を発生させることができる超音波を放射可能な超音波放射素子を提供することを目的とするものである。

本発明の超音波放射素子は、駆動電圧の印加によって凸形状と凹形状とに変形する板状の変形板部と、パラボラ形状で構成され、そのパラボラ形状の頂上部と変形板部とが接するように接続された振動板とを備え、振動板が、変形板部が凹形状に変形することによってパラボラ形状の頂上部側に移動した際にパラボラ形状の内側に向かって変形する構造を有し、パラボラ形状の開口側に移動した際に発生する正方向の圧力よりもパラボラ形状の頂上部側に移動した際に発生する負方向の圧力の方が小さい非線形な超音波を放射するものであることを特徴とする。

また、上記本発明の超音波放射素子においては、振動板を、放射状に延びる複数の線状部を有するフレームと、そのフレームのパラボラ形状の内側に設けられ、線状部に対応する位置にスリットが形成された花弁状フィルムとを備えたものとし、頂上部側に移動した際、花弁状フィルムの周縁とフレームとが離れて空気が流れ込むよう構成することができる。

また、振動板を、樹脂膜に対して弾性を有する複数の骨線を放射状に配置したものとし、パラボラ形状の頂上部側に移動した際、骨線がパラボラ形状の内側に向かって変形するように構成することができる。

本発明の超音波放射素子によれば、パラボラ形状の振動板を、パラボラ形状の頂上部側に移動した際にパラボラ形状の内側に向かって変形する構造を有するものとし、パラボラ形状の開口側に移動した際に発生する正方向の圧力よりもパラボラ形状の頂上部側に移動した際に発生する負方向の圧力の方が小さい非線形な超音波を放射するものとしたので、より効率よく一方向に押圧力を発生させることができる超音波を放射することができる。なお、上述したような超音波を発生する原理については、後で詳述する。

本発明の超音波放射素子の一実施形態の断面構成図 超音波放射素子における振動板の上面図 振動板を構成する花弁状フィルムとフレームの一例を示す図 振動板が下方（パラボラ形状の頂上部側）に移動した際の作用を説明するための図 振動板が下方（パラボラ形状の頂上部側）に移動した際の作用を説明するための図 従来の超音波放射素子から放射される超音波を説明するための図 図６に示す振動板がＰ１〜Ｐ６の各位置へ移動した際における超音波の音圧の波形を示す図 本発明の超音波放射素子の一実施形態から放射される超音波を説明するための図 図８に示す振動板がＰ１〜Ｐ６の各位置へ移動した際における超音波の音圧の波形を示す図 本発明の超音波放射素子における振動板のその他の実施形態を示す上面図 図１０に示す振動板の作用を説明するための図 本発明の超音波放射素子の一実施形態を用紙搬送部および用紙経路切替部に用いた印刷装置の全体概略構成を示す図 押圧部の詳細な構成および押圧部の制御系を示す図 押圧部駆動部の詳細な回路構成を示す図 各押圧部における超音波の放射開始のタイミングと放射停止のタイミングとを時系列に説明するための図 各押圧部に対して各押圧部駆動部から供給される駆動電圧波形の供給タイミングの一例を示す図 印刷用紙の種類情報と調整電圧とを対応づけたテーブルの一例を示す図 押圧部に含まれる複数の超音波放射素子の駆動方法の一例を説明するための図 ファンから放出された風を用いて印刷用紙を押圧する場合の作用を説明するための図 超音波を用いて印刷用紙を押圧する場合の作用を説明するための図 １つの搬送ローラに対して２つの押圧部を設けた例を示す図 第２の搬送経路切替部の構成およびその制御系を示す図 第１および第２の押圧部における超音波の放射開始のタイミングと放射停止のタイミングとを時系列に説明するための図 第１および第２の押圧部における超音波の放射開始のタイミングと放射停止のタイミングとを時系列に説明するための図 超音波を用いて印刷用紙を押圧して搬送経路を切り替えた場合とファンから放出された風を用いて印刷用紙を押圧して搬送経路を切り替えた場合の作用を説明するための図 押圧部を孔版原紙搬送部に適用した例を示す図 本発明の超音波放射素子の一実施形態を用いた超音波小型ポンプの断面構成図 本発明の超音波放射素子の一実施形態を用いた静電気除電装置の概略構成図 図２８に示す静電気除電装置を側方から見た図

以下、図面を参照して本発明の超音波放射素子の一実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態の超音波放射素子８１の断面構成図を示すものである。

本実施形態の超音波放射素子８１は、図１に示すように、正負の駆動電圧の供給によって凸形状と凹形状とに変形し、振動状の動きをする圧電ユニモルフ１０１と、圧電ユニモルフ１０１に設けられたパラボラ形状からなる振動板１０３と、圧電ユニモルフ１０１が固定された筐体１０４と、圧電ユニモルフ１０１に対して正負の駆動電圧を供給する駆動電圧印加端子１０２とを備えている。振動板１０３は、その頂上部が圧電ユニモルフ１０１に接するように接続されている。

圧電ユニモルフ１０１は、たとえば圧電セラミックと金属板とを重ね合せて形成されるものである。そして、正負の駆動電圧の印加によって圧電セラミックが放射状に圧縮伸長し、一方、金属板は変化しないためにバイメタルと同様な反りを発生させることができる。そして、これにより圧電ユニモルフ１０１全体が、凸形状と凹形状とに交互に繰り返して変形し、振動状の動きをする。

図２は、振動板１０３の上面図である。振動板１０３は、図２に示すように、パラボラ形状に形成されたフレーム１０３ｂ（グレーの部分）と、フレーム１０３ｂの内側に貼り合わされた花弁状フィルム１０３ａとから構成されるものである。

花弁状フィルム１０３ａは、軟らかな弾性部材から形成されるものであり、たとえばポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルムまたはスチロールフィルムなどから形成されるものである。そして、花弁状フィルム１０３ａは、図３（ａ）に示すように、円形のフィルムに対して放射状に複数のスリット１０３ｃを形成したものである。このスリット１０３ｃによって分離された１つ１つのフィルム部分１０３ｄが花弁状であるので、花弁状フィルムと呼んでいる。

フレーム１０３ｂは、図３（ｂ）に示すように、剛性を有するパラボラ形状の板に対して複数の扇状の穴１０３ｈを形成したものであり、中心部分１０３ｅと中心部分から放射状に延びる複数の線状部分１０３ｆと周縁部分１０３ｇとから構成される骨組構造である。複数の線状部分１０３ｆは、花弁状フィルム１０３ａのスリット１０３ｃよりも広い幅で形成される。

そして、図２に示すように、花弁状の各フィルム部分１０３ｄと、フレーム１０３ｂにおける穴１０３ｈとがそれぞれ対応するように重ね合わされ、花弁状フィルム１０３ａの中心部分とフレーム１０３ｂの中心部分１０３ｅのみが接着される。したがって、花弁状の各フィルム部分１０３ｄは、中心部分を除く部分については、フレーム１０３ｂに対して接したり、離れたり可能なように構成されている。

そして、本実施形態の超音波放射素子８１は、駆動電圧印加端子１０２に対して正（または負）の駆動電圧が印加された際には、図１に示すように、圧電ユニモルフ１０１が凸形状に変形し、これにより振動板１０３が上方（図１の矢印方向、パラボラ形状の開口側）に移動する。このとき花弁状フィルム１０３ａは、空気抵抗によってフレーム１０３ｂ側に押し付けられて、花弁状フィルム１０３ａとフレーム１０３ｂとが密着した状態となる。

一方、駆動電圧印加端子１０２に対して負（または正）の駆動電圧が印加された際には、図４に示すように、圧電ユニモルフ１０１が凹形状に変形し、これにより振動板１０３が下方（図４の矢印方向、パラボラ形状の頂上部側）に移動する。このとき、図４および図５に示すように、フレーム１０３ｂの穴１０３ｈから花弁状フィルム１０３ａ側に向かって空気が流れ込み、この風圧によって花弁状の各フィルム部分１０３ｄがフレーム１０３ｂから離れる。

すなわち、本実施形態の超音波放射素子８１は、正負の駆動電圧の供給によって、振動板１０３が上下に移動し、振動板１０３が上方に移動した際には、花弁状フィルム１０３ａがフレーム１０３ｂに密着し、振動板１０３が下方に移動した際には、花弁状フィルム１０３ａがフレーム１０３ｂから離れるように構成されたものである。

次に、本実施形態の超音波放射素子８１において、上述したように振動板１０３が上下に移動した際に放射される超音波について、従来の超音波放射素子から放射される超音波と比較しながら説明する。

まず、従来の超音波放射素子２００から放射される超音波について説明する。なお、ここでいう従来の超音波放射素子２００とは、上記実施形態の超音波放射素子８１とは、振動板１０３の構成のみが異なるものである。従来の超音波放射素子２００も、図６に示すように圧電ユニモルフ２０１と、圧電ユニモルフ２０１が固定された筐体２０３と、圧電ユニモルフ２０１上に設けられたパラボラ形状の振動板２０２とを備えたものであるが、従来の超音波放射素子２００の振動板２０２は、単なる１枚のパラボラ形状の板から構成されるものであり、上記実施形態の超音波放射素子８１のように振動板１０３が下方に移動した際に、空気が振動板１０３内を通過するようなものではない。

そして、従来の超音波放射素子２００において、圧電ユニモルフ２０１に対して正負の駆動電圧を供給することによって、圧電ユニモルフ２０１が凸形状と凹形状とに交互に変形し、これにより振動板２０２が、図６に示すＰ１の位置からＰ６の位置まで順次移動する。

そして、振動板２０２の移動によって超音波が放射されるが、振動板２０２がＰ１〜Ｐ６の各位置に移動したときに放射される超音波は、超音波放射伝達媒体（ここでは空気とする）の非線形特性を考慮しなければ、超音波の密波部と粗波部とはバランスして放射され、ＡＣ的な圧力波となる。

具体的には、図６に示すように、振動板２０２がＰ２の位置とＰ６の位置に移動した際には、すなわち最も上方に移動した際には、圧力の高い部分が形成され、振動板２０２がＰ４の位置に移動した際には、すなわち最も下方に移動した際には、圧力の低い部分が形成され、振動板２０２がＰ３とＰ５の位置に移動した際には、周辺媒体と同じ圧力の部分が形成される。

図７は、振動板２０２がＰ１〜Ｐ６の各位置へ移動した際における超音波の音圧の波形を示すものである。図７に示すように、従来の超音波放射素子２００が発生する超音波は、粗波部と密波部とが対象に現れるＡＣ波となる。すなわち、振動板２０２が上方に移動した際に発生する正方向の圧力と、振動板２０２が下方に移動した際に発生する負方向の圧力とが同じ線形な超音波となる。

次に、本実施形態の超音波放射素子８１から放射される超音波について説明する。

本実施形態の超音波放射素子８１においても、上述したように圧電ユニモルフ１０１に対して正負の駆動電圧を供給することによって、圧電ユニモルフ１０１が凸形状と凹形状とに交互に変形し、これにより振動板１０３が、図８に示すＰ１の位置からＰ６の位置まで順次移動する。

そして、この振動板１０３の移動によって超音波が放射されるが、本実施形態の超音波放射素子８１の場合、上述したように振動板１０３が下方に移動する際、振動板１０３の穴１０３ｈ内を空気が通過する。

したがって、振動板１０３が、図８に示すＰ１〜Ｐ６の各位置に移動したときに放射される超音波は、振動板１０３がＰ２の位置とＰ６の位置に移動した際には、すなわち最も上方に移動した際には、圧力の高い部分が形成されるが、振動板１０３がＰ４の位置に移動した際には、すなわち最も下方に移動した際には、従来の超音波放射素子２００の場合と比較して低い圧力が形成される部分が少なくなる。そして、超音波放射素子８１から放射される超音波は、弁付ピストンポンプと同様な圧力波になると同時に、さらに超音波伝達媒体の非線形特性とも相まって一方向に強い圧力を発生させる超音波となる。

図９は、振動板１０３がＰ１〜Ｐ６の各位置へ移動した際における超音波の音圧の波形を示すものである。図９に示すように、本実施形態の超音波放射素子８１の場合、振動板１０３の花弁状フィルム１０３ａが弁の働きをするので、従来の超音波放射素子２００の超音波を比較して、粗波部の圧力を高いままとして非線形にすることができるので、粗密波の密波部と粗波部との圧力が非対象な超音波を発生させることができる。すなわち、振動板１０３が上方に移動した際に発生する正方向の圧力よりも、振動板１０３が下方に移動した際に発生する負方向の圧力の方が小さい非線形な超音波であって、図９に示す圧力オフセット量が付加された一方向に強い圧力を有する超音波を発生させることができる。

また、上記実施形態の超音波放射素子８１においては、振動板１０３を花弁状フィルム１０３ａとフレーム１０３ｂとから構成し、花弁状フィルム１０３ａの各フィルム部分１０３ｄを弁として作用させるようにしたが、振動板１０３の構成としては、その他の構成を採用するようにしてもよい。

具体的には、たとえば、図１０に示すように、厚さが0.05mm〜0.1mm程度の薄いビニール樹脂からなる樹脂膜１１２に対して、６本〜８本程度の骨線１１１を放物線状に成形して放射状に配置することによってパラボラ形状の振動板１１０を構成するようにしてもよい。骨線１１１としては、たとえば細いピアノ線など弾性体から形成されたものを用いることができる。

図１０に示す振動板１１０は、傘を逆さまにしたような状態でその中心が圧電ユニモルフ１０１に接続される。そして、図１１（ａ）に示すように、圧電ユニモルフ１０１が凸形状に変形することによって振動板１１０が上方に移動した場合には、振動板１１０は、ほとんど変形せずに傘を開いたような状態のまま移動する。

一方、図１１（ｂ）に示すように、圧電ユニモルフ１０１が凹形状に変形することによって振動板１１０が下に移動した場合には、振動板１１０の樹脂膜１１２が空気抵抗を受けて骨線１１１が内側に変形し、これにより空気が樹脂膜１１２の外側に沿って上方（矢印方向）に抜ける。このように構成した場合でも、従来の超音波放射素子２００の場合と比較して、低い圧力が形成される部分を少なくすることができ、一方向に強い圧力を発生させる超音波を放射することができる。

以上が、本実施形態の超音波放射素子８１の説明である。

次に、上記実施形態の超音波放射素子８１を用いた印刷装置について詳細に説明する。本印刷装置は、印刷用紙を搬送する用紙搬送部や印刷用紙の搬送方向を切り替える搬送経路切替部に超音波放射素子を用いたことに特徴を有するものであるが、まずは、印刷装置全体の構成について説明する。図１２は、本実施形態の印刷装置１の全体の概略構成図である。

印刷装置１は、コンピュータから出力された印刷ジョブデータや原稿読取部において光電的に読み取られた読取画像データに基づいて、印刷用紙Ｐに対して印刷処理を施すものである。

印刷装置１は、インクヘッド部１０と、給紙部１１と、用紙搬送部１２と、上面搬送部１３と、第１の排紙部１４と、反転部１５と、第２の排紙部１６と、クリーニング部１７とを備えている。

インクヘッド部１０は、印刷ジョブデータや読取画像データに基づいて、印刷用紙Ｐに対してインクを吐出することによって印刷処理を施すものである。本実施形態のインクヘッド部１０は、印刷用紙Ｐの搬送方向に直交する方向に延びるライン型のインクヘッドを備えたものであり、ブラックＫ、シアンＣ、マゼンダＭ、イエローＹの各色のインクを吐出するインクヘッドを備えている。各色のインクヘッドは、印刷用紙Ｐの搬送方向に並べて配置される。

クリーニング部１７は、各色のインクヘッドに対してそれぞれ設けられ、後述する搬送ローラ２２の間に設けられるものである。クリーニング部１７は、クリーニング処理の際にインクヘッドから吐出されたインクの受け皿となったり、インクヘッドのインクの吐出面をワイプして、吐出面に付着したインクを除去したりするものである。

給紙部１１は、印刷用紙Ｐをインクヘッド部１０へ給紙するものである。給紙部１１は、印刷用紙Ｐが設置される給紙トレイ１１ａと、給紙トレイ１１ａに設置された印刷用紙Ｐを取り出すピックアップローラ１８と、ピックアップローラ１８によって取り出された印刷用紙Ｐの先端を一旦停止させて斜行補正を行った後に、所定のタイミングで印刷用紙Ｐを用紙搬送部１２に向けて搬送するレジストローラ１９と、各ローラを駆動する複数のモータ（図示省略）とを備えている。

用紙搬送部１２は、レジストローラ１９から搬送された印刷用紙Ｐを受け入れてインクヘッド部１０へ向けて搬送する一対のローラからなるニップローラ２１と、ニップローラ２１によって搬送された印刷用紙Ｐをインクヘッド部１０の上流側から下流側へ向けて搬送する搬送ローラ２２と、各搬送ローラ２２に対して印刷用紙Ｐを挟むようにして対向して設けられ、印刷用紙Ｐに対して超音波を放射することによって印刷用紙Ｐを搬送ローラ２２に対して押圧する押圧部２３と、搬送ローラ２２によって搬送された印刷用紙Ｐを上面搬送部１３の搬送経路に送り出すか、第２の排紙部１６の搬送経路に送り出すかを切り替える第１の搬送経路切替部２４と、各ローラを駆動する複数のモータ（図示省略）を備えている。

搬送ローラ２２と押圧部２３とは組として設けられ、印刷用紙Ｐの搬送方向に複数組設けられている。搬送ローラと押圧部２３の各組は、それぞれ各色のインクヘッドの間に配置されている。なお、押圧部２３および第１の搬送経路切替部２４については後で詳述する。

上面搬送部１３は、用紙搬送部１２によって搬送された印刷用紙Ｐを図１の紙面右方向から左方向へとＵターンするように搬送するものである。上面搬送部１３は、一対のローラからなる複数の上面搬送ローラ３１と、上面用紙ガイド３２と、第２の搬送経路切替部３３と、各ローラを駆動する複数のモータ（図示省略）とを備えている。

第２の搬送経路切替部３３は、上面搬送部１３の搬送経路の途中に設けられるものであり、搬送された印刷用紙Ｐの先端に対して超音波を放射することによって押圧し、これにより印刷用紙Ｐの先端を第１の排紙部１４側の搬送経路に送り出すか、反転部側１５側の搬送経路に送り出すかを切り替えるものである。第２の搬送経路切替部３３についても後で詳述する。

第１の排紙部１４は、印刷済みの印刷用紙Ｐが排紙されて積載されるものである。第１の排紙部１４は、上面搬送部１３によって搬送され、第２の搬送経路切替部３３によって先端の向きが上側に押圧された印刷用紙Ｐを案内する第１の排紙部ガイド４２と、第１の排紙部ガイド４２によって案内された印刷用紙Ｐを搬送する一対のローラからなる第１の排紙ローラ４１と、複数の第１の排紙ローラ４１によって搬送された印刷用紙Ｐが排紙されて積載される第１の排紙トレイ４３と、各ローラを駆動する複数のモータ（図示省略）とを備えている。

反転部１５は、両面印刷の際に片面印刷済みの印刷用紙Ｐを反転させてレジストローラ１９へと搬送するものである。反転部１５は、上面搬送部１３によって搬送された片面印刷済みの印刷用紙Ｐを受け入れ、その印刷用紙Ｐをスイッチバック部５２に搬送し、その後、スイッチバック部５２内の印刷用紙Ｐをレジストローラ１９に向けて搬送する一対のローラからなる反転ローラ５１と、反転ローラ５１によって一時的に印刷用紙Ｐが搬入されるスイッチバック部５２と、スイッチバック部５２に一時的に搬入された印刷用紙Ｐの先端がスイッチバック部５２から排出される際、その先端に対して超音波を放射することによって押圧し、これにより印刷用紙Ｐの先端をレジストローラ１９側の搬送経路に案内する第３の搬送経路切替部５３と、第３の搬送経路切替部５３によって先端が押圧された印刷用紙Ｐをレジストローラ１９まで案内する反転用紙ガイド５４と、反転ローラ５１を駆動するモータ（図示省略）とを備えている。

なお、上面搬送部１３から搬送された印刷用紙Ｐが反転ローラ５１により受け入れられる際には、第３の搬送経路切替部５３から超音波は放射されない。そして、上面搬送部１３から排出された印刷用紙Ｐの先端がそのまま反転ローラ５１に案内されるように、上面搬送部１３の上面用紙ガイド３２と反転ローラ５１とが配置されているものとする。また、第３の搬送経路切替部５３についても後で詳述する。

第２の排紙部１６は、用紙搬送部１２によって搬送された印刷済みの印刷用紙Ｐが排出され、積載されるものである。第２の排紙部１６は、第１の搬送経路切替部２４からの超音波の放射によって先端の向きが下側に押圧された印刷用紙Ｐを案内する第２の排紙部ガイド６１と、第２の排紙部ガイド６１によって案内された印刷用紙Ｐを搬送する第２の排紙ローラ６２と、第２の排紙ローラ６２によって搬送された印刷用紙Ｐが排紙されて積載される第２の排紙トレイ６３と、第２の排紙ローラ６２を駆動する複数のモータ（図示省略）とを備えている。

以上が、印刷装置１の装置全体の説明である。

次に、用紙搬送部１２の押圧部２３の構成およびその制御系について、図１３を参照しながら説明する。

各押圧部２３は、基板８０と、基板８０上に設けられた超音波放射素子８１と備えている。超音波放射素子８１は、基板８０上に印刷用紙Ｐの搬送方向に直交する方向に複数配列されている。この複数の超音波放射素子８１は、同一の周波数および同一の位相の超音波をそれぞれ放射するように駆動されるものである。各超音波放射素子８１は、押圧部２３の下方を通過する印刷用紙Ｐに向かって超音波を放射するものであり、この超音波の放射によって印刷用紙Ｐが搬送ローラ２２に対して押圧され、これにより印刷用紙Ｐが搬送ローラ２２と接触してその回転によって搬送される。

各押圧部２３は、用紙押圧制御部２５によって制御されるものである。用紙押圧制御部２５は、各押圧部２３を駆動制御する押圧部駆動部２６を備えている。押圧部駆動部２６は、押圧部２３の複数の超音波放射素子８１に対して駆動電圧を供給するものである。押圧部駆動部２６は、各押圧部２３に対してそれぞれ設けられており、各押圧部２３を独立して駆動制御できるように構成されている。

図１４は、押圧部駆動部２６の構成を示す回路図である。押圧部駆動部２６は、図１４に示すように、２つのインバータ回路９０，９１と、プレドライバ回路９２と、４つのスイッチ素子９３〜９６から構成されている。

インバータ回路９０には、押圧タイミング生成部２７（図１３参照）から出力された駆動信号が入力され、インバータ回路９０の出力信号がインバータ回路９１に入力される。押圧タイミング生成部２７は、周波数40kHz、デューティ比50%の矩形の波形信号を生成して出力するものであり、この波形信号がインバータ回路９０に入力される。

インバータ回路９０，９１の出力信号は、プレドライバ回路９２に入力され、プレドライバ回路９２からの出力信号が４つのスイッチ素子９３〜９６に入力される。４つのスイッチ素子９３〜９６は、プレドライバ回路９２からの出力信号に応じて、スイッチ素子９３とスイッチ素子９６とが同時にオンされ、スイッチ素子９５とスイッチ素子９４とが同時にオンされる。

そして、スイッチ素子９３〜９６には、駆動電圧調整部２８から出力された直流の調整電圧が供給されており、スイッチ素子９３およびスイッチ素子９６のオン動作と、スイッチ素子９５およびスイッチ素子９４のオン動作が交互に行われることによって、超音波放射素子８１に対して正方向の駆動電圧と負方向の駆動電圧とが交互に印加される。超音波放射素子８１は、この正負方向の駆動電圧の印加によって40kHzの超音波を放射する。押圧部２３における各超音波放射素子８１は、同じ極性同士が並列に接続されており、これにより各超音波放射素子８１からは同一周波数および同一位相の超音波が放射される。

次に、用紙搬送部１２によって印刷用紙Ｐを搬送する際の制御について、図２、図１５および図１６を参照しながら説明する。

図１５（ａ）〜（ｅ）は、各押圧部２３における超音波の放射開始のタイミングと放射停止のタイミングとを時系列に説明するための図である。図１５（ａ）〜（ｅ）の順で時間が経過しているものとする。

まず、図１５（ａ）に示すように、前に搬送されている印刷用紙Ｐ０の後端が搬送ローラ２２の中心軸位置を通過する直前において、その搬送ローラ２２に対向する押圧部２３からの超音波の放射が停止される。このように印刷用紙Ｐ０の後端が搬送ローラ２２を通過する前に超音波の放射を停止させるのは、印刷用紙Ｐ０の後端が搬送ローラ２２を通過した後まで超音波の放射を継続したのでは、印刷用紙Ｐ０の後端にたわみが生じてしまい印刷用紙Ｐ０の搬送に悪影響を及ぼす可能性があるからである。なお、印刷用紙Ｐ０の後端が搬送ローラ２２の中心軸位置を通過する直前の時点は、押圧部２３と印刷用紙Ｐ１との距離と超音波の伝搬速度とに基づいて求めることができる。

そして、図１５（ｂ）に示すように、前に搬送されている印刷用紙Ｐ０が搬送ローラ２２を抜けた後、次の印刷用紙Ｐ１の先端が搬送ローラ２２の中心軸位置に到達する前までは超音波の放射は停止され、図１５（ｃ）に示すように、次の印刷用紙Ｐ１の先端が搬送ローラ２２の中心軸位置に到達した時点以降から押圧部２３から超音波が放射され、これにより印刷用紙Ｐ１が搬送ローラ２２に押圧されてその回転により搬送される。

このように印刷用紙Ｐ１の先端が搬送ローラ２２に到達した時点以降から超音波の放射を開始させるのは、印刷用紙Ｐ１の先端が搬送ローラ２２に到達する前に超音波の放射を開始したのでは、印刷用紙Ｐ１の先端にたわみが生じてしまい印刷用紙Ｐ１の搬送に悪影響を及ぼす可能性があるからである。

次いで、図１５（ｄ）に示すように、引き続き押圧部２３から超音波が放射され、その押圧力と搬送ローラ２２の回転とによって印刷用紙Ｐ１が搬送され、図１５（ｅ）に示すように、印刷用紙Ｐ１の後端が搬送ローラ２２の中心軸位置に近づくまでは押圧部２３から超音波が放射される。そして、印刷用紙Ｐ１の後端が搬送ローラ２２の中心軸位置を通過する直前において、その搬送ローラ２２に対向する押圧部２３からの超音波の放射が停止される。

なお、本実施形態では、上述したように印刷用紙Ｐ１の先端が搬送ローラ２２の中心軸位置に到達した時点以降から超音波の放射を開始するようにしたが、たとえば押圧部２３から放射された超音波が印刷用紙Ｐ１に到達するまでの時間を考慮し、印刷用紙Ｐ１の先端が搬送ローラ２２の中心軸位置に到達した時点に超音波が印刷用紙Ｐ１の先端に到達するように超音波の放射を開始するようにしてもよい。すなわち、印刷用紙Ｐ１の先端が搬送ローラ２２の中心軸位置まで到達する直前の時点から超音波の放射を開始するようにしてもよい。印刷用紙Ｐ１の先端が搬送ローラ２２の中心軸位置まで到達する直前の時点は、押圧部２３と印刷用紙Ｐ１との距離と超音波の伝搬速度とに基づいて求めることができる。

上述したような押圧部２３からの超音波の放射開始および放射停止のタイミングは、図１３に示す用紙押圧制御部２５における押圧タイミング生成部２７によって制御される。押圧タイミング生成部２７は、上述したように、周波数40kHz、デューティ比50%の矩形の波形信号を生成して出力するものであり、この波形信号が、各押圧部駆動部２６に入力されることによって、各押圧部駆動部２６から各押圧部２３に対して正負方向の駆動電圧が供給されて超音波の放射タイミングが制御される。

そして、押圧タイミング生成部２７は、搬送方向の上流側の押圧部２３から下流側の押圧部２３の順に超音波が放射され、かつ搬送方向の上流側の押圧部２３から下流側の押圧部２３の順に超音波の放射が停止されるような波形信号を生成して各押圧部駆動部２６に出力するものである。

図１６は、各押圧部２３に対して各押圧部駆動部２６から供給される駆動電圧波形の供給タイミングの一例を示すものである。なお、図１６においては、印刷用紙Ｐの搬送方向上流側の押圧部２３から順に、押圧部２３_１、押圧部２３_２、押圧部２３_３、押圧部２３_４とし、これらの押圧部２３_１〜２３_４のそれぞれに対応する搬送ローラ２２を搬送ローラ２２_１〜２２_４とし、押圧部２３_１〜２３_４のそれぞれに駆動電圧を供給する押圧部駆動部２６を押圧部駆動部２６_１〜２６_４として示している。

図１６に示すように、押圧部駆動部２６_１は、ニップローラ２１によって搬送された印刷用紙Ｐの先端が搬送ローラ２２_１の中心軸位置に到達した後の時点Ｔ１から、印刷用紙Ｐの後端が搬送ローラ２２_１の中心軸位置を通過する直前の時点Ｔ５までの間において、押圧部２３_１に対して駆動電圧を供給する。

また、押圧部駆動部２６_２は、搬送ローラ２２_１によって搬送された印刷用紙Ｐの先端が搬送ローラ２２_２の中心軸位置に到達した後の時点Ｔ２から、印刷用紙Ｐの後端が搬送ローラ２２_２の中心軸位置を通過する直前の時点Ｔ６までの間において、押圧部２３_２に対して駆動電圧を供給する。

また、押圧部駆動部２６_３は、搬送ローラ２２_２によって搬送された印刷用紙Ｐの先端が搬送ローラ２２_３の中心軸位置に到達した後の時点Ｔ３から、印刷用紙Ｐの後端が搬送ローラ２２_３の中心軸位置を通過する直前の時点Ｔ７までの間において、押圧部２３_３に対して駆動電圧を供給する。

また、押圧部駆動部２６_４は、搬送ローラ２２_３によって搬送された印刷用紙Ｐの先端が搬送ローラ２２_４の中心軸位置に到達した後の時点Ｔ４から、印刷用紙Ｐの後端が搬送ローラ２２_４の中心軸位置を通過する直前の時点Ｔ７までの間において、押圧部２３_４に対して駆動電圧を供給する。

ここで、上述したように各押圧部駆動部２６から各押圧部２３への駆動電圧の供給タイミングは、搬送される印刷用紙Ｐの搬送位置に基づいて設定されるものである。したがって、本実施形態においては、図１３に示すように、ニップローラ２１を通過した印刷用紙Ｐの先端を検出する用紙先端検出センサ７１と、その用紙先端検出センサ７１によって検出された検出信号と、ニップローラ２１および搬送ローラ２２を駆動するローラ駆動モータ７２の回転数とに基づいて印刷用紙Ｐの搬送位置を算出する用紙搬送位置算出部７０とが設けられている。押圧タイミング生成部２７は、用紙搬送位置算出部７０において算出された印刷用紙Ｐの搬送位置に基づいて、各押圧部駆動部２６に対して波形信号を出力する。なお、本実施形態においては、上述した用紙先端検出センサ７１と用紙搬送位置算出部７０とが、搬送位置検出部に相当するものである。

また、上述したように押圧部２３から放射される超音波の印刷用紙Ｐに対する押圧力は、押圧部駆動部２６から押圧部２３に供給される駆動電圧の大きさに依存し、この駆動電圧の大きさは、図１３に示す駆動電圧調整部２８から各押圧部駆動部２６に供給される調整電圧の大きさに依存する。

そして、押圧部２３による印刷用紙Ｐに対する押圧力は、印刷用紙Ｐの厚さや腰の強さに応じて変更することが望ましい。具体的には、たとえば軽量紙のように薄くて腰の弱い印刷用紙Ｐに過大な押圧力を加えると印刷用紙Ｐのたわみが大きくなり、印字の位置精度が悪化するおそれがある。一方、表彰状のような重たい印刷用紙Ｐの場合、押圧力が少ないと搬送ローラ２２におけるスリップなどの搬送障害が発生するおそれがある。

そこで、本実施形態においては、図１３に示す用紙情報記憶部２９において、図１７に示すような印刷用紙の情報Ｐａ〜Ｐｄと駆動電圧調整部２８から出力される調整電圧Ｖ１〜Ｖ４の大きさとを対応づけたテーブルを記憶しておき、用紙押圧制御部２５が、印刷用紙の情報を取得するとともに、上記テーブルを参照し、駆動電圧調整部２８から印刷用紙の情報に対応する調整電圧を出力させるようにしてもよい。なお、印刷用紙の情報については、コンピュータから出力された印刷ジョブデータから取得するようにしてもよいし、印刷装置１に設けられたタッチパネルからなる操作パネル（図示省略）上においてユーザーが設定入力するようにしてもよい。

なお、印刷用紙の情報としては、上述したような軽量紙や厚紙などといった印刷用紙の種類の情報や、印刷用紙の厚さ情報や、印刷用紙のサイズ情報や、印刷用紙の腰の強さの情報などがある。

印刷用紙の情報が印刷用紙の厚さ情報や腰の強さの情報である場合には、たとえば、上述したように印刷用紙のたわみやスリップなどを考慮して、印刷用紙が厚いほどまたは印刷用紙の腰が強いほど調整電圧を大きくし、印刷用紙が薄いほどまたは印刷用紙の腰が弱いほど調整電圧を小さくするようにすればよい。また、印刷用紙が薄い方または腰が弱い方が搬送ローラ２２との密着度が低く、皺になり易いなどの観点から、印刷用紙が薄いほど調整電圧を小さくし、印刷用紙が厚いほどまたは腰が強いほど調整電圧を大きくするような設定としてもよい。

また、印刷用紙の情報が印刷用紙のサイズ情報である場合には、たとえば、印刷用紙のサイズが大きいほど調整電圧を大きくし、サイズが小さいほど調整電圧を小さくするようにすればよい。また、印刷用紙のサイズが小さい方が搬送ローラ２２におけるスリップが生じ易い場合には、逆に、印刷用紙のサイズが小さいほど調整電圧を大きくし、サイズが大きいほど調整電圧を小さくするにしてもよい。

また、印刷用紙の情報が、印刷用紙の種類の情報である場合にも、その印刷用紙の厚さや腰の強さに応じて調整電圧が設定される。

また、本実施形態においては、各押圧部２３に対してそれぞれ１つの押圧部駆動部２６を設けるようにしたが、たとえば、１つの押圧部２３に含まれる各超音波放射素子８１に対してそれぞれ図１４に示した押圧部駆動部２６を設け、各超音波放射素子８１からの超音波の放射を独立して制御できるようにしてもよい。そして、このように各超音波放射素子８１を独立して制御可能に構成した場合には、たとえば、上述したようなタイミングで所定の押圧部２３から超音波を放射させる際、図１８に示すように、その押圧部２３に含まれる複数の超音波放射素子８１のうち、搬送方向に直交する方向について中央に配置された超音波放射素子８１から両端側に配置された超音波放射素子８１に向かって（図１８の矢印方向に向かって）順番に超音波を放射させるようにしてもよい。

このように各超音波放射素子８１から超音波を放射させることによって、印刷用紙Ｐに対し、搬送方向に直交する方向の中央位置から両側に向かって押圧力を加えることができ、これにより印刷用紙Ｐの皺の発生を抑制することができる。

ここで、本実施形態のように、超音波放射素子８１から放射される超音波によって印刷用紙Ｐを押圧することの効果について、たとえばファンから放出された風によって印刷用紙Ｐを押圧する場合と比較して説明する。

ファンを用いて印刷用紙Ｐを押圧しようとした場合、ファンから放出される風の押圧力と印刷用紙Ｐの搬送時間との関係は、図１９（ａ）のようになる。すなわち、ファンによって発生した風を印刷用紙Ｐに対して放出した場合、ファンは風を放出および停止するまでの応答速度が比較的遅いので、風の押圧力を、印刷用紙Ｐを搬送可能なニップ圧まで上昇させるまでに比較的長い時間（左側斜線部）が必要である。また、その後、風の押圧力を、印刷用紙Ｐをたわませない程度にまで下降させるのにも比較的長い時間（右側車線部）が必要である。したがって、ファンの風による押圧によって印刷用紙Ｐを搬送した場合、ファンが動作している間に確保できる搬送時間が比較的短くなってしまう。

また、ファンから放出される風は指向性が低いため、印刷用紙Ｐに対する圧力分布が広くなってしまう。これにより、図１９（ｂ）に示すように、搬送ローラの近傍で印刷用紙のたわみが発生しやすくなり、搬送障害を招き易くなる。

一方、本実施形態のように、超音波放射素子８１を用いて印刷用紙Ｐを押圧しようとした場合、超音波放射素子８１から放射される超音波の押圧力と印刷用紙Ｐの搬送時間との関係は、図２０（ａ）のようになる。すなわち、超音波放射素子８１によって発生した超音波を印刷用紙Ｐに対して放射した場合、超音波放射素子８１は超音波を放射および停止するまでの応答速度が比較的速いので、超音波の押圧力を、印刷用紙Ｐを搬送可能なニップ圧まで上昇させるまでに比較的短い時間（左側斜線部）で済む。また、その後、超音波の押圧力を、印刷用紙Ｐをたわませない程度にまで下降させるのにも比較的短い時間（右側車線部）でよい。したがって、超音波放射素子８１の超音波による押圧によって印刷用紙Ｐを搬送した場合、超音波放射素子８１が動作している間に確保できる搬送時間を比較的長くすることができ、印刷処理の処理効率を向上させることができる。

また、超音波放射素子８１から放射される超音波は指向性が高いため、印刷用紙Ｐに対する圧力分布は狭くなる。これにより、図２０（ｂ）に示すように、搬送ローラ２２の近傍における印刷用紙Ｐのたわみを抑制することができる。

このように、ファンから放出される風ではなく、超音波放射素子８１から放射される超音波によって印刷用紙Ｐを押圧することによって、処理効率を向上させることができるとともに、印刷用紙Ｐの搬送障害を抑制することができる。

また、上記実施形態の印刷装置１においては、１つの搬送ローラ２２に対して１つの押圧部２３を設けるようにしたが、複数の押圧部２３を設けるようにしてもよい。たとえば、図２１に示すように、１つの搬送ローラ２２に対して２つの押圧部２３を設けるようにしてもよい。この場合、図２１に示すように、各押圧部２３から放射される超音波の放射方向が搬送ローラ２２の中心軸を向くように、各押圧部２３を傾けて設置することが望ましい。このように複数の押圧部２３を設けることによって、印刷用紙Ｐをより大きな圧力で押圧することができる。

以上が、用紙搬送部１２の押圧部２３の構成およびその制御系の説明である。

次に、第１の搬送経路切替部２４、第２の搬送経路切替部３３および第３の搬送経路切替部５３について詳細に説明する。まず、第２の搬送経路切替部３３について説明する。

第２の搬送経路切替部３３は、図１２に示すように、上面搬送部１３の搬送経路（第１の搬送経路）の途中に設けられるものであり、第１の排紙部１４側の搬送経路（第２の搬送経路）と反転部１５側の搬送経路（第３の搬送経路）との分岐点に設けられるものである。そして、下流側から搬送された印刷用紙Ｐに対して超音波を放射することによって押圧し、これにより印刷用紙Ｐを第１の排紙部１４側の搬送経路に送り出すか、反転部側１５側の搬送経路に送り出すかを切り替えるものである。

具体的には、第２の搬送経路切替部３３は、図２２に示すように、第１の押圧部３３ａと第２の押圧部３３ｂとを備えている。第１の押圧部３３ａと第２の押圧部３３ｂとは、第１の排紙部１４側の搬送経路と反転部１５側の搬送経路との分岐点を挟むように対向して設けられるものであり、第１の押圧部３３ａは、下方に超音波を放射するものであり、第１の押圧部３３ｂは、上方に超音波を放射するものである。

第１の押圧部３３ａと第２の押圧部３３ｂは、上述した用紙搬送部１２における押圧部２３と同じ構成であり、基板８０と、印刷用紙Ｐの搬送方向に直交する方向に配列された複数の超音波放射素子８１とを備えたものである。第１の押圧部３３ａの複数の超音波放射素子８１と第２の押圧部３３ｂの複数の超音波放射素子８１も、同一の周波数および同一の位相の超音波を放射するように駆動されるものである。

そして、第２の搬送経路切替部３３は、図２２に示す搬送経路切替制御部３５によって駆動制御されるものである。

搬送経路切替制御部３５は、第１の押圧部３３ａと第２の押圧部３３ｂをそれぞれ駆動制御する押圧部駆動部３６を備えている。押圧部駆動部３６は、第１および第２の押圧部３３ａ，３３ｂの複数の超音波放射素子８１に対して駆動電圧を供給するものである。押圧部駆動部３６は、第１の押圧部３３ａと第２の押圧部３３ｂに対してそれぞれ設けられており、第１の押圧部３３ａと第２の押圧部３３ｂとを独立して駆動制御できるように構成されている。押圧部駆動部３６の詳細な構成は、上述した用紙押圧制御部２５の押圧部駆動部２６と同様である。

また、搬送経路切替制御部３５は、搬送経路切替制御信号生成部３７を備えている。搬送経路切替制御信号生成部３７は、上述した用紙押圧制御部２５の押圧タイミング生成部２７と同様に、周波数40kHz、デューティ比50%の矩形の波形信号を生成して出力するものである。搬送経路切替制御信号生成部３７から出力された波形信号が、第１および第２の押圧部３３ａ，３３ｂに対してそれぞれ設けられた各押圧部駆動部３６に入力されることによって、各押圧部駆動部３６から第１および第２の押圧部３３ａ，３３ｂに対して正負方向の駆動電圧が供給されて超音波の放射が制御される。

また、第２の搬送経路切替部３３の上流側近傍には、搬送された印刷用紙Ｐの先端を検出する用紙先端検出センサ３４が設けられている。上述した搬送経路切替制御信号生成部３７は、用紙先端検出センサ３４によって検出された検出信号と、印刷用紙Ｐの搬送量情報とに基づくタイミングで各押圧部駆動部３６に対して波形信号を出力するものである。印刷用紙Ｐの搬送量情報とは、用紙先端検出センサ３４によって印刷用紙Ｐの先端が検出された時点からの印刷用紙Ｐの搬送量である。この印刷用紙Ｐの搬送量情報は、上面搬送ローラ３１を駆動するモータの回転数に基づいて算出されるものである。

次に、第２の搬送経路切替部３３によって印刷用紙Ｐの搬送経路を切り換える際の制御について、図２２、図２３および図２４を参照しなら説明する。

図２３（ａ）〜（ｅ）および図２４（ａ）〜（ｃ）は、第１および第２の押圧部３３ａ，３３ｂにおける超音波の放射開始のタイミングと放射停止のタイミングとを時系列に説明するための図である。図２３（ａ）〜（ｅ）、図２４（ａ）〜（ｃ）の順で時間が経過しているものとする。なお、ここでは、第１の排紙部１４側の搬送経路への切り替えと、反転部１５側への搬送経路の切り替えとを交互に行う場合について説明する。

まず、図２３（ａ）に示すように、前に搬送されている印刷用紙Ｐ０の後端が第２の搬送経路切替部３３に到達し、次の印刷用紙Ｐ１の先端が第２の搬送経路切替部３３の直前まで搬送されている時点において、第１の押圧部３３ａから超音波の放射が開始される。このとき第２の押圧部３３ｂからの超音波の放射は停止されている。

次いで、図２３（ｂ）に示すように、前に搬送されている印刷用紙Ｐ０の後端が第２の搬送経路切替部３３を通過した後、次の印刷用紙Ｐ１の先端が第２の搬送経路切替部３３まで到達した時点においては、引き続き第１の押圧部３３ａのみからの超音波の放射が継続され、これにより次の印刷用紙Ｐ１の先端が反転部１５側の搬送経路に案内され、図２３（ｃ）に示すように、引き続き第１の押圧部３３ａのみからの超音波の放射が継続されて印刷用紙Ｐ１がそのまま反転部１５側の搬送経路に案内される。

そして、図２３（ｄ）に示すように、印刷用紙Ｐ１が反転部１５側の搬送経路に予め設定された距離だけ搬送された際に、第１の押圧部３３ａからの超音波の放射が停止される。

次いで、図２３（ｅ）に示すように、搬送中の印刷用紙Ｐ１の後端が第２の搬送経路切替部３３に到達した時点において、第２の押圧部３３ｂのみから超音波の放射が開始される。このとき次の印刷用紙Ｐ２の先端が第２の搬送経路切替部３３の直前まで搬送されている。

次に、図２４（ａ）に示すように、印刷用紙Ｐ１の後端が第２の搬送経路切替部３３を通過した後、次の印刷用紙Ｐ２の先端が第２の搬送経路切替部３３まで到達した時点においては、引き続き第２の押圧部３３ｂのみからの超音波の放射が継続され、これにより次の印刷用紙Ｐ２の先端が第１の排紙部１４側の搬送経路に案内され、図２４（ｂ）に示すように、引き続き第２の押圧部３３ｂのみからの超音波の放射が継続されて印刷用紙Ｐ２がそのまま第１の排紙部１４側の搬送経路に案内される。

そして、図２４（ｃ）に示すように、印刷用紙Ｐ１が第１の排紙部１４側の搬送経路に予め設定された距離だけ搬送された際に、第２の押圧部３３ｂからの超音波の放射が停止される。以降、図２３（ａ）〜（ｅ）、図２４（ａ）〜（ｃ）の動作が繰り返される。

また、図２２に示すように、搬送経路切替制御部３５は、駆動電圧調整部３８と、用紙情報記憶部３９とを備えている。駆動電圧調整部３８は、上述した用紙押圧制御部２５における駆動電圧調整部２８と同様に、各押圧部駆動部３６に対して調整電圧を供給するものである。

また、用紙情報記憶部３９は、用紙押圧制御部２５における用紙情報記憶部２９と同様に、印刷用紙の情報と駆動電圧調整部３８から出力される調整電圧の大きさとを対応づけたテーブルが記憶されたものである。搬送経路切替制御部３５は、印刷用紙の情報を取得するとともに、上記テーブルを参照し、駆動電圧調整部３８から印刷用紙の情報に対応する調整電圧を出力させるものである。

なお、印刷用紙の情報としては、上述したように印刷用紙の厚さ情報や、印刷用紙のサイズ情報や、印刷用紙の腰の強さの情報や、印刷用紙の種類の情報などがある。印刷用紙の情報が印刷用紙の厚さ情報や腰の強さの情報である場合には、たとえば、印刷用紙が厚いほどまたは腰が強いほど調整電圧を大きくし、印刷用紙が薄いほどまたは腰が弱いほど調整電圧を小さくするようにすればよい。調整電圧の大きさとしては、超音波によって印刷用紙Ｐを押圧した際における搬送経路と印刷用紙Ｐとの摩擦力が所定値以下となるように設定することが望ましい。

また、印刷用紙の情報が印刷用紙のサイズ情報である場合には、たとえば、印刷用紙のサイズが大きいほど調整電圧を大きくし、サイズが小さいほど調整電圧を小さくするようにすればよい。

また、印刷用紙の情報が印刷用紙の種類の情報である場合には、その印刷用紙の厚さや腰の強さに応じて調整電圧を設定するようにすればよい。

次に、第１の搬送経路切替部２４について説明する。第１の搬送経路切替部２４は、上述したように搬送ローラ２２によって搬送された印刷用紙Ｐを上面搬送部１３の搬送経路に送り出すか、第２の排紙部１６の搬送経路に送り出すかを切り替えるものである。

第１の搬送経路切替部２４の構成は、第２の搬送経路切替部３３の構成と同様であり、図１に示すように、第１の押圧部２４ａと第２の押圧部２４ｂとを備えている。第１の押圧部２４ａと第２の押圧部２４ｂとは、第２の排紙部１６側の搬送経路と上面搬送部１３側の搬送経路との分岐点を挟むように対向して設けられるものであり、第１の押圧部２４ａは、下方に超音波を放射するものであり、第１の押圧部２４ｂは、上方に超音波を放射するものである。第１の押圧部２４ａおよび第２の押圧部２４ｂの構成も、上述した第１の押圧部３３ａおよび第２の押圧部３３ｂの構成と同様である。

また、第１の搬送経路切替部２４の上流側近傍にも、用紙先端検出センサ（図示省略）が設けられており、この用紙先端検出センサによって検出された検出信号と印刷用紙Ｐの搬送量情報とに基づいて、搬送経路切替制御部によって第１の押圧部２４ａと第２の押圧部２４ｂとが駆動制御される。搬送経路切替制御部は、第２の排紙部１６側の搬送経路に印刷用紙Ｐを案内する際には第１の押圧部２４ａから超音波を放射させ、上面搬送部１３側の搬送経路に印刷用紙Ｐを案内する際には第２の押圧部２４ｂから超音波を放射させるものであるが、その構成および搬送経路の切り替えの制御については、上述した搬送経路切替制御部３５と同様である。

次に、第３の搬送経路切替部５３について詳細に説明する。第３の搬送経路切替部５３は、上述したようにスイッチバック部５２に一時的に搬入された印刷用紙Ｐの先端がスイッチバック部５２から排出される際、その先端に対して超音波を放射することによって押圧し、これにより印刷用紙Ｐの先端をニップローラ２１側の搬送経路に案内するものである。

第３の搬送経路切替部５３は、図１２に示すように、反転部１５の反転ローラ５１の近傍に設けられるものであり、下方に超音波を放射するものである。第３の搬送経路切替部５３は、第１および第２の搬送経路切替部５３の２つの押圧部を１つだけにした構成であり、その構成は、上述した第１の押圧部３３ａや第１の押圧部２４ａと同様である。

また、第３の搬送経路切替部５３の上流側近傍にも、用紙先端検出センサが設けられており、この用紙先端検出センサによって検出された検出信号と印刷用紙Ｐの搬送量情報とに基づいて、搬送経路切替制御部によって第３の搬送経路切替部５３が駆動制御される。第３の搬送経路切替部５３の搬送経路切替制御部の構成は、押圧部駆動部３６が１つだけであること以外は搬送経路切替制御部３５と同様である。

第３の搬送経路切替部５３の搬送経路切替制御部の搬送経路切替制御信号生成部は、スイッチバック部５２に一時的に搬入された印刷用紙Ｐの先端が第３の搬送経路切替部５３に到達した時点において波形信号を押圧部駆動部に出力し、これにより押圧部駆動部から第３の搬送経路切替部５３に駆動電圧が出力されて超音波が放射される。

また、第３の搬送経路切替部５３についても、第１および第２の搬送経路切替部２４，３３と同様に、印刷用紙の種類に応じて駆動電圧を変更するようにしてもよい。

ここで、本実施形態のように、超音波によって印刷用紙Ｐを押圧して搬送経路を切り替えることの効果について、たとえばファンから放出された風によって印刷用紙Ｐを押圧して搬送経路を切り替える場合と比較して説明する。

ファンを用いて印刷用紙Ｐを押圧して搬送経路を切り替えた場合、ファンから放出される風は、肌理の粗い対流となり易く、印刷用紙Ｐの全幅に亘って均一な風圧を放出する風路を具現化することは極めて困難である。

したがって、図２５（ｂ）の矢印で示すような箇所において印刷用紙Ｐに皺が発生しやすい。なお、図２５（ｂ）の下図は、搬送方向に垂直な断面図である。

一方、本実施形態のように、超音波を用いて印刷用紙Ｐを押圧して搬送経路を切り替えた場合、図２５（ａ）に示すように、個々の超音波放射素子から放射された指向性の強い超音波をアレイ状に配置しているため、均一な圧力波を形成することができ、比較的軽い印刷用紙Ｐでも皺の発生を少なくすることができる。なお、図２５（ａ）の下図は、搬送方向に垂直な断面図である。

このように、ファンから放射される風ではなく、超音波によって印刷用紙Ｐを押圧することによって、印刷用紙Ｐの皺の発生を抑制することができ、搬送障害を少なくすることができる。

次に、本実施形態の印刷装置１の作用について、図１２を参照しながら説明する。

まず、コンピュータから出力された印刷ジョブデータまたは原稿読取装置から出力された読取画像データが印刷装置１によって受信され、その印刷ジョブデータまたは読取画像データを印刷するための印刷用紙Ｐの給紙が開始される。

具体的には、給紙部１１の給紙トレイ１１ａに設置された印刷用紙Ｐがピックアップローラ１８によって取り出され、レジストローラ１９まで搬送される。そして、レジストローラ１９において印刷用紙Ｐの先端を一旦停止させて斜行補正を行った後に、所定のタイミングで印刷用紙Ｐが用紙搬送部１２に向けて搬送される。

レジストローラ１９によって搬送された印刷用紙Ｐは、用紙搬送部１２のニップローラ２１によってニップされて搬送され、その後、搬送ローラ２２によってインクヘッド部１０の上流側から下流側へ向けて搬送される。

このとき、上述したように印刷用紙Ｐの搬送位置に応じて、上流側の押圧部２３から超音波が順次放射され、この超音波の放射によって印刷用紙Ｐが搬送ローラ２２に押圧されて搬送される。

そして、印刷用紙Ｐの先端が第１の搬送経路切替部２４に到達した際、第２の排紙部１６に排紙する場合には、第１の搬送経路切替部２４の第１の押圧部２４ａから超音波が放射され、これにより印刷用紙Ｐの先端の向きが下側に押圧されて第２の排紙部ガイド６１に案内される。そして、印刷済みの印刷用紙Ｐが、第２の排紙ローラ６２によって搬送されて第２の排紙トレイ６３に排紙される。

一方、印刷用紙Ｐの先端が第１の搬送経路切替部２４に到達した際、印刷済みの印刷用紙Ｐを第１の排紙部１４に排紙するか、または反転部１５で反転させて両面印刷を行う場合には、第１の搬送経路切替部２４の第２の押圧部２４ｂから超音波が放射され、これにより印刷用紙Ｐの先端の向きが上側に押圧されて上面用紙ガイド３２に案内される。そして、印刷済みの印刷用紙Ｐが、上面搬送ローラ３１によって搬送される。

そして、印刷済みの印刷用紙Ｐが、第２の搬送経路切替部３３に到達した際、その印刷済みの印刷用紙Ｐを第１の排紙部１４に排紙する場合には、第２の搬送経路切替部２４の第２の押圧部３３ｂから超音波が放射され、これにより印刷用紙Ｐの先端の向きが上側に押圧されて第１の排紙部ガイド４２に案内される。そして、印刷済みの印刷用紙Ｐが、第１の排紙ローラ４１によって搬送されて第１の排紙トレイ４３に排紙される。

一方、印刷済みの印刷用紙Ｐを反転部１５で反転させて両面印刷を行う場合には、第２の搬送経路切替部２４の第１の押圧部３３ａから超音波が放射され、これにより印刷用紙Ｐの先端の向きが下側に押圧されて反転部１５側の上面用紙ガイド３２に案内される。

そして、上面搬送ローラ３１によって搬送された印刷用紙Ｐは、そのまま反転ローラ５１に案内され、反転ローラ５１によってスイッチバック部５２に一時的に搬入される。その後、印刷用紙Ｐは、反転ローラ５１によってスイッチバック部５２から搬出されるとともに、第３の搬送経路切替部５３から下方に向けて超音波が放射され、これにより印刷用紙Ｐの先端が押圧されて反転用紙ガイド５４に案内される。そして、印刷用紙Ｐは、そのまま反転用紙ガイド５４によってレジストローラ１９まで案内され、レジストローラ１９によって斜行が補正された後に、レジストローラ１９によってニップローラ２１まで搬送され、ニップローラ２１によって用紙搬送部１２に向けて再び送り出される。このとき、印刷用紙Ｐは、反転部１５によって反転されているので、未印刷面はインクヘッド部１０側に向けられている。

そして、片面印刷済みの印刷用紙Ｐが、用紙搬送部１２によって搬送されるとともに、インクヘッド部１０によって未印刷面に印刷処理が施される。その後、両面印刷済みの印刷用紙Ｐは、第１の搬送経路切替部２４の第１の押圧部２４ａからの超音波の放射によって第２の排紙部１６に案内され、第２の排紙トレイ６３に排紙される。

また、クリーニング部１７によるインクヘッド部１０のクリーニング処理については、コンピュータまたは印刷装置１においてユーザーによって指示されたタイミングで行われる。この際、本実施形態の印刷装置１においては、図１に示すように、クリーニング部１７は、インクヘッド部１０の各インクヘッドの真下に配置されているので、クリーニング部１７の移動をともなうことなく、ユーザーの指示に応じて即座にクリーニング処理を実行することができる。

すなわち、本実施形態のように搬送ローラ２２と押圧部２３とで印刷用紙Ｐを搬送する構成ではなく、たとえば、従来のインクジェットプリンタ装置のような搬送ベルトと搬送ローラによって印刷用紙Ｐを搬送する構成の場合、インクヘッド部の直下には搬送ベルトが配置されるため、クリーニング部を配置することができない。したがって、クリーニング処理を行うために、搬送ベルトとクリーニング部とを入れ替える別の大掛かりな機構を必要とし、コストアップになるとともに、装置が大型化していた。

また、搬送ベルトに穴を開けて空気を吸引して印刷用紙を搬送する構成の場合、搬送ベルト自身も吸引方向に押圧を受けるため搬送方向の大きな損失負荷となり、大型の搬送モータが必要となっていた。また、搬送ベルトに多数の穴を設ける必要があるため耐久劣化が問題となる。

また、搬送ベルトによって印刷用紙を搬送する場合、印刷用紙の幅方向の外側に搬送ベルトが存在するため、その外側の部分にインクヘッド部から吐出されたインクが付着しないように余白を多く設定するなど、用紙上の印刷範囲を制限する必要があった。

これに対し、本実施形態の印刷装置１によれば、搬送ローラ２２と押圧部２３とで印刷用紙Ｐを搬送するので、インクヘッドの真下にクリーニング部１７を配置することができ、上述したような搬送ベルトとクリーニング部とを入れ替える機構が必要ない。したがって、コストの削減を図るとともに、装置の小型化を図ることができる。

また、搬送ローラ２２と押圧部２３とで印刷用紙Ｐを搬送する場合、搬送ベルトを吸引する方式と比べると、印刷用紙の搬送方向に負荷となる圧力は皆無なため、低トルクのモータを用いることができる。また、インクヘッドの直下にはクリーニング部１７しか存在しないため、搬送ベルトの場合のような印刷処理面の制限はなく、印刷用紙全面に対して印刷処理を施すことができる。

なお、上記説明では、搬送ベルトと搬送ローラとで印刷用紙を搬送する場合や、搬送ベルトの穴から空気を吸引することによって印刷用紙を搬送する場合の問題点について説明したが、搬送ベルトと上記実施形態の押圧部２３との組み合わせによって印刷用紙を搬送する構成を除外するものではない。搬送ベルト上に上記実施形態の押圧部２３を複数配列することによっても印刷用紙を搬送することができ、この構成でも、搬送ローラが直接印字面に触れることがないので、インクの再転写を防止することができる。

また、上記実施形態は、超音波放射素子８１を備えた押圧部２３を印刷装置１の用紙搬送部１２に適用したものであるが、押圧部２３は、その他の装置に適用するようにしてもよい。具体的には、たとえば、孔版印刷装置における孔版原紙を搬送する孔版原紙搬送部にも適用することができる。図２６は、押圧部２３を孔版原紙搬送部４００に適用したものであり、この孔版原紙搬送部４００は、孔版原紙ロールＲが設置される孔版原紙設置部４０１と、孔版原紙ローラＲから引き出された孔版原紙Ｆに対し、印刷データに基づいて穿孔を施すサーマルヘッド４０２と、サーマルヘッド４０２において穿孔が施された孔版原紙Ｆを搬送する搬送ローラ４０３とを備えている。

この孔版原紙搬送部４００においては、孔版原紙Ｆを挟むようにサーマルヘッド４０２に対向する位置に上述した押圧部２３が設けられる。そして、押圧部２３に対して駆動電圧が供給されることによって押圧部２３の超音波放射素子８１から非線形な超音波が放射され、これにより孔版原紙Ｆがサーマルヘッド４０２に対して押圧される。この押圧によってサーマルヘッド４０２に孔版原紙Ｆが密着し、適切な穿孔を施すことができる。

従来の孔版原紙搬送部は、サーマルヘッドに対向して設置されたプラテンローラによって孔版原紙を搬送するとともに、サーマルヘッドに対して孔版原紙を押圧するようにしていたが、サーマルヘッドの表面は固いガラスにて平面状に形成されており、プラテンローラとサーマルヘッドとに挟まれた孔版原紙がスリップする問題があり、特に、孔版原紙ロールＲの残量が少なくなった場合には、孔版原紙ロールＲ側の引っ張り強度が大きくなるため、スリップが生じ易くなっていた。

これに対し、上述した孔版原紙搬送部４００のように、サーマルヘッド４０２に対する孔版原紙の押圧については、非接触で押圧部２３により行い、孔版原紙の搬送については、下流に設けられた搬送ローラ４０３によって行うことによって、上述したようなスリップの問題を解消することができる。

また、上記実施形態の超音波放射素子８１は、上述したように印刷用紙Ｐを押圧するために用いられるだけでなく、その他の用途で用いるようにしてもよい。具体的には、たとえば超音波放射素子８１を超音波小型ポンプに使用するようにしてもよい。図２７（ａ），（ｂ）は、超音波放射素子８１を用いた超音波小型ポンプ３００を示す図である。超音波小型ポンプ３００は、吸入口から吸入されたインクなどの流体を一旦貯留するポンプシリンダ３０１と、そのポンプシリンダ３０１内に設けられた超音波放射素子８１とを備えている。

そして、この超音波小型ポンプ３００においては、図２７（ａ）に示すように、駆動電圧印加端子１０２に対して駆動電圧を印加することによって圧電ユニモルフ１０１を凹形状に変形させ、これにより振動板１０３を移動させる。この振動板１０３の移動によってポンプシリンダ３０１内に圧力の低い部分を形成することができるので、ポンプシリンダ３０１の吸入口からインクなどの流体を吸入することができる。

一方、図２７（ｂ）に示すように、駆動電圧印加端子１０２に対して駆動電圧を印加することによって圧電ユニモルフ１０１を凸形状に変形させ、これにより振動板１０３を移動させる。この振動板１０３の移動によってポンプシリンダ３０１内に貯留された流体に圧力をかけることができるので、ポンプシリンダ３０１の吐出口からインクなどの流体を吐出することができる。

超音波放射素子８１を用いた超音波小型ポンプ３００によれば、非線形特性を有する超音波放射素子８１を用いることによって、図２７（ａ），（ｂ）に点線で示すような従来の弁構造を設ける必要がなく、これによりシンプルで故障の少ないものとすることができる。また、インクヘッド部１０におけるインク経路中間ポンプとして使用することによって、省スペースで最短経路のパスを提供することができる。

なお、超音波放射素子８１における圧電ユニモルフ１０１の駆動電圧印加端子１０２については、ポリイミドやポリウレタンなどで被覆し、液体による腐食防止と絶縁をすることが望ましい。

また、上記実施形態の超音波放射素子８１は、静電気除電装置にも使用することができる。図２８は、超音波放射素子８１を用いた静電気除電装置５００を示す図である。また、図２９は、図２８に示す静電気除電装置５００を側方から見た図である。

静電気除電装置５００は、図２８および図２９に示すように、基板８０と、基板８０上に設けられた複数の超音波放射素子８１と、複数の超音波放射素子８１の上方に配置された除電ブラシ８３とを備えている。

除電ブラシ８３は、複数の針状導体８３ａが、印刷用紙Ｐの搬送方向に直交する方向に複数配列されたものである。除電ブラシ８３は接地されており、帯電した印刷用紙Ｐとの間でコロナ放電を発生する位置に配置されたものである。

本実施形態の超音波放射素子８１は、基板８０上に印刷用紙Ｐの搬送方向に直交する方向に複数配列されている。この複数の超音波放射素子８１も、同一の周波数および同一の位相の超音波をそれぞれ放射するように駆動されるものである。

各超音波放射素子８１は、用紙ガイド５０１により案内され、ニップローラ５０２によって搬送される印刷用紙Ｐに向かって超音波を放射するものであり、この超音波の放射によって針状導体８３ａにおいて発生したイオンの印刷用紙Ｐへの移動を促進することができる。そして、除電ブラシ８３の針状導体８３ａにおいて発生したイオンが、帯電した印刷用紙Ｐに到達することによって静電気が除電される。

静電気除電装置５００は、図２８に示す超音波放射制御部５０４によって制御されるものである。超音波放射制御部５０４は、静電気除電装置５００の各超音波放射素子８１を駆動制御する放射素子駆動部５０５を備えている。放射素子駆動部５０５は、各超音波放射素子８１に対して駆動電圧を供給するものである。放射素子駆動部５０５の詳細な構成は、図１４に示す押圧部駆動部２６と同様である。

ただし、図１３に示す押圧部駆動部２６から出力される駆動電圧の大きさと放射素子駆動部５０５から出力される駆動電圧の大きさは異なるものである。すなわち、押圧部駆動部２６から出力される駆動電圧は、押圧部２３から放射される超音波によって印刷用紙Ｐが充分に押圧される程度の大きさに設定される。これに対し、放射素子駆動部５０５から出力される駆動電圧は、コロナ放電によって発生したイオンを移動可能な程度の超音波が超音波放射素子８１から放射される程度の大きさでよく、印刷用紙Ｐの搬送に対しては影響を及ぼさない程度の大きさに設定される。すなわち、押圧部駆動部２６から出力される駆動電圧よりも放射素子駆動部５０５から出力される駆動電圧の方が小さく設定される。

また、超音波放射制御部５０４における駆動電圧調整部５０７は、図１３に示す駆動電圧調整部２８と同様に、放射素子駆動部５０５に対して調整電圧を供給するものである。

また、超音波放射制御部５０４における気流制御部５０６は、図１３に示す押圧タイミング生成部２７と同様に、放射素子駆動部５０５に対して超音波放射素子８１の駆動電圧の周波数およびデューティ比に応じた波形信号を出力するものである。気流制御部５０６は、静電気除電装置５００上を印刷用紙Ｐが通過する際に、超音波放射素子８１から超音波が放射されるようなタイミングで波形信号を出力するものである。

また、図２８に示す静電気除電装置５００においては、上述したように超音波放射素子８１から超音波を放射させて気流を発生させることによって除電効果を促進することができるが、たとえば印刷用紙Ｐの腰が弱い場合には、この気流によって印刷用紙Ｐが舞い上がってしまい用紙搬送障害を発生するおそれがある。

したがって、駆動電圧調整部５０７から放射素子駆動部５０５に供給される調整電圧は、印刷用紙の情報に応じて変更することが望ましい。図２８に示す用紙情報記憶部５０８は、図１３に示す用紙情報記憶部２９と同様に、印刷用紙の情報と駆動電圧調整部５０７から出力される調整電圧の大きさとを対応づけたテーブルが記憶されたものである。

超音波放射制御部５０４は、印刷用紙の情報を取得するとともに、上記テーブルを参照し、駆動電圧調整部５０５から印刷用紙の情報に対応する調整電圧を出力させることができる。なお、印刷用紙の情報については、コンピュータから出力された印刷ジョブデータから取得するようにしてもよいし、印刷装置に設けられたタッチパネルからなる操作パネル（図示省略）上においてユーザーが設定入力するようにしてもよい。

また、印刷用紙の情報としては、軽量紙や厚紙などといった印刷用紙の種類の情報や、印刷用紙の厚さ情報や、印刷用紙のサイズ情報や、印刷用紙の腰の強さの情報などがある。

印刷用紙の情報が印刷用紙の厚さ情報や腰の強さの情報である場合には、印刷用紙が厚いほどまたは印刷用紙の腰が強いほど調整電圧を大きくし、印刷用紙が薄いほどまたは印刷用紙の腰が弱いほど調整電圧を小さくするようにすればよい。

また、印刷用紙の情報が印刷用紙のサイズ情報である場合には、たとえば、印刷用紙のサイズが大きいほど調整電圧を大きくし、サイズが小さいほど調整電圧を小さくするようにすればよい。

また、印刷用紙の情報が、印刷用紙の種類の情報である場合にも、その印刷用紙の厚さや腰の強さに応じて調整電圧が設定される。

１ 印刷装置
１０ インクヘッド部
１１ 給紙部
１３ 上面搬送部
１４ 排紙部
１５ 反転部
１６ 排紙部
２３ 押圧部
２４ 第１の搬送経路切替部
３３ 第２の搬送経路切替部
３５ 第３の搬送経路切替制御部
８０ 基板
８１ 超音波放射素子
１０１ 圧電ユニモルフ
１０２ 駆動電圧印加端子
１０３ 振動板
１０３ａ 花弁状フィルム
１０３ｂ フレーム
１０３ｃ スリット
１０３ｄ フィルム部分
１０３ｆ 線状部分
１０３ｈ 穴
１０４ 筐体
１１０ 振動板
１１１ 骨線
１１２ 樹脂膜
３００ 超音波小型ポンプ
３０１ ポンプシリンダ
４００ 孔版原紙搬送部
４０２ サーマルヘッド
５００ 静電気除電装置

Claims (3)

1. 駆動電圧の印加によって凸形状と凹形状とに変形する板状の変形板部と、
   パラボラ形状で構成され、該パラボラ形状の頂上部と前記変形板部とが接するように接続された振動板とを備え、
   前記振動板が、前記変形板部が凹形状に変形することによって前記パラボラ形状の頂上部側に移動した際に前記パラボラ形状の内側に向かって変形する構造を有し、前記パラボラ形状の開口側に移動した際に発生する正方向の圧力よりも前記パラボラ形状の頂上部側に移動した際に発生する負方向の圧力の方が小さい非線形な超音波を放射するものであることを特徴とする超音波放射素子。
2. 前記振動板が、放射状に延びる複数の線状部を有するフレームと、該フレームのパラボラ形状の内側に設けられ、前記線状部に対応する位置にスリットが形成された花弁状フィルムとを備えたものであり、前記頂上部側に移動した際、前記花弁状フィルムの周縁と前記フレームとが離れて空気が流れ込むよう構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の超音波放射素子。
3. 前記振動板が、樹脂膜に対して弾性を有する複数の骨線を放射状に配置したものであり、前記パラボラ形状の頂上部側に移動した際、前記骨線が前記パラボラ形状の内側に向かって変形するように構成されたものであることを特徴とする請求項１記載の超音波放射素子。