刷子和头部的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月15日提交的日本专利申请no.2018-214902的优先权和权益，其全部内容以引用方式并入本文。

本公开涉及刷子和头部。

背景技术：

电动牙刷是可商购的。

引文清单

专利文献

ptl1：jp2003-61986a

技术实现要素：

本公开的刷子包括头部和本体。头部包括在第一方向上延伸的刷毛。本体包括被构造为在与第一方向相交的第二方向上扩张和收缩的致动器，以及被构造为将致动器的振动传递到头部的连接构件。

附图说明

在附图中：

图1是示出第一结构示例的剖视图；

图2是示例的框图；

图3示出示例中的信号的频率特征；

图4是示出第二结构示例的剖视图。

具体实施方式

本公开可以提供一种新的刷子。

下面描述本公开的实施例。

图1和图4是根据实施例的刷子的剖视图。描述了刷子是牙刷的示例。然而，刷子可以是牙刷以外的刷子。

例如，牙刷可以大体上分为三个构件。第一个构件是包括刷毛11的头部h。第二个构件是手柄部，即本体b，所述本体包括外壳21。第三个构件是充电座d，当本体b包括例如使用干电池时不需要所述充电座，但是当本体b包括可再充电电池35时所述充电座是有用的。

现在参照图1中的结构描述每个构件。头部h包括刷毛11、支托12和固定部13。

例如，刷毛11是直径近似0.1mm至0.4mm的尼龙线的集合。在刷毛11中，将长度约为30mm至40mm的大致15至20根前述线捆在一起，在捆的中间对折，然后插入下面描述的支托12的孔中。换言之，在插入之后，大致30至40根线的捆位于一个孔内。插入之后的刷毛11被切割成相等的长度。切割之后的刷毛11的尖部从支托12突出的长度是例如7mm至13mm。切割表面可以是平坦表面，使得刷毛11的长度是一致的，或者是使得刷毛11像参差不齐的锯齿形状那样的长度不同的表面。

支托12可以由塑料材料制成，诸如丙烯酸、聚碳酸酯或聚丙烯。在支托12的表面上设置有大致12至36个、测量直径约为1.3mm至2.1mm的孔，用于嵌入上述刷毛11。

刷毛11被压入这些孔中。支托12的尺寸例如可以是15mm至35mm高，8mm至15mm宽，支托的表面(孔侧表面)上设置有孔，与此表面正交的厚度是2mm至10mm，包括致动器31的厚度。

固定部13位于支托12的与嵌入刷毛11相对侧的端部处。固定部13与本体b侧的固定部23匹配并由该固定部固定。固定部13和固定部23可以是阳螺纹和阴螺纹的组合。固定部13和固定部23的装配在一起的横截面可以例如呈锯齿形状，以防止在通过按压插入之后发生分离。

这种构造允许头部h被更换，同时降低了头部h意外分离的可能性。

本体b可以被构造为包括：外壳21，用作手柄；致动器31；基板32，其上安装有控制系统、升压电路(step-upcircuit)等；电极垫33；盖40；电池35；操作界面34；连接构件22等。外壳21呈管状并且在其中包容存储器38、电池35、基板32等。连接构件22固定在外壳21的一端处，外壳21的内部可以由连接构件22密封。盖40固定在外壳21的另一端处，外壳21的内部可以由盖40密封。

外壳21用作头部h的支撑部。外壳21还在外壳21内部容纳基板32、电池35等。外壳21足够坚固以在正常使用期间被成年人抓握时不会破裂，并且可以由诸如丙烯酸、聚碳酸酯或聚丙烯的塑料材料制成。例如，外壳21的长度为约10cm至25cm。管状外壳21的外径为约1cm至3cm。

连接构件22通过螺钉25固定到外壳21，连接构件22具有密封外壳21的内部的功能。用于插入螺钉25的孔设置在连接构件22中并且可以在插入螺钉25之后通过用树脂覆盖孔来密封。替代地，在螺接之前诸如填料等密封构件可以放置在外壳21与连接构件22之间。除了用螺钉25固定之外，外壳21和连接构件22可以例如通过超声焊接或粘合剂固定。

连接构件22包括固定部23和传递部27。连接构件22的功能在于将由致动器31在层叠方向(图1中的箭头)上的扩张和收缩而产生的下述振动传递到牙刷的头部h。连接构件22可以例如由诸如硅树脂橡胶等橡胶材料制成。在连接构件22中，硬质橡胶或塑料材料、金属等可以用于由螺钉25固定的部分并用于固定部23。诸如橡胶等比固定部23柔软的材料可以用于形成传递部27，其是位于致动器31与固定部23之间的部分。众所周知的双色成型或一件成型可以用于制造连接构件22。可以使用与诸如固定部23和传递部27等所有部分相同的材料来制造连接构件22。连接构件22的硬度可以设定为处于固定部23所需的硬度与传递部27所需的硬度之间的中间值。这简化了连接构件22的制造工艺。

头部h的固定部13插入连接构件22的固定部23中。如上所述，固定部13、23处的插入方式可以是螺接或按压。阳螺纹侧和阴螺纹侧可以切换。换言之，连接构件22的固定部23可以是阳螺纹，头部h的固定部13可以是阴螺纹。橡胶的硬度可以基于jisk6253系列2012而使用例如teclock公司制造的gs-719系列或gs-720系列a型硬度计来测量。

在外壳21内，基座24通过螺钉25固定到外壳21。在将螺钉25插入设置于外壳21中的用于插入螺钉25的孔中之后，可以将树脂注入孔中以密封孔并保证水密性。取代地，可以在螺接之前将称为o形环的密封构件放置在外壳21与基座24之间。致动器31被夹在基座24与连接构件22的传递部27之间。基座24和传递部27被构造为使得当致动器31扩张和收缩时，扩张力被传递到传递部27侧。换言之，基座24被固定得比传递部27更坚固，从而使致动器31更容易朝向传递部27扩张。因此，与连接构件22的传递部27相比，基座24足够刚性和坚固。基座24例如可以由诸如sus或黄铜等金属材料制成。基座24也可以由硬质塑料制成。传递部27由于致动器31的扩张和收缩而变形。因此，固定部23可以导致刷毛11在与致动器31的扩张和收缩方向基本上相同的方向上振动。“基本上相同的方向”是指刷毛11的振动方向(刷毛11的前后移动的主方向)与压电元件的扩张和收缩方向之间的角度为30度或更小。换言之，例如，刷毛11相对于刷毛11的延伸方向在90度±30度的范围内以往复方式振动，并且可以振动以沿着牙齿的表面行进。

本实施例中的致动器31例如是层叠的压电元件。层叠的压电元件由具有电压特性的电介质(诸如pzt)的交替层和具有梳状截面的内部电极形成。内部电极由与第一侧表面上的电极连接的部分以及与第二侧表面上的电极连接的部分的交替层形成。

压电元件具有至少两个电极。压电元件从基板32通过电线39电连接到一侧上的电极和另一侧上的电极。层叠的压电元件在层叠方向(其大致与压电元件的上述振动方向匹配)上的长度例如为5mm至120mm。层叠的压电元件在与层叠方向正交的方向上的截面形状可以为任何形状，包括处于2mm见方(square)与15mm见方之间的大致正方形，或诸如圆柱形状等正方形以外的形状。层叠压电元件的层数和截面积视情况而定。

来自基板32的信号(供应信号)例如被供应到层叠的压电元件。换言之，当从基板32施加到层叠的压电元件的电压是交流(ac)电压时，可以在某一刻向一侧上的电极施加正电压，并且向另一侧上的电极施加负电压。相反，在层叠的压电元件中，当向一侧上的电极施加负电压时，向另一侧上的电极施加正电压。在将电压施加到一侧上的电极和另一侧上的电极时，电介质中发生极化，并且层叠的压电元件从没有施加电压的状态扩张和收缩。层叠的压电元件的扩张和收缩方向大致沿着电介质和内部电极的层叠方向。替代地，层叠的压电元件的扩张和收缩方向可以大致匹配电介质和内部电极的层叠方向。通过使层叠压电元件大致沿着层叠方向扩张和收缩，能够获得在扩张和收缩方向上的振动传递效率良好的优点。

替代地，当从基板32向一侧上的电极施加诸如10v等正电压时，可以在层叠的压电元件中向另一侧上的电极施加0v的电压。通过驱动放大器37的升压电路施加到层叠的压电元件的信号(供应信号)的电压例如可以是3vp-p至50vp-p，但不限于此范围。诸如图3所示，通过电线39等供应到致动器31的信号例如具有频率特性。

基板32被容纳在具有防水结构的管状外壳21内。由图2的框图表示的功能单元的至少一部分安装在基板32上。例如，信号发生器36、驱动放大器37等安装在基板32上。

操作界面34可以包括用于打开/关闭刷子的电源开关(诸如按钮开关)、用于调节音量的开关(诸如加号按钮和减号按钮)和用于选择内容(诸如歌曲或语音)的开关。这些开关设置在外壳21的外表面上。用户可以从外壳21的外部操作每个开关。例如，可以将防水片粘附到外壳21的外表面，而开关可以设置在片的内部上。

电池35被容纳在外壳21内部。电池35通过来自充电座d的电力发送器53的无线电力供应、经由电力接收器41被供电。无线电力供应符合非接触电源的标准等。电池35可以是干电池。在这种情况下，可以从本体b和充电座d中省略电力发送器53和电力接收器41。

盖40从连接构件22附接到外壳21的相对端部。盖40密封设置有电池35和基板32的内部空间。在盖40的内表面上设置有基板，所述基板包括电力接收器41以及用于将电力接收器41所接收的电力传输到电池35的电路和端子。

用于储存存储器38的存储器槽设置在外壳21内部。存储器38例如可以是被称为sd卡的一类存储器，或者可以是独立的闪存。用户可以从外壳21上移除盖40，以达到诸如移除/插入存储器38或更换电池35的目的。各种声音源可以储存在存储器38中。例如，用户喜欢的诸如歌曲或音源等内容可以经由pc或智能电话作为音频信号储存在存储器38上，并且带有歌曲的存储器可以插入外壳21内部的存储器槽中。

充电座d包括外壳51、基板52、电力发送器53和插头54。充电座d的外壳51包括位于平板上的主表面，本体b可以安装在所述主表面上。电力发送器53设置在充电座d的主表面上，电力被传输到本体b的电力接收器41。基板52设置在外壳51的内部，并且将经由插头54从商用电源供应的电力转换成与非接触电力相符的可传输电力。

接下来，描述图2中的示例，包括诸如电路构造等电连接关系。

充电座d包括插头54，用于连接到例如100v、1.5a、50/60hz的商用电源。从插头54供应的电力通过安装在基板52上的电路传输，转换成与非接触充电标准相符的电压和电流，并传输到电力发送器53。

来自电力发送器53的电力经由电力接收器41积聚在电池35中。

本体b被构造为包括压电元件31、操作界面34、电池35、信号发生器36、驱动放大器37、存储器38、电力接收器41等。

操作界面34可以包括用于打开/关闭刷子的开关电路和音量调节电路。操作界面34还可以包括用于歌曲选择的开关电路。

电池35可以包括充电电路和防止过充电电路。电池35还可以包括热敏电阻。

存储器38储存用于驱动压电元件31的音频信号等。具体地，由可听范围内的预定频带形成的音频信号被储存在存储器38中。该音频信号包括非离散信号，即，以20khz或更小的可听范围内的频率连续传播的信号。非离散信号通过以下过程(1)至过程(4)测量，并满足条件(5)。

(1)将能够输出至少200hz至10000hz的空气传导声音的扬声器放置在距离iec60318系列hats的人造耳大约5cm的位置。

(2)使用上述音频信号，通过扬声器连续重播音频10秒或更长时间。

(3)对从hats的麦克风输入的声压执行快速傅里叶变换(fft，fastfouriertransform)。

(4)在fft之后的表示输出值的频率特性的图表中，输出值表示为频率f(hz)＝1×n:(其中n是200至10000的整数)。

(5)条件是存在50个或更多个连续整数n，在该整数下，有效输出值超过地板噪声15db(spl)或更多。例如，在n＝250，251，252，...，299，300的全部数值时，输出有效输出值。图3示出这种情况的示例。

非离散信号例如是模拟或数字音频信号。音乐信号、人与人之间的对话数据、歌声等可以包括在音频信号中。然而，在此使用的非离散信号中不包括仅呈现单一频率的信号，在声学领域中被称为纯音，也不包括用于以单个速度驱动电动机等的信号。

仅由多个纯音组成的信号也是离散信号，因此其不被包括在非离散信号之中。例如，非离散信号之中不包括仅由200hz纯音和10khz纯音组成的信号，因为上述等式中的n仅具有两个值(n＝200，n＝10000)，并且整数n不连续。

对应于从超过20khz到100khz的频率的超声信号也可以被包括在储存于存储器中的信号中。超声信号可以是离散信号。例如，通过仅50khz的信号进行超声驱动可以用于增强刷洗效果。在这种情况下，可以将超声纯音信号叠加在可听范围内的非离散信号上。

储存在存储器38中的信号可以被编码和压缩。用于储存信号的存储器38可以是非易失性存储器。

信号发生器36将储存在存储器38中的信号转换成待供应到致动器31(压电元件31)的供应信号。供应到致动器31(压电元件31)的信号在此称为供应信号。在一些情况下，不需要对储存在存储器38中的信号进行转换。在增强预定频带等之后，通过驱动放大器37将供应信号供应到致动器31(压电元件31)。

供应信号还包括在频率特性的预定范围内连续的信号，即，在预定范围内非离散的信号，类似于记录在存储器38中的信号当中的非离散信号。例如，与储存于存储器38中的原始音频信号相比，信号发生器36可以生成其中仅将200hz至400hz的频率特性增强大约20db的增强信号，并且该增强信号可以作为供应信号进行供应。通过以这种方式局部地增加低频带中的信号的功率，可以期望改善刷洗效果。当从存储器38输出的歌曲的信号被提供到驱动放大器37时，可以通过在均衡器中进行校正(信号生成过程)以增强期望的频带来获得该增强信号。频率特性与增强信号的频率特性类似的实际信号也可以从一开始就作为音频信号储存于存储器38中。

接下来，描述致动器31(压电元件31)和刷毛11的操作。致动器31(压电元件31)根据经由驱动放大器37接收的供应信号而通过在层叠方向(图1中的箭头)上扩张和收缩来产生振动。通过传递部27沿着致动器31(压电元件31)的扩张和收缩来回振动，头部h的刷毛11来回振动(图1中的箭头)。通过根据供应信号重复该振动来播放歌曲。跟随歌曲来回振动的牙刷通过刷毛11将振动传递到用户的牙齿。因此，用户可以借助骨传导通过牙齿听到声音。

可以对操作界面34的开关进行操作以在基于基本音频信号的用于驱动的常规模式与用于增强刷牙的增强模式之间切换。音量也可以在常规模式或增强模式下通过操作界面34的开关来调节。

当对操作界面34执行用于增加音量的音量调节操作时，无论特定频率如何，改变供应到致动器31的电力的大小，使得歌曲的总音量增加。

也可以通过改变基本信号的类型，即改变歌曲、故事或其他这样的内容，来获得各种频带的振动。因此，用户能够以与他喜欢的内容相匹配的振动来刷牙，同时通过牙齿的骨传导来聆听内容。

除了可听范围(10hz至20khz)之外，致动器31(压电元件31)还可以在超声频带(20khz或更大)中振动。例如，除了在可听范围(10hz至20khz)中的连续振动之外，致动器31(压电元件31)也可以仅在50khz附近振动。这使得能够通过超声振动进行刷牙。用于超声振动的信号可以是纯音或离散信号。用于超声振动的信号也可以是连续的、非离散信号。

接下来，参照图4描述第二结构示例，尤其关注的是区别于图1的改变。与图1的第一结构示例的主要区别在于，连接构件22包括通过在连接构件22内部插入成型而形成的加强构件26。加强构件26通过将sus或金属片弯曲成例如l形而形成。当连接构件22被固定到外壳21时，外壳21和加强构件26均通过螺钉25固定。

因此，即使当与传递部27的硬度匹配的、诸如肖氏00硬度为大约30至70等软质材料被用于连接构件22时，连接构件22由此易于固定到外壳21。肖氏00硬度是橡胶的硬度，其可以通过符合astmd2240标准的硬度计(诸如teclock生产的gs-754g)进行测量。加强构件26不需要设置在沿着压电元件31的振动方向与传递部27相对的区域中。在这种情况下，所使用的加强构件26可以具有环形部分，所述环形部分包围传递部27和固定部23，同时避开这些部分。替代地，可以使用两个不连续的构件，诸如简单地弯曲成l形的杆状金属配件，作为加强构件26。这样实现的结构能够将连接构件22可靠地固定到外壳21并且倾向于不会阻碍传递部27的振动传递。加强构件26不限于金属，并且可以取代地是硬质塑料。在连接构件22中，硬质塑料可以通过双色成型整体地嵌入软橡胶材料等中。

附图标记列表：

h头部

b本体

d充电座

11刷毛

12支托

13固定部

21外壳

22连接构件

23固定部

24基座

25螺钉

26加强构件

27传递部

31致动器(压电元件)

32基板

33电极垫

34操作界面

35电池

36信号发生器

37驱动放大器

38存储器

39电线

40盖

41电力接收器

51外壳

52基板

53电力发送器

54插头