JPH07116147A - Ultrasonic apparatus for detecing fingerprints - Google Patents

Ultrasonic apparatus for detecing fingerprints

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JPH07116147A
JPH07116147A JP5287734A JP28773493A JPH07116147A JP H07116147 A JPH07116147 A JP H07116147A JP 5287734 A JP5287734 A JP 5287734A JP 28773493 A JP28773493 A JP 28773493A JP H07116147 A JPH07116147 A JP H07116147A
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Japan
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piezoelectric vibrator
paper
ultrasonic
terminal
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Koji Toda
耕司 戸田
Michiko Takamori
美智子 高森
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Abstract

PURPOSE:To detect fingerprints by atomizing a solution with elastic vibration generated by an ultrasonic exciter, spraying the mist on the surface of an object to form a thin film of a substance contained in the mist on the surface, and reacting substances contained in fingerprints on the surface with the substance contained in the mist. CONSTITUTION:When a piece of paper is fed from an inlet, the paper width is measured by a sensor 4, and rotating supports 3 support the paper according to the width and feed the paper toward an outlet. A solution of ninhydrine is sprayed uniformly on both sides of the paper by an atomizing device 1 to form a thin film of ninhydrine. The paper sprayed with the solution passes between air blowers 2 and fed toward the outlet. If there are fingerprints on the paper, coloring is observed due to the reaction with ninhydrine. Thus the structure is simple and can be driven with a low electric power consumption.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【産業上の利用分野】本発明は、超音波励振器により発
生させた弾性振動により溶液を霧化し、その霧を物体の
表面に噴霧し、前記霧に含まれる物質から成る薄膜を前
記表面に形成し、前記霧に含まれる物質と前記表面に付
着している指紋に含まれる物質とを反応させることによ
り前記指紋を検出する超音波指紋検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to atomizing a solution by elastic vibration generated by an ultrasonic exciter, spraying the mist onto the surface of an object, and depositing a thin film of a substance contained in the mist on the surface. The present invention relates to an ultrasonic fingerprint detection device that detects a fingerprint by forming a substance contained in the fog and a substance contained in a fingerprint attached to the surface to react with each other.

【従来の技術】紙などに付着した指紋を検出するための
従来の方法として、ニンヒドリンを塗布する方法が一般
に用いられている。これは人体の汗に含まれるアミノ酸
がニンヒドリンと反応して紫色に変色することを利用し
たものである。新聞紙、リポート用紙または上質紙など
の紙(ここでは普通紙と呼ぶ)に付着した指紋を検出す
る場合には、たとえばアセトンなどの有機溶剤を溶媒と
する0.5%ニンヒドリン溶液に指紋の付着した普通紙
を浸すか、あるいは普通紙にその溶液をハケで塗るなど
の手順を経て、普通紙に充分な量の溶液を染み込ませ、
その後、加熱処理を施すことによって反応を完結させて
いた。この方法の利点は指紋がにじまずにくっきりと検
出できることにある。しかしながら、普通紙に油性ボー
ルペンなどで文字が書かれていた場合には、有機溶媒に
よって指紋の検出に悪影響が出るばかりでなく、筆跡鑑
定などの指紋以外に得られるべき有力な情報にも損傷を
与えることになる。また、感熱紙などの紙の場合には有
機溶媒や熱による変質が生じ、表面がすぐに黒っぽく変
色してしまうことから、指紋の検出が困難であった。こ
のように、従来の方法では感熱紙などの紙の場合には指
紋の検出が困難で、また、普通紙の場合には筆跡鑑定な
どの指紋以外に得られるべき有力な情報に損傷を与える
ことがあった。さらに、有機溶媒を用いていることから
環境汚染への影響や火災の危険性を伴った。
2. Description of the Related Art As a conventional method for detecting a fingerprint attached to paper or the like, a method of applying ninhydrin is generally used. This utilizes the fact that amino acids contained in human sweat react with ninhydrin to turn purple. When detecting fingerprints attached to paper such as newspaper, report paper, or high-quality paper (referred to as plain paper here), fingerprints are attached to a 0.5% ninhydrin solution using an organic solvent such as acetone as a solvent. Soak the plain paper with a solution of sufficient amount by dipping the plain paper or applying the solution to the plain paper with a brush.
Then, the reaction was completed by applying a heat treatment. The advantage of this method is that fingerprints can be detected clearly without bleeding. However, when characters are written on plain paper with an oil-based ballpoint pen, etc., the organic solvent not only adversely affects the detection of fingerprints, but also damages the powerful information that should be obtained other than fingerprints such as handwriting verification. Will be given. Further, in the case of paper such as thermal paper, alteration due to an organic solvent or heat occurs, and the surface of the paper is immediately turned blackish, which makes it difficult to detect fingerprints. In this way, it is difficult to detect fingerprints in the case of paper such as thermal paper by the conventional method, and in the case of plain paper, it damages powerful information that should be obtained other than fingerprints such as handwriting verification. was there. Furthermore, since organic solvents are used, there is a risk of environmental pollution and fire.

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は普通紙
または感熱紙のような特殊な紙について、ニンヒドリン
溶液を超音波振動により霧状にすることにより、それら
の紙に付着した指紋を効率よく検出することができ、低
消費電力、低電圧駆動が可能で、小型軽量で構造が簡単
な超音波指紋検出装置を提供することにある。
The object of the present invention is to efficiently print fingerprints attached to special papers such as plain paper or thermal paper by atomizing a ninhydrin solution by ultrasonic vibration. An object of the present invention is to provide an ultrasonic fingerprint detection device that can be well detected, can be driven with low power consumption and low voltage, and can be small, lightweight, and simple in structure.

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の超音波
指紋検出装置は、圧電振動子に多数の微小な貫通孔を有
する振動板を固着してなるN個の超音波励振器Ui(i
=1,2,……,N)により発生させた弾性振動により
溶液を霧化し、その霧を物体の表面に噴霧し、前記霧に
含まれる物質から成る薄膜を前記表面に形成し、前記霧
に含まれる物質と前記表面に付着している指紋に含まれ
る物質とを反応させることにより前記指紋を検出する超
音波指紋検出装置において、前記薄膜を前記表面に形成
する手段は前記薄膜の膜厚を制御する手段および前記反
応を促進させる手段を含み、前記膜厚制御手段は前記霧
の粒径および前記霧の量を制御する手段を含み、前記反
応促進手段は前記霧が噴霧された前記表面を乾燥、加湿
または加熱する手段を含み、前記圧電振動子は圧電磁
器、電極PおよびQから成り、前記電極PおよびQは前
記圧電磁器の厚さ方向に垂直な両端面のそれぞれに形成
されており、前記電極Pは1組のすだれ状電極で成り、
該すだれ状電極の2つの端子TP1およびTP2のうちの一
方の端子TP1と電極Qにおける端子TQとの間に前記圧
電振動子の共振周波数とほぼ等しい周波数の電圧を印加
することにより、前記超音波励振器を駆動する回路が備
えてあり、前記駆動回路は、直流電源と前記端子TP1
の間に接続されている昇圧用のコイルと、出力電圧端子
が前記端子TP1に接続され入力電圧端子が前記端子TP2
に接続されることにより前記端子TP2に現われる圧電気
を帰還電圧として受けるトランジスタとを備え、前記駆
動回路は、前記トランジスタを増幅素子とし前記超音波
励振器を共振回路とする発振回路を構成し、前記圧電振
動子の共振周波数は、該圧電振動子と前記振動板との複
合体における共振周波数にほぼ等しいことを特徴とす
る。請求項2に記載の超音波指紋検出装置は、前記圧電
振動子が長さと幅の寸法比が1に近くしかも1に等しく
ない矩形状の板または3辺のうちの2辺の寸法比が1に
近くしかも1に等しくない矩形状の角柱であって、前記
振動板は前記圧電振動子の前記電極PまたはQを有する
少なくとも一つの端面上に一体的に連なって固着されて
いることを特徴とする。請求項3に記載の超音波指紋検
出装置は、前記溶液が約0.5〜5%のニンヒドリン溶
液で成り、該ニンヒドリン溶液の溶媒がアセトン、n−
ヘキサンその他の有機溶媒または水で成ることを特徴と
する。請求項4に記載の超音波指紋検出装置は、前記物
体が新聞紙、感熱紙、上質紙その他の紙で成ることを特
徴とする。請求項5に記載の超音波指紋検出装置は、前
記振動板に前記溶液を供給する手段が前記超音波励振器
を支持する支持具と、前記溶液を収容する貯液室と、多
数の貫通孔を有する吸液能力の大きい物質から成り前記
溶液を吸収する保液材とを備え、前記支持具は前記複合
体を固定物に対し所定位置に保持し、前記支持具のうち
少なくとも前記超音波励振器に接触する部分は前記圧電
振動子に比べて音響インピーダンスが低い発泡スチロー
ルその他の物質から成り、前記振動板は常時または間欠
的に前記保液材と接触して、前記保液材に吸収されてい
る前記溶液を霧化することを特徴とする。請求項6に記
載の超音波指紋検出装置は、前記溶液供給手段が前記貯
液室から前記振動板に前記溶液を供給するためのチュー
ブを備えることを特徴とする。
An ultrasonic fingerprint detecting apparatus according to a first aspect of the invention is an ultrasonic fingerprint detecting apparatus U i in which a vibration plate having a large number of minute through holes is fixed to a piezoelectric vibrator. (I
= 1, 2, ..., N), the solution is atomized by the elastic vibration generated, and the mist is sprayed on the surface of the object to form a thin film of the substance contained in the mist on the surface. In the ultrasonic fingerprint detecting device for detecting the fingerprint by reacting the substance contained in the surface with the substance contained in the fingerprint attached to the surface, the means for forming the thin film on the surface is a film thickness of the thin film. And a means for promoting the reaction, the film thickness control means includes means for controlling the particle size of the mist and the amount of the mist, and the reaction promoting means includes the surface on which the mist is sprayed. And a means for drying, humidifying, or heating the piezoelectric vibrator, which comprises a piezoelectric ceramic and electrodes P and Q. The electrodes P and Q are formed on both end surfaces of the piezoelectric ceramic perpendicular to the thickness direction. And the above P comprises a set of interdigital electrodes,
By applying a frequency substantially equal to the voltage and the resonance frequency of the piezoelectric vibrator between the terminal T Q at terminal T P1 and the electrode Q of one of the two terminals T P1 and T P2 of the interdigital electrodes , A circuit for driving the ultrasonic exciter is provided, wherein the drive circuit comprises a step-up coil connected between a DC power source and the terminal T P1 , and an output voltage terminal at the terminal T P1 . The connected input voltage terminal is the terminal T P2
A transistor that receives the piezoelectricity appearing at the terminal T P2 as a feedback voltage by being connected to the drive circuit, and the drive circuit constitutes an oscillation circuit using the transistor as an amplification element and the ultrasonic exciter as a resonance circuit. The resonance frequency of the piezoelectric vibrator is substantially equal to the resonance frequency of the composite of the piezoelectric vibrator and the vibration plate. The ultrasonic fingerprint detecting apparatus according to claim 2, wherein the piezoelectric vibrator has a rectangular plate whose length-width dimension ratio is close to 1 and is not equal to 1 or 2 sides out of 3 sides. Is a rectangular prism that is not close to 1 and is not equal to 1, and the vibrating plate is integrally fixed to at least one end surface of the piezoelectric vibrator having the electrode P or Q. To do. The ultrasonic fingerprint detecting device according to claim 3, wherein the solution is a ninhydrin solution of about 0.5 to 5%, and the solvent of the ninhydrin solution is acetone and n-.
It is characterized by comprising hexane or other organic solvent or water. The ultrasonic fingerprint detecting apparatus according to claim 4 is characterized in that the object is made of newspaper, thermal paper, high-quality paper or other paper. The ultrasonic fingerprint detecting device according to claim 5, wherein a means for supplying the solution to the diaphragm supports the ultrasonic exciter, a liquid storage chamber for containing the solution, and a plurality of through holes. And a liquid-retaining material that absorbs the solution, the support holding the complex in a predetermined position with respect to a fixed object, and at least the ultrasonic excitation of the support. The portion that comes into contact with the container is made of expanded polystyrene or other material having a lower acoustic impedance than the piezoelectric vibrator, and the diaphragm is constantly or intermittently contacted with the liquid retaining material and is absorbed by the liquid retaining material. The solution is atomized. The ultrasonic fingerprint detecting apparatus according to claim 6 is characterized in that the solution supply means includes a tube for supplying the solution from the liquid storage chamber to the diaphragm.

【作用】本発明の超音波指紋検出装置は超音波励振器に
より発生させた弾性振動により溶液を霧化して物体の表
面に噴霧し、その霧に含まれる物質から成る薄膜をその
表面に形成し、霧に含まれる物質と表面に付着している
指紋に含まれる物質とを反応させることにより指紋を検
出するものである。本発明の超音波指紋検出装置は霧を
発生させるための超音波励振器を備えるとともに、薄膜
の膜厚を制御する手段、反応を促進させる手段および超
音波励振器を駆動する回路を備えている。このような簡
単な構造を有することにより、装置の小型化、軽量化が
可能である。本発明の超音波指紋検出装置の駆動時、圧
電振動子には圧電振動子と振動板との複合体の共振周波
数にほぼ等しい周波数を有する電気信号が印加され圧電
振動子は励振される。圧電振動子の励振は振動板を振動
させるので、振動板に供給された溶液は振動板に設けら
れている穴を通して霧化される。穴を通しての霧化は粒
子の微小性、均一性を促し、しかも霧化効率を増大させ
ることができる。また、霧化効率が高いことから多量の
霧化が低消費電力で実現でき、自励式駆動が可能で電池
での駆動も容易なことから温度などの環境変化に対応し
うる形で低消費電力での駆動が可能となる。圧電振動子
は圧電磁器、電極PおよびQから成り、電極PおよびQ
は圧電磁器の厚さ方向に垂直な両端面のそれぞれに形成
されている。このとき、電極Pが1組のすだれ状電極で
成る構造が採用され、このすだれ状電極の2つの端子T
P1およびTP2のうちの一方の端子TP1と電極Qにおける
端子TQとの間に圧電振動子の共振周波数とほぼ等しい
周波数の電圧を印加することにより、超音波励振器が駆
動され、圧電振動子が励振される。このような簡単な構
造の圧電振動子の採用により、超音波指紋検出装置の小
型化が可能となるばかりでなく、霧化効率の向上をもた
らし、さらに、自励式駆動が可能となることから低消費
電力で低電圧での駆動が可能となる。超音波励振器を駆
動するための回路には、直流電源と端子TP1との間に昇
圧用のコイルが接続されている。また、出力電圧端子が
端子TP1に接続され入力電圧端子が端子TP2に接続され
たトランジスタを備えている。このトランジスタは端子
P2に現われる圧電気を帰還電圧として受けるためのも
のである。このようにして、超音波励振器の駆動回路
は、トランジスタを増幅素子とし超音波励振器を共振回
路とする発振回路を構成しており、圧電振動子の共振周
波数に周波数を自動的に追尾できるようにしている。そ
のうえ、コイルの逆起電圧を利用した回路を備えること
により、電源電圧より高い電圧で圧電振動子を駆動でき
るようにしている。この逆起電圧回路はコイルの特性を
利用することで高電圧を発生させるもので、トランスの
使用と比較して価格、重量および容積の点で有利であ
る。また、回路構成が簡単で小型であり、電源効率及び
周波数特性が良い等の特徴をもたらすことができる。図
13は3端子方式の自励回路のブロック図を示してい
る。3端子方式とは、圧電振動子との接続のために3つ
の端子を有し、各端子を互いに独立した目的に利用する
方式である。圧電振動子の片側の電極は電圧を印加する
ドライブ電極Dと、増幅器に電力の一部をフィードバッ
クするためのフィードバック電極Fに分割されており、
もう一方の電極はグランド電極Gとして接地されてい
る。本発明の超音波指紋検出装置では圧電振動子におけ
る電極Pが1組のすだれ状電極で成り、このすだれ状電
極がD電極およびF電極に相当し、端子TP1およびTP2
がそれぞれD電極およびF電極に設けられた端子に相当
する。また、電極Qがグランド電極Gに相当する。圧電
振動子の厚さが薄い場合にも、本発明が示すようにすだ
れ状電極を用いれば自励発振駆動が可能である。図13
におけるこの方式は、パワーアンプで180°だけ位相
のシフトをするから、圧電振動子のD電極とF電極間で
位相が180°シフトする周波数で自励発振する。圧電
振動子として長さと幅の寸法比が1に近くしかも1に等
しくない矩形状の板または3辺のうちの2辺の寸法比が
1に近くしかも1に等しくない矩形状の角柱を採用する
ことにより、圧電振動子と振動板との複合体の結合振動
が増強され、霧化効率が促進される。また、振動板が圧
電振動子の電極PまたはQを有する少なくとも一つの端
面上に一体的に連なって固着されていることにより、振
動板は圧電振動子と振動板との接合部を固定端とする片
持ち梁の形で振動する。従って、振動板に供給された液
体はその弾性振動により霧化され、その振動板に垂直な
上方に向けて霧として効率よく放散される。振動板に溶
液を供給する手段は、超音波励振器を支持する支持具
と、溶液を収容する貯液室と、多数の貫通孔を有する吸
液能力の大きい物質から成る保液材とを備える。保液材
は貯液室から溶液を吸い上げその溶液を振動板に供給す
る。支持具は圧電振動子と振動板との複合体を固定物に
対し所定位置に保持している。この際、支持具と超音波
励振器との接触面積をできるだけ少なくする方が望まし
いが、支持具のうち少なくとも超音波励振器に接触する
部分として発泡スチロール等のような圧電振動子に比べ
て音響インピーダンスが低い物質を採用することによ
り、圧電振動子の励振が支持具自身や固定物または溶液
中に伝搬し散失されるのを抑制でき、効率良く振動板を
振動させることができるので、霧化効率を増大させるこ
とができる。このようにして、振動板が常時または間欠
的に保液材と接触することにより、その保液材に吸収さ
れている溶液を効率よく霧化することが可能となる。さ
らに、溶液を供給する手段が、貯液室から振動板に溶液
を供給するためのチューブを備えることにより、保液材
を用いなくても溶液を振動板に供給することが可能とな
る。霧化する溶液が約0.5〜5%のニンヒドリン溶液
で成ることにより、指紋の検出にニンヒドリン反応を利
用することができる。これは人体の汗に含まれるアミノ
酸がニンヒドリンと反応して紫色に着色することを利用
したものである。本発明の超音波指紋検出装置ではアセ
トンなどの有機溶剤を溶媒とするニンヒドリン溶液また
は水を溶媒とするニンヒドリン溶液を霧化し、その霧を
紙などの表面に噴霧してニンヒドリン薄膜をその紙の表
面に形成する。この際、薄膜の膜厚を制御する手段が霧
の粒径および霧の量を制御する手段を含むことにより、
極微小な粒径を有する多量の霧を発生させることが可能
となる。また、反応を促進させる手段がニンヒドリン溶
液噴霧後の紙の表面を乾燥したり、加熱したり、加湿し
ながら加熱乾燥させたりするなどの手段を含むことによ
り、その紙の表面に付着している指紋に含まれるアミノ
酸とニンヒドリンとの反応を完結させることができる。
このようにして、指紋の検出が可能となる。しかも、本
発明の超音波指紋検出装置ではニンヒドリン水溶液を用
いて指紋の検出をすることが可能で、有機溶媒を用いる
ことなく指紋を検出することができる。従って、感熱紙
のような特殊な紙に対しても利用でき、また、環境汚染
問題や火災の危険性も排除でき、人体に与える悪影響も
排除できる。さらに、装置の構造が簡単で自動化が可能
であることから、作業環境の大幅な改善をもたらすこと
ができる。
The ultrasonic fingerprint detecting apparatus of the present invention atomizes the solution by the elastic vibration generated by the ultrasonic exciter and sprays it on the surface of the object, and forms a thin film of the substance contained in the mist on the surface. The fingerprint is detected by reacting the substance contained in the fog with the substance contained in the fingerprint attached to the surface. The ultrasonic fingerprint detection apparatus of the present invention includes an ultrasonic wave exciter for generating fog, and means for controlling the film thickness of a thin film, means for promoting a reaction, and a circuit for driving the ultrasonic wave exciter. . By having such a simple structure, it is possible to reduce the size and weight of the device. When the ultrasonic fingerprint detecting device of the present invention is driven, an electric signal having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the composite of the piezoelectric vibrator and the diaphragm is applied to the piezoelectric vibrator, and the piezoelectric vibrator is excited. The excitation of the piezoelectric vibrator vibrates the diaphragm, so that the solution supplied to the diaphragm is atomized through the holes provided in the diaphragm. Atomization through the holes promotes fineness and uniformity of the particles, and can increase atomization efficiency. In addition, since the atomization efficiency is high, a large amount of atomization can be realized with low power consumption, self-excited driving is possible, and it is easy to drive with a battery, so it can respond to environmental changes such as temperature and low power consumption. Can be driven. The piezoelectric vibrator is composed of a piezoelectric ceramic, electrodes P and Q, and electrodes P and Q.
Are formed on both end surfaces of the piezoelectric ceramic which are perpendicular to the thickness direction. At this time, a structure in which the electrode P is composed of a pair of interdigital electrodes is adopted, and two terminals T of the interdigital electrode are adopted.
By applying a frequency substantially equal to the voltage and the resonance frequency of the piezoelectric vibrator between the terminal T Q at one terminal T P1 and the electrode Q of the P1 and T P2, ultrasonic exciter is driven, the piezoelectric The oscillator is excited. By adopting the piezoelectric vibrator with such a simple structure, not only can the ultrasonic fingerprint detecting device be downsized, but also the atomization efficiency can be improved, and further, the self-excited driving can be performed, so that the low vibration can be achieved. It is possible to drive at low voltage with power consumption. In the circuit for driving the ultrasonic exciter, a boosting coil is connected between the DC power supply and the terminal T P1 . It also comprises a transistor whose output voltage terminal is connected to terminal T P1 and whose input voltage terminal is connected to terminal T P2 . This transistor is for receiving the piezoelectricity appearing at the terminal T P2 as a feedback voltage. In this way, the drive circuit of the ultrasonic exciter constitutes an oscillation circuit in which the transistor is an amplification element and the ultrasonic exciter is a resonance circuit, and the frequency can be automatically tracked to the resonance frequency of the piezoelectric vibrator. I am trying. In addition, by providing a circuit using the counter electromotive voltage of the coil, the piezoelectric vibrator can be driven at a voltage higher than the power supply voltage. This counter electromotive voltage circuit generates a high voltage by utilizing the characteristics of the coil, and is advantageous in terms of price, weight and volume as compared with the use of a transformer. Further, it is possible to bring about features such as a simple circuit configuration and a small size, and good power supply efficiency and frequency characteristics. FIG. 13 shows a block diagram of a three-terminal system self-exciting circuit. The three-terminal system has three terminals for connection with the piezoelectric vibrator, and each terminal is used for the purpose of being independent of each other. An electrode on one side of the piezoelectric vibrator is divided into a drive electrode D for applying a voltage and a feedback electrode F for feeding back a part of electric power to an amplifier,
The other electrode is grounded as a ground electrode G. In the ultrasonic fingerprint detecting apparatus of the present invention, the electrode P in the piezoelectric vibrator is composed of one set of interdigital electrodes, and the interdigital electrodes correspond to the D electrode and the F electrode, and the terminals T P1 and T P2.
Correspond to the terminals provided on the D electrode and the F electrode, respectively. The electrode Q corresponds to the ground electrode G. Even when the piezoelectric vibrator is thin, self-excited oscillation driving can be performed by using the interdigital transducer as shown in the present invention. FIG.
In this method, since the phase is shifted by 180 ° by the power amplifier, self-excited oscillation occurs at the frequency at which the phase is shifted by 180 ° between the D electrode and the F electrode of the piezoelectric vibrator. As the piezoelectric vibrator, a rectangular plate having a length-width dimension ratio close to 1 and not equal to 1 or a rectangular prism having a dimension ratio of two sides out of three sides close to 1 and not equal to 1 is adopted. As a result, the combined vibration of the composite of the piezoelectric vibrator and the vibration plate is enhanced, and the atomization efficiency is promoted. Further, since the vibration plate is integrally and continuously fixed to at least one end surface having the electrode P or Q of the piezoelectric vibrator, the vibration plate serves as a fixed end at the joint between the piezoelectric vibrator and the vibration plate. It vibrates in the form of a cantilever. Therefore, the liquid supplied to the vibrating plate is atomized by the elastic vibration, and is efficiently dissipated as a mist toward the upper side perpendicular to the vibrating plate. The means for supplying the solution to the vibrating plate includes a support for supporting the ultrasonic exciter, a liquid storage chamber for storing the solution, and a liquid retaining material having a large number of through holes and having a large liquid absorption ability. . The liquid retaining material sucks the solution from the liquid storage chamber and supplies the solution to the diaphragm. The support holds the composite body of the piezoelectric vibrator and the vibration plate at a predetermined position with respect to the fixed object. At this time, it is desirable to reduce the contact area between the support and the ultrasonic exciter as much as possible, but at least the portion of the support that contacts the ultrasonic exciter has a higher acoustic impedance than a piezoelectric vibrator such as Styrofoam. By adopting a substance with low vibration, it is possible to prevent the excitation of the piezoelectric vibrator from being dissipated by propagating in the support itself, the fixed object, or the solution, and to vibrate the diaphragm efficiently. Can be increased. In this way, the vibrating plate constantly or intermittently contacts the liquid retaining material, whereby the solution absorbed in the liquid retaining material can be efficiently atomized. Further, since the means for supplying the solution is provided with the tube for supplying the solution from the liquid storage chamber to the diaphragm, the solution can be supplied to the diaphragm without using the liquid retaining material. The ninhydrin reaction can be used to detect fingerprints because the atomized solution is composed of about 0.5 to 5% ninhydrin solution. This utilizes the fact that amino acids contained in human sweat react with ninhydrin to give a purple coloration. In the ultrasonic fingerprint detection apparatus of the present invention, a ninhydrin solution having an organic solvent such as acetone as a solvent or a ninhydrin solution having water as a solvent is atomized, and the mist is sprayed onto a surface of paper or the like to form a ninhydrin thin film on the surface of the paper. To form. At this time, since the means for controlling the film thickness of the thin film includes means for controlling the fog particle diameter and the fog amount,
It is possible to generate a large amount of fog having a very small particle size. Further, the means for accelerating the reaction includes a means for drying, heating, or heating and drying while humidifying the surface of the paper after spraying the ninhydrin solution, so that the paper is attached to the surface of the paper. The reaction between the amino acid contained in the fingerprint and ninhydrin can be completed.
In this way, the fingerprint can be detected. Moreover, the ultrasonic fingerprint detection device of the present invention can detect fingerprints using an aqueous ninhydrin solution, and can detect fingerprints without using an organic solvent. Therefore, it can be applied to a special paper such as a thermal paper, and the problem of environmental pollution and the risk of fire can be eliminated, and the adverse effect on the human body can be eliminated. Further, the structure of the device is simple and can be automated, which can bring about a great improvement in the working environment.

【実施例】図1は本発明の超音波指紋検出装置の一実施
例を示す断面図である。本実施例は霧化デバイス1、送
風器2、回転支持具3、センサ4および自励式の駆動回
路5から成る。但し図1では、駆動回路5は省いて描か
れている。また、回転支持具3は入口から挿入され出口
から放出される紙の進行方向に対し垂直な方向にそれぞ
れ2組ずつ設けられていて、挿入された紙の両脇を押さ
える。超音波指紋検出装置の駆動時、紙を入口から挿入
するとセンサ4によって紙の幅が測られ、その幅に応じ
て回転支持具3は紙の両脇の必要最少部分を押さえるよ
うにセットされる。それぞれの組の回転支持具3は矢印
の方向に回転し、装置の入口から挿入された紙は回転支
持具3によって順に出口方向へ送られる。4つの霧化デ
バイス1のうちの2つは装置の入口付近において紙の上
部と下部にそれぞれ配置され、残りの2つは装置の中央
部付近において紙の上部と下部にそれぞれ配置されてい
る。ニンヒドリンの0.5%水溶液が入口付近の2つの
霧化デバイス1によって紙の表裏に均一に噴霧され、少
し距離をおいてから中央部付近の2つの霧化デバイス1
によって再度噴霧され、紙の表裏にはニンヒドリンの薄
膜が形成される。送風器2は常温の風だけでなく温風や
高温水蒸気を紙に吹き付けることができるようになって
おり、溶液が噴霧された後の紙はこのような送風器2の
間を通過し、出口へと送られる。このようにして、一連
の操作が自動化されている。もしも紙に指紋が付着して
いた場合にはニンヒドリン反応による着色が見られる。
なお、装置の天井部分またはその他の部分に排気口を設
けその排気口から装置内の排気を回収し、その排気から
ニンヒドリンまたはニンヒドリン溶液を回収して再び霧
化デバイス1に供給するシステムを備えることも可能で
ある。このようなシステムを導入することにより、ニン
ヒドリンを外部に漏らすことなく、しかも無駄なく使用
することができる。従って、環境汚染問題や人体に与え
る悪影響も排除でき、作業環境の大幅な改善をもたらす
ことができる。図2は図1の超音波指紋検出装置の内部
を示す部分斜視図である。紙の下部に位置する霧化デバ
イス1は本実施例では横に4つ並べられ、紙全体にまん
べんなく霧が噴霧されるようになっている。1組の回転
支持具3は2つの回転体6から成り、2つの回転体6が
紙を挟み回転することにより隣の回転支持具3に紙を引
き渡す。このようにして、霧化動作の終了した紙は送風
器2へと送られる。図3は霧化デバイス1とその周辺の
一実施例を示す断面図である。霧化デバイス1は圧電振
動子7および振動板8から成り、振動板8は圧電振動子
7の一方の端面に圧電振動子7と一体的に連なって固着
されている。霧化デバイス1は支持具9によって支持さ
れている。振動板8の一方の端面には保液材10の一方
の端部が接触していて、保液材10のもう一方の端部か
ら吸い上げられた溶液は振動板8の前記一方の端面に供
給され、振動板8のもう一方の端面から霧化される。図
4は圧電振動子7および振動板8の平面図である。圧電
振動子7は圧電磁器11、電極Q(図4では描かれてい
ない)およびすだれ状電極Pから成る。圧電磁器11は
矩形板状のTDK72A材(製品名)で成り、その長さ
は17mm、幅は20mm、厚さは1mmである。圧電
磁器11の分極軸の方向は厚さ方向に一致しており、こ
の厚さ方向に垂直な両端面のそれぞれに電極Qおよびす
だれ状電極Pが形成されている。電極Qはアルミニウム
薄膜で成り、圧電磁器11の一方の端面のほぼ全域を覆
っている。すだれ状電極Pはアルミニウム薄膜で成り、
6対の電極指を有するもので、電極周期長は2mm、電
極交叉幅は4.8mmである。電極Qには端子TQが取
り付けられ、すだれ状電極Pには端子TP1およびTP2
取り付けられている。振動板8はニッケル製で、長さ2
3mm、幅20mm、厚さ0.05mmである。振動板
8は一方の端面の長さ方向の端部において長さ2mm、
幅20mmの接合領域を有し、該接合領域は電極Qを介
して圧電振動子7に固着されている。図5は振動板8を
板面に垂直な平面で切断したときの部分拡大断面図であ
る。振動板8にはその厚さ方向に貫通する微細な多数の
孔12が設けられている。図5では孔12の縦断面形状
および寸法が示されている。孔12の形状はすり鉢状
で、等しいピッチで配列されており、一方の開口面積は
他方の開口面積より大きい。開口面積が大きい方を入口
側としその直径は0.1mmで、開口面積が小さい方を
出口側としその直径は0.01mmである。図6は振動
板8の部分拡大平面図である。但し、振動板8を孔12
の出口側から見たときのもので、孔12の形状、配列お
よび寸法が示されている。図3の霧化デバイス1の駆動
時、圧電振動子7と振動板8との複合体の共振周波数に
ほぼ等しい周波数を有する電気信号を端子TP1を介して
圧電振動子7に入力すると、圧電振動子7に圧電的に振
動が励振される。振動板8を圧電振動子7の一方の端面
上に一体的に連なって固着させる構造を採用しているこ
とから、圧電振動子7の振動に伴って振動板8は圧電振
動子7との接合領域を固定端とする片持ち梁の形で振動
される。この振動は屈曲振動であり液体の霧化に有効に
機能する。支持具9の圧電振動子7との接触部は圧電振
動子7に比べて音響インピーダンスが低い発泡スチロー
ル等で成り、圧電振動子7からの超音波が支持具9自身
に伝搬し散失されるのを防いでいる。保液材10は圧電
振動子7に比べて音響インピーダンスが低くしかも吸液
能力が大きいスポンジ等で成り、圧電振動子7からの超
音波が保液材10を介して溶液中に伝搬し散失するのを
防いでいる。このようにして、振動板8は効率良く振動
される。振動板8の振動に伴い、保液材10によって吸
い上げられた溶液は毛細管現象により孔12に導かれ
る。溶液が孔12を通過するとき、孔12における溶液
の通過面積はその入口側から出口側に向けて減少するか
ら、溶液は孔12によって絞り作用を受け、微小でかつ
均一な粒子となって振動板8の上部に流出し、効率良く
霧化される。図7は駆動回路5の一実施例を示す構成図
である。図7においてM、FおよびGはそれぞれ主電極
M、帰還電極Fおよびグランド電極Gを示し、主電極M
および帰還電極Fが1組のすだれ状電極Pに対応し、グ
ランド電極Gが電極Qに対応している。端子TP1および
P2はそれぞれ主電極Mおよび帰還電極Fに設けられ、
端子TQはグランド電極Gに設けられている。端子TP1
を介して圧電振動子7に電圧を引加することにより圧電
振動子7に励振された振動は、その大部分が振動板8に
伝搬され、残部がその振動に応じて圧電振動子7に引加
された電圧とは逆相の電圧として端子TP2から出力され
る。この動作の繰り返しによって正帰還の自励発振が生
じる。つまり、複合体の共振周波数にほぼ等しい周波数
を有する電気信号が雰囲気温度の変化に追随して安定し
て圧電振動子7に供給される。このようにして、常に自
らの最適の発振状態を維持することを可能にしている。
従って、他励駆動の際に問題となる発熱等により複合体
の共振周波数が偏移して発振条件が悪くなるという問題
点が解決される。また、1つのコイルL1、1つのトラ
ンジスタTr、2つの抵抗R1およびR2、および1つの
ダイオードDという極く少ない部品で回路を構成するこ
とが可能である。しかも、部品点数が少ないにもかかわ
らず、直流電源を利用することができ電力効率もよいこ
とから、電源の小型化対応を可能にしている。図7の駆
動回路5に直流電源からたとえば0〜10Vの直流電圧
を印加すると、コイルL1 の値を調整することにより、
主電極Mに最大で約60Vp-p の交流電圧を印加させる
ことができる。このとき帰還電極Fから約1Vp-p の電
気信号が取り出される。このようにして、駆動回路5で
は直流電源電圧の約6倍の交流電圧を圧電振動子7に印
加することが可能である。図3の霧化デバイス1におい
ては6V以上の直流電圧を主電極Mに印加することによ
り霧化動作が確認できた。霧の粒子は極微小でしかも均
一であった。図3の霧化デバイス1によれば、長時間に
わたり極微小の霧を安定に霧化できる。図8は圧電振動
子7と振動板8との複合体における主電極Mとグランド
電極Gとの間のアドミタンスの振幅と周波数との関係を
示す特性図である。アドミタンスは周波数がほぼ94.
1kHzのときにピークを示し、このピークの近傍で最
大霧化量が得られた。図9は図8におけるアドミタンス
の位相と周波数との関係を示す特性図である。位相が零
のときの周波数が共振周波数を示すことから、共振周波
数のうちの1つがほぼ94.1kHzであることがわか
る。また、この94.1kHzの共振周波数は圧電振動
子7単体の共振周波数とほぼ一致していることが確認さ
れた。図10は圧電振動子7と振動板8との複合体にお
ける共振周波数付近でのサセプタンスとコンダクタンス
との関係を示す特性図、すなわち共振周波数付近でのア
ドミタンスサークルを示す図である。サセプタンスが零
のときのコンダクタンスの最大値は94.2kHzで起
こり、この値は圧電振動子7と振動板8との複合体にお
ける共振周波数とほぼ一致している。図11は上質紙に
おいて検出された指紋を示す。送風器2からは温熱水蒸
気を吹き付けた。アセトンを溶媒として用いなくても、
水溶液でもほぼ同等なレベルでの検出が可能であること
が確認された。同時に、本発明の超音波指紋検出装置を
用いれば極めて少量の溶液の使用でよいことから、作業
環境の大幅な改善につながることがわかる。図12は感
熱紙において検出された指紋を示す。送風器2からは常
温の風を送風した。感熱紙の指紋検出がニンヒドリン水
溶液の霧化工程を採用することにより可能であることが
確認された。
1 is a sectional view showing an embodiment of an ultrasonic fingerprint detecting apparatus of the present invention. This embodiment comprises an atomizing device 1, a blower 2, a rotary support 3, a sensor 4 and a self-excited drive circuit 5. However, in FIG. 1, the drive circuit 5 is omitted. Further, two sets of the rotation support tools 3 are provided in a direction perpendicular to the traveling direction of the paper inserted from the entrance and discharged from the exit, and press the both sides of the inserted paper. When the ultrasonic fingerprint detecting device is driven, when the paper is inserted from the entrance, the width of the paper is measured by the sensor 4, and the rotation support tool 3 is set so as to hold the minimum necessary portions on both sides of the paper according to the width. . The rotary supports 3 of each set rotate in the direction of the arrow, and the paper inserted from the entrance of the apparatus is sequentially sent by the rotary supports 3 toward the exit. Two of the four atomizing devices 1 are located near the entrance of the device at the top and bottom of the paper, respectively, and the other two are located near the center of the device at the top and bottom of the paper, respectively. A 0.5% aqueous solution of ninhydrin is uniformly sprayed on the front and back of the paper by the two atomizing devices 1 near the inlet, and after a short distance, the two atomizing devices 1 near the center.
Is sprayed again, and a thin film of ninhydrin is formed on the front and back of the paper. The blower 2 can blow not only normal-temperature air but also warm air and high-temperature steam onto the paper, and the paper after the solution is sprayed passes between the air blowers 2 as described above and the outlet. Sent to. In this way, a series of operations is automated. If fingerprints are attached to the paper, coloring due to the ninhydrin reaction is seen.
It should be noted that an exhaust port is provided in the ceiling part or other part of the device, and a system for collecting exhaust gas in the device from the exhaust port, collecting ninhydrin or a ninhydrin solution from the exhaust gas, and supplying the system to the atomization device 1 again Is also possible. By introducing such a system, ninhydrin can be used without being leaked to the outside and without waste. Therefore, the problem of environmental pollution and the adverse effect on the human body can be eliminated, and the working environment can be greatly improved. FIG. 2 is a partial perspective view showing the inside of the ultrasonic fingerprint detecting apparatus of FIG. In this embodiment, four atomizing devices 1 located at the bottom of the paper are arranged side by side so that the entire paper is sprayed with mist. One set of rotary support 3 is composed of two rotary bodies 6, and when the two rotary bodies 6 sandwich and rotate the paper, the paper is delivered to the adjacent rotary support 3. In this way, the paper for which the atomization operation has been completed is sent to the blower 2. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the atomizing device 1 and its periphery. The atomizing device 1 is composed of a piezoelectric vibrator 7 and a vibration plate 8, and the vibration plate 8 is fixed to one end surface of the piezoelectric vibrator 7 so as to be integrally connected to the piezoelectric vibrator 7. The atomization device 1 is supported by a support 9. One end of the liquid retaining material 10 is in contact with one end surface of the diaphragm 8, and the solution sucked from the other end of the liquid retaining material 10 is supplied to the one end surface of the diaphragm 8. And is atomized from the other end surface of the diaphragm 8. FIG. 4 is a plan view of the piezoelectric vibrator 7 and the diaphragm 8. The piezoelectric vibrator 7 is composed of a piezoelectric ceramic 11, an electrode Q (not shown in FIG. 4) and a comb-shaped electrode P. The piezoelectric ceramic 11 is made of a rectangular plate-shaped TDK72A material (product name), and has a length of 17 mm, a width of 20 mm, and a thickness of 1 mm. The direction of the polarization axis of the piezoelectric ceramic 11 coincides with the thickness direction, and the electrodes Q and the interdigital electrodes P are formed on both end surfaces perpendicular to the thickness direction. The electrode Q is made of an aluminum thin film and covers almost the entire one end surface of the piezoelectric ceramic 11. The interdigital electrode P is made of an aluminum thin film,
It has 6 pairs of electrode fingers, the electrode period length is 2 mm, and the electrode crossing width is 4.8 mm. A terminal T Q is attached to the electrode Q, and terminals T P1 and T P2 are attached to the interdigital electrode P. The diaphragm 8 is made of nickel and has a length of 2
The width is 3 mm, the width is 20 mm, and the thickness is 0.05 mm. The vibration plate 8 has a length of 2 mm at one end face in the length direction,
The bonding area has a width of 20 mm, and the bonding area is fixed to the piezoelectric vibrator 7 via the electrode Q. FIG. 5 is a partially enlarged sectional view of the diaphragm 8 taken along a plane perpendicular to the plate surface. The diaphragm 8 is provided with a large number of fine holes 12 penetrating in its thickness direction. In FIG. 5, the vertical cross-sectional shape and dimensions of the hole 12 are shown. The holes 12 have a mortar shape and are arranged at equal pitches. One opening area is larger than the other opening area. The larger opening area is the inlet side and its diameter is 0.1 mm, and the smaller opening area is the outlet side, and its diameter is 0.01 mm. FIG. 6 is a partially enlarged plan view of the diaphragm 8. However, the diaphragm 8 is provided with holes 12
The shape, arrangement and dimensions of the holes 12 are shown as viewed from the outlet side of the. When the atomizing device 1 of FIG. 3 is driven, when an electric signal having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the composite of the piezoelectric vibrator 7 and the diaphragm 8 is input to the piezoelectric vibrator 7 via the terminal T P1 , the piezoelectric vibrator 7 Vibration is piezoelectrically excited in the vibrator 7. Since the vibrating plate 8 has a structure in which the vibrating plate 8 is integrally connected and fixed to one end surface of the piezoelectric vibrator 7, the vibrating plate 8 is bonded to the piezoelectric vibrator 7 as the piezoelectric vibrator 7 vibrates. It is vibrated in the form of a cantilever whose fixed end is the area. This vibration is bending vibration and effectively functions to atomize the liquid. The contact portion of the support tool 9 with the piezoelectric vibrator 7 is made of expanded polystyrene or the like having a lower acoustic impedance than the piezoelectric vibrator 7, so that ultrasonic waves from the piezoelectric vibrator 7 propagate to the support tool 9 itself and are lost. It is preventing. The liquid-retaining material 10 is made of sponge or the like having a lower acoustic impedance and a larger liquid-absorbing ability than the piezoelectric vibrator 7, and ultrasonic waves from the piezoelectric vibrator 7 propagate through the liquid-retaining material 10 into the solution and dissipate. To prevent it. In this way, the diaphragm 8 is efficiently vibrated. With the vibration of the diaphragm 8, the solution sucked up by the liquid retaining material 10 is guided to the hole 12 by the capillary phenomenon. When the solution passes through the holes 12, the passing area of the solution in the holes 12 decreases from the inlet side to the outlet side, so that the solution is subjected to the squeezing action by the holes 12 and vibrates as fine and uniform particles. It flows out to the upper part of the plate 8 and is efficiently atomized. FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the drive circuit 5. In FIG. 7, M, F, and G denote the main electrode M, the return electrode F, and the ground electrode G, respectively.
The return electrode F corresponds to a pair of interdigital electrodes P, and the ground electrode G corresponds to the electrode Q. Terminals T P1 and T P2 are provided on the main electrode M and the return electrode F, respectively,
The terminal T Q is provided on the ground electrode G. Terminal T P1
Most of the vibration excited in the piezoelectric vibrator 7 by applying a voltage to the piezoelectric vibrator 7 via the electromagnetic wave is propagated to the diaphragm 8 and the rest is applied to the piezoelectric vibrator 7 according to the vibration. It is output from the terminal T P2 as a voltage having a phase opposite to the applied voltage. By repeating this operation, positive feedback self-excited oscillation occurs. That is, an electric signal having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the composite body is stably supplied to the piezoelectric vibrator 7 following the change in ambient temperature. In this way, it is possible to always maintain its own optimum oscillation state.
Therefore, the problem that the resonance frequency of the composite is deviated due to heat generation or the like, which is a problem during the separately-excited driving, and the oscillation condition is deteriorated, is solved. In addition, it is possible to configure the circuit with a very small number of components such as one coil L 1 , one transistor Tr , two resistors R 1 and R 2 , and one diode D. Moreover, even though the number of parts is small, a DC power supply can be used and power efficiency is high, which enables downsizing of the power supply. When a direct current voltage of, for example, 0 to 10 V is applied to the drive circuit 5 of FIG. 7 by adjusting the value of the coil L 1 ,
An alternating voltage of about 60 V pp at maximum can be applied to the main electrode M. At this time, an electric signal of about 1 V pp is taken out from the feedback electrode F. In this way, the drive circuit 5 can apply an AC voltage, which is about 6 times the DC power supply voltage, to the piezoelectric vibrator 7. In the atomizing device 1 of FIG. 3, the atomizing operation was confirmed by applying a DC voltage of 6 V or more to the main electrode M. The fog particles were extremely small and uniform. According to the atomizing device 1 of FIG. 3, it is possible to stably atomize a very small amount of fog over a long period of time. FIG. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the amplitude and frequency of the admittance between the main electrode M and the ground electrode G in the composite body of the piezoelectric vibrator 7 and the diaphragm 8. The admittance has a frequency of approximately 94.
A peak was shown at 1 kHz, and the maximum atomization amount was obtained in the vicinity of this peak. FIG. 9 is a characteristic diagram showing the relationship between the phase and frequency of the admittance in FIG. Since the frequency when the phase is zero indicates the resonance frequency, it can be seen that one of the resonance frequencies is approximately 94.1 kHz. Further, it was confirmed that the resonance frequency of 94.1 kHz substantially matches the resonance frequency of the piezoelectric vibrator 7 alone. FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the susceptance and the conductance in the vicinity of the resonance frequency in the composite of the piezoelectric vibrator 7 and the diaphragm 8, that is, the diagram showing the admittance circle in the vicinity of the resonance frequency. The maximum value of the conductance when the susceptance is zero occurs at 94.2 kHz, and this value almost coincides with the resonance frequency in the composite body of the piezoelectric vibrator 7 and the diaphragm 8. FIG. 11 shows a fingerprint detected on the fine paper. Hot steam was blown from the blower 2. Without using acetone as a solvent
It was confirmed that the detection can be performed at almost the same level even in an aqueous solution. At the same time, it can be seen that the use of the ultrasonic fingerprint detection device of the present invention requires a very small amount of the solution, which leads to a great improvement in the working environment. FIG. 12 shows a fingerprint detected on the thermal paper. A blower at room temperature was blown from the blower 2. It was confirmed that fingerprint detection on thermal paper was possible by adopting the atomization process of ninhydrin aqueous solution.

【発明の効果】本発明の超音波指紋検出装置によれば、
圧電振動子と振動板との複合体の共振周波数にほぼ等し
い周波数を有する交流信号を圧電振動子に印加すること
により圧電振動子が振動する。この圧電振動子の振動は
振動板を振動させるので、振動板に指紋検出に必要な物
質を含む溶液を供給することにより溶液を霧化すること
ができる。この際、振動板には微細な多数の孔が設けら
れていることから、振動板に供給された溶液はその孔を
通して霧化される。孔を通しての霧化は粒子の微小性、
均一性を促し、しかも霧化効率を増大させることができ
る。その上、孔の一方の開口面積が他方の開口面積より
大きい構造を採用すれば、その大きい方の開口を入口側
とし小さい方を出口側とすることにより、孔の溶液通過
面積が入口側から出口側に向けて減少する。従って、溶
液が孔を通過するときに絞り作用を受ける。その結果、
粒子の径がさらに微小、均一になる。従って、指紋の付
着した物体の表面にこのような霧を噴霧することによ
り、物体の表面には溶液に含まれる前記物質の薄膜が形
成される。前記物質と指紋の成分とが反応することによ
り指紋の検出が可能になる。本発明の超音波指紋検出装
置は霧を発生させるための超音波励振器の他、薄膜の膜
厚制御手段、反応促進手段および超音波励振器駆動回路
を備えている。反応促進手段としては温熱水蒸気を溶液
噴霧後の紙に吹き付ける手段などが含まれる。薄膜の膜
厚制御手段としては圧電振動子に印加する電圧を制御す
る手段などが含まれる。このようにして、一連の操作の
自動化が可能となる。霧化する溶液として約0.5〜5
%のニンヒドリン溶液を採用することにより、指紋の検
出にニンヒドリン反応を利用することができる。ニンヒ
ドリン溶液の溶媒としてはアセトンなどの有機溶剤また
は水を利用することが可能である。このようなニンヒド
リン溶液を霧化し、その霧を紙などの表面に噴霧してニ
ンヒドリン薄膜をその紙の表面に形成する際、薄膜の膜
厚制御手段が霧の粒径および霧の量を制御する手段を含
むことにより、極微小な粒径を有する多量の霧を発生さ
せることが可能となる。また、反応促進手段がニンヒド
リン溶液噴霧後の紙の表面を乾燥したり、加熱したり、
加湿しながら加熱乾燥させたりするなどの手段を含むこ
とにより、ニンヒドリン反応を完結させることができ
る。このようにして、指紋の検出が可能となる。しか
も、本発明の超音波指紋検出装置ではニンヒドリン水溶
液を用いて指紋検出をすることが可能で、有機溶媒を用
いることなく指紋を検出することができる。従って、感
熱紙のような特殊な紙に対しても利用でき、また、環境
汚染問題や火災の危険性も排除でき、人体に与える悪影
響も排除できる。さらに、装置の構造が簡単で自動化が
可能であることから、作業環境の改善をもたらすことが
できる。圧電振動子として圧電磁器と、その圧電磁器の
厚さ方向に垂直な両端面にそれぞれ形成されている電極
P並びにQから成る簡単な構造を採用することにより、
装置を小型化できしかも高い効率で液体を霧化すること
ができ低消費電力での駆動が可能となる。また、電極P
としてすだれ状電極を使用することにより、圧電振動子
の厚さが薄い場合にも自励式駆動が可能となる。従っ
て、温度などの環境変化に対応しうる形での低消費電
力、低電圧での駆動が可能となる。圧電振動子として長
さと幅の寸法比が1に近くしかも1に等しくない矩形状
の板または3辺のうちの2辺の寸法比が1に近くしかも
1に等しくない矩形状の角柱を採用することにより、圧
電振動子と振動板との複合体の結合振動が増強され、霧
化効率が促進される。また、振動板を圧電振動子の少な
くとも一方の端面上に一体的に連なって固着させる構造
を採用することにより、振動板は圧電振動子との接合部
を固定端とする形で振動するから、振動板に供給された
液体はその弾性振動により霧化され振動板の上方に向け
て霧として放散される。 圧電振動子と振動板との複合体
における共振周波数が圧電振動子単体の共振周波数とほ
ぼ等しくなるような構造を採用することにより、圧電振
動子と振動板との複合体の結合振動が増強するから霧の
発生量はさらに増加する。超音波励振器の駆動回路に
は、直流電源と端子TP1との間に接続された昇圧用のコ
イルと、出力電圧端子が端子TP1に接続され入力電圧端
子が端子TP2に接続されたトランジスタが含まれてお
り、このトランジスタを増幅素子とし超音波励振器を共
振回路とする発振回路が構成されている。このようにし
て、圧電振動子の共振周波数に周波数を自動的に追尾で
きるようにしている。そのうえ、コイルの逆起電圧を利
用した回路が備えられていることにより、電源電圧より
高い電圧で圧電振動子を駆動することができる。この逆
起電圧回路は回路構成が簡単で小型であり、電源効率及
び周波数特性が良い。振動板に液体を供給する手段が、
超音波励振器を支持する支持具と、液体を収容する貯液
室と、多数の貫通孔を有する吸液能力の大きい物質から
成る保液材とを備えることにより、長時間にわたり安定
な霧化を実現することができる。また、液体を供給する
手段が、貯液室から振動板に液体を供給するためのチュ
ーブを備えることにより、保液材を用いなくても液体を
振動板に供給することが可能となる。支持具や保液材な
どの超音波励振器に直接接触するものの表面は、圧電振
動子の振動がその表面や液体中に伝搬しにくいような材
質が採用されている。このようにして、効率良く振動板
が振動されるので効率よく液体を霧化することが可能と
なる。
According to the ultrasonic fingerprint detecting apparatus of the present invention,
Approximately equal to the resonance frequency of the composite of the piezoelectric vibrator and the diaphragm.
Applying an AC signal with a certain frequency to the piezoelectric vibrator
This causes the piezoelectric vibrator to vibrate. The vibration of this piezoelectric vibrator
Since the vibrating plate vibrates, the vibrating plate must have the necessary objects for fingerprint detection.
Atomizing a solution by supplying a solution containing the quality
You can At this time, the diaphragm should be provided with many fine holes.
Therefore, the solution supplied to the vibrating plate
It is atomized through. Atomization through the holes is the fineness of the particles,
Can promote homogeneity and yet increase atomization efficiency
It In addition, the opening area of one of the holes is
If you use a large structure, the larger opening
By setting the smaller one as the outlet side, the solution passing through the hole
The area decreases from the inlet side to the outlet side. Therefore,
When the liquid passes through the hole, it is subjected to the throttling action. as a result,
The diameter of the particles becomes even finer and more uniform. Therefore, the fingerprint
By spraying such a mist on the surface of the worn object
A thin film of the substance contained in the solution is formed on the surface of the object.
Is made. When the substance reacts with the fingerprint component,
The fingerprint can be detected. Ultrasonic fingerprint detection device of the present invention
In addition to an ultrasonic exciter for generating fog, a thin film
Thickness control means, reaction promoting means, and ultrasonic exciter drive circuit
Is equipped with. Hot steam is used as a solution to accelerate the reaction.
It includes means for spraying the paper after spraying. Thin film
The thickness control means controls the voltage applied to the piezoelectric vibrator.
Means, etc. are included. In this way, a series of operations
Automation is possible. About 0.5 to 5 as a solution to be atomized
% Ninhydrin solution to detect fingerprints
The ninhydrin reaction can be used for output. Ninhi
As the solvent for the drin solution, an organic solvent such as acetone or
Can use water. Ninhide like this
Atomize the phosphorus solution and spray the mist onto a surface such as paper.
When forming a thin film of nhydrin on the surface of the paper, the thin film
The thickness control means includes means for controlling the fog particle size and the fog amount.
This creates a large amount of fog with a very small particle size.
It becomes possible. Also, the reaction promoting means is ninhydr
Dry or heat the surface of the paper after spraying the phosphorus solution,
This includes means such as heating and drying while humidifying.
And can complete the ninhydrin reaction
It In this way, the fingerprint can be detected. Only
Also, in the ultrasonic fingerprint detection device of the present invention, ninhydrin aqueous solution is used.
It is possible to detect fingerprints using a liquid and use an organic solvent.
The fingerprint can be detected without being present. Therefore, the feeling
It can be used for special paper such as hot paper,
It also eliminates pollution problems and fire hazards, and has a negative impact on the human body.
The sound can be eliminated. Furthermore, the structure of the device is simple and can be automated.
Because it is possible, it can bring about an improvement in the working environment.
it can. As a piezoelectric vibrator, a piezoelectric ceramic and its piezoelectric ceramic
Electrodes formed on both end faces perpendicular to the thickness direction
By adopting a simple structure consisting of P and Q,
Atomization of liquid with high efficiency, which can downsize the device.
It is possible to drive with low power consumption. Also, the electrode P
Piezoelectric vibrator by using the interdigital transducer as
Even if the thickness is small, self-excited driving is possible. Obey
Low power consumption in a form that can respond to environmental changes such as temperature.
Driving with low power and low voltage is possible. Long as a piezoelectric vibrator
Rectangular shape whose dimensional ratio of width and width is close to 1 and not equal to 1
The dimensional ratio of the plate or two of the three sides is close to 1, and
By adopting a rectangular prism that is not equal to 1,
The combined vibration of the composite of the electric vibrator and the diaphragm is enhanced, and the fog
Efficiency is promoted. In addition, the vibration plate
Structure in which at least one end face is integrally connected and fixed
By adopting, the vibrating plate joins the piezoelectric vibrator.
Since it vibrates with the fixed end as, it is supplied to the diaphragm.
The liquid is atomized by its elastic vibration and directed toward the upper side of the diaphragm.
It is released as fog. Composite of piezoelectric vibrator and diaphragm
The resonance frequency at
By adopting a structure that is almost equal, the piezoelectric vibration
Since the combined vibration of the complex of the pendulum and the diaphragm is enhanced,
The amount generated will increase further. For the drive circuit of ultrasonic exciter
Is a DC power supply and terminal TP1And a voltage booster connected between
And the output voltage terminal is terminal TP1Connected to the input voltage end
Child is terminal TP2Includes a transistor connected to
This transistor is used as an amplification element and an ultrasonic exciter
An oscillation circuit serving as a vibration circuit is configured. Like this
The frequency automatically tracks the resonance frequency of the piezoelectric vibrator.
I am trying to do it. In addition, the back electromotive force of the coil
Since the circuit used for the
The piezoelectric vibrator can be driven with a high voltage. The opposite
The electromotive voltage circuit has a simple circuit configuration and is small in size.
And good frequency characteristics. The means for supplying the liquid to the diaphragm is
A support for supporting the ultrasonic exciter and a reservoir for containing the liquid
From the chamber and the substance with large liquid absorption capacity that has many through holes
Stable for a long time by including
It is possible to realize various atomization. Also supply liquid
Means for supplying liquid from the liquid storage chamber to the diaphragm.
By installing a tube, liquid can be stored without using a liquid retaining material.
It becomes possible to supply to the diaphragm. Such as support tools and liquid retention materials
The surface of what is in direct contact with an ultrasonic exciter
A material that makes it difficult for the vibration of the pendulum to propagate to the surface or liquid.
Quality has been adopted. In this way, the diaphragm can be used efficiently.
Since it vibrates, it is possible to atomize the liquid efficiently.
Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の超音波指紋検出装置の一実施例を示す
断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an ultrasonic fingerprint detecting device of the present invention.

【図2】図1の超音波指紋検出装置の内部を示す部分斜
視図。
FIG. 2 is a partial perspective view showing the inside of the ultrasonic fingerprint detection apparatus of FIG.

【図3】霧化デバイス1とその周辺の一実施例を示す断
面図。
FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the atomizing device 1 and its periphery.

【図4】圧電振動子7および振動板8の平面図。FIG. 4 is a plan view of a piezoelectric vibrator 7 and a diaphragm 8.

【図5】振動板8を板面に垂直な平面で切断したときの
部分拡大断面図。
FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of the diaphragm 8 taken along a plane perpendicular to the plate surface.

【図6】振動板8の部分拡大平面図。FIG. 6 is a partially enlarged plan view of a diaphragm 8.

【図7】駆動回路5の一実施例を示す構成図。FIG. 7 is a configuration diagram showing an embodiment of a drive circuit 5.

【図8】圧電振動子7と振動板8との複合体における主
電極Mとグランド電極Gとの間のアドミタンスの振幅と
周波数との関係を示す特性図。
8 is a characteristic diagram showing the relationship between the amplitude and frequency of the admittance between the main electrode M and the ground electrode G in the composite of the piezoelectric vibrator 7 and the diaphragm 8. FIG.

【図9】図8におけるアドミタンスの位相と周波数との
関係を示す特性図。
9 is a characteristic diagram showing the relationship between the phase and frequency of admittance in FIG.

【図10】圧電振動子7と振動板8との複合体における
共振周波数付近でのサセプタンスとコンダクタンスとの
関係を示す特性図。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a relationship between susceptance and conductance in the vicinity of a resonance frequency in a composite body of the piezoelectric vibrator 7 and the diaphragm 8.

【図11】上質紙において検出された指紋。FIG. 11: Fingerprints detected on wood free paper.

【図12】感熱紙において検出された指紋。FIG. 12: Fingerprint detected on thermal paper.

【図13】3端子方式の自励回路のブロック図。FIG. 13 is a block diagram of a three-terminal system self-exciting circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 霧化デバイス 2 送風器 3 回転支持具 4 センサ 5 駆動回路 6 回転体 7 圧電振動子 8 振動板 9 支持具 10 保液材 11 圧電磁器 12 孔 P すだれ状電極 Q 電極 TP1,TP2,TQ 端子 L1 昇圧用コイル Tr トランジスタ R1,R2 抵抗 D ダイオードDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Atomization device 2 Blower 3 Rotation support tool 4 Sensor 5 Drive circuit 6 Rotating body 7 Piezoelectric vibrator 8 Vibration plate 9 Support tool 10 Liquid retaining material 11 Piezoelectric ceramic 12 Hole P Interdigital electrode Q electrode T P1 , T P2 , T Q terminal L 1 Boost coil T r transistor R 1 , R 2 resistance D diode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電振動子に多数の微小な貫通孔を有す
る振動板を固着してなるN個の超音波励振器Ui(i=
1,2,……,N)により発生させた弾性振動により溶
液を霧化し、その霧を物体の表面に噴霧し、前記霧に含
まれる物質から成る薄膜を前記表面に形成し、前記霧に
含まれる物質と前記表面に付着している指紋に含まれる
物質とを反応させることにより前記指紋を検出する超音
波指紋検出装置において、 前記薄膜を前記表面に形成する手段は前記薄膜の膜厚を
制御する手段および前記反応を促進させる手段を含み、 前記膜厚制御手段は前記霧の粒径および前記霧の量を制
御する手段を含み、 前記反応促進手段は前記霧が噴霧された前記表面を乾
燥、加湿または加熱する手段を含み、 前記圧電振動子は圧電磁器、電極PおよびQから成り、 前記電極PおよびQは前記圧電磁器の厚さ方向に垂直な
両端面のそれぞれに形成されており、 前記電極Pは1組のすだれ状電極で成り、 該すだれ状電極の2つの端子TP1およびTP2のうちの一
方の端子TP1と電極Qにおける端子TQとの間に前記圧
電振動子の共振周波数とほぼ等しい周波数の電圧を印加
することにより、前記超音波励振器を駆動する回路が備
えてあり、 前記駆動回路は、直流電源と前記端子TP1との間に接続
されている昇圧用のコイルと、出力電圧端子が前記端子
P1に接続され入力電圧端子が前記端子TP2に接続され
ることにより前記端子TP2に現われる圧電気を帰還電圧
として受けるトランジスタとを備え、 前記駆動回路は、前記トランジスタを増幅素子とし前記
超音波励振器を共振回路とする発振回路を構成し、 前記圧電振動子の共振周波数は、該圧電振動子と前記振
動板との複合体における共振周波数にほぼ等しいことを
特徴とする超音波指紋検出装置。
1. An N number of ultrasonic wave exciters U i (i = i = i = i = i = i ), which is formed by fixing a vibration plate having a large number of minute through holes to a piezoelectric vibrator.
1, 2, ..., N) atomizes the solution by the elastic vibration, sprays the mist on the surface of the object, forms a thin film of the substance contained in the mist on the surface, and In an ultrasonic fingerprint detection device for detecting the fingerprint by reacting the contained substance and the substance contained in the fingerprint attached to the surface, the means for forming the thin film on the surface is the film thickness of the thin film. Control means and means for promoting the reaction, the film thickness control means includes means for controlling the particle size of the mist and the amount of the mist, the reaction promoting means for the surface sprayed with the mist. The piezoelectric vibrator includes a piezoelectric ceramic and electrodes P and Q, and the electrodes P and Q are formed on both end surfaces perpendicular to the thickness direction of the piezoelectric ceramic, respectively. , The Pole P comprises a set of interdigital electrodes, the resonance of the piezoelectric vibrator between the terminal T Q at one terminal T P1 and the electrode Q of the two terminals T P1 and T P2 of the interdigital electrodes A circuit for driving the ultrasonic exciter by applying a voltage having a frequency substantially equal to the frequency is provided, and the drive circuit is for boosting voltage and is connected between the DC power supply and the terminal T P1 . The drive circuit includes a coil, and a transistor that receives the piezoelectricity appearing at the terminal T P2 as a feedback voltage by connecting the output voltage terminal to the terminal T P1 and the input voltage terminal to the terminal T P2. An oscillation circuit in which the transistor is an amplification element and the ultrasonic exciter is a resonance circuit, and the resonance frequency of the piezoelectric vibrator is approximately equal to the resonance frequency of a composite of the piezoelectric vibrator and the diaphragm. Ultrasonic fingerprint detection apparatus according to claim that no.
【請求項2】 前記圧電振動子は長さと幅の寸法比が1
に近くしかも1に等しくない矩形状の板または3辺のう
ちの2辺の寸法比が1に近くしかも1に等しくない矩形
状の角柱であって、前記振動板は前記圧電振動子の前記
電極PまたはQを有する少なくとも一つの端面上に一体
的に連なって固着されていることを特徴とする請求項1
に記載の超音波指紋検出装置。
2. The piezoelectric vibrator has a dimensional ratio of length to width of 1
Is a rectangular plate close to 1 and not equal to 1 or a rectangular prism having a dimensional ratio of 2 out of 3 sides close to 1 and not equal to 1, wherein the vibrating plate is the electrode of the piezoelectric vibrator. 2. The one-sided end face having P or Q is integrally connected and fixed.
The ultrasonic fingerprint detecting device according to.
【請求項3】 前記溶液が約0.5〜5%のニンヒドリ
ン溶液で成り、該ニンヒドリン溶液の溶媒がアセトン、
n−ヘキサンその他の有機溶媒または水で成ることを特
徴とする請求項1または2に記載の超音波指紋検出装
置。
3. The solution comprises a ninhydrin solution of about 0.5-5%, wherein the solvent of the ninhydrin solution is acetone,
The ultrasonic fingerprint detecting device according to claim 1 or 2, which is made of n-hexane or another organic solvent or water.
【請求項4】 前記物体が新聞紙、感熱紙、上質紙その
他の紙で成ることを特徴とする請求項1,2または3に
記載の超音波指紋検出装置。
4. The ultrasonic fingerprint detecting apparatus according to claim 1, wherein the object is a newspaper, a thermal paper, a high-quality paper or another paper.
【請求項5】 前記振動板に前記溶液を供給する手段
は、前記超音波励振器を支持する支持具と、前記溶液を
収容する貯液室と、多数の貫通孔を有する吸液能力の大
きい物質から成り前記溶液を吸収する保液材とを備え、 前記支持具は前記複合体を固定物に対し所定位置に保持
し、 前記支持具のうち少なくとも前記超音波励振器に接触す
る部分は前記圧電振動子に比べて音響インピーダンスが
低い発泡スチロールその他の物質から成り、 前記振動板は常時または間欠的に前記保液材と接触し
て、前記保液材に吸収されている前記溶液を霧化するこ
とを特徴とする請求項1,2,3または4に記載の超音
波指紋検出装置。
5. The means for supplying the solution to the vibrating plate has a support for supporting the ultrasonic exciter, a liquid storage chamber for storing the solution, and a large number of through holes, which has a large liquid absorption capability. And a liquid retaining material configured to absorb the solution, wherein the support holds the complex in a predetermined position with respect to a fixed object, and at least a portion of the support that contacts the ultrasonic exciter is It is made of expanded polystyrene or other substance having a lower acoustic impedance than a piezoelectric vibrator, and the diaphragm constantly or intermittently contacts the liquid retaining material to atomize the solution absorbed in the liquid retaining material. The ultrasonic fingerprint detecting device according to claim 1, 2, 3 or 4.
【請求項6】 前記溶液供給手段は、前記貯液室から前
記振動板に前記溶液を供給するためのチューブを備える
ことを特徴とする請求項5に記載の超音波指紋検出装
置。
6. The ultrasonic fingerprint detecting apparatus according to claim 5, wherein the solution supply unit includes a tube for supplying the solution from the liquid storage chamber to the diaphragm.
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