刷子和头部的制作方法

2021-01-10 12:01:50|

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相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月26日提交的日本专利申请no.2018-220589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：

例如，电动牙刷在市场上有售。

引文清单

专利文献

ptl1：jp-a-2003-61986

技术实现要素：

根据本公开的刷子包括头部和本体。头部包括沿第一方向延伸的刷毛。本体包括：致动器，被构造为沿与第一方向相交的第二方向扩张和收缩；连接构件，被构造为将致动器的振动传递到头部；以及外壳，容纳致动器。连接构件包括固定到外壳的腿部。

附图说明

图1是示出第一示例结构的剖视图；

图2是根据示例的框图；

图3是示出根据示例的信号的频率特性的曲线图；

图4是示出第二示例结构的剖视图；

图5是示出第三示例结构的剖视图。

具体实施方式

根据本公开，可以提供一种新的刷子。

在下文中，将描述本公开的实施例。

图1、图4和图5分别示出了根据相应实施例的刷子的剖视图。刷子将以示例的方式描述为牙刷描述。然而，刷子可以是除牙刷之外的任何刷子。

例如，牙刷可大致包括三个构件。第一构件是设置有刷毛11的头部h。第二构件是手柄，即，设置有外壳21的本体b。第三构件是充电座d，例如当本体b包括干电池时，该充电座不是必需的，但是当本体b包括可再充电的电池35时，该充电座是便利的。

参照图1中所示的结构描述每个构件。头部h包括刷毛11、柄12和固定部13。

刷毛11包括例如直径约为0.1mm至0.4mm的一束尼龙毛。在刷毛11中，长度约为30mm至40mm的15至20根尼龙毛被捆扎成束，在中间处折叠，随后插入到形成在柄12上的孔中，其将在下面进行描述。即，在插入之后，每个孔保持一束大约30至40根毛。在插入之后，刷毛11被修剪为均匀的长度。在修剪之后，从柄12到从柄12突出的刷毛11的尖端的长度为例如7mm至13mm。修剪后的表面可以是平坦表面，其中刷毛11具有均匀的长度，或者可以是参差不齐的锯齿状表面，其中刷毛11具有不同的长度。

柄12可以由塑料材料制成，诸如丙烯酸、聚碳酸酯或聚丙烯。柄12的表面设置有大约12至36个直径约为1.3mm至2.1mm的孔，上述的刷毛11被嵌入在这些孔中。

刷毛11被推入孔中。在柄12中，例如，设置有孔的表面(称为孔侧表面)可以具有15mm至35mm的纵向长度，8mm至15mm的横向长度，以及垂直于该表面的、包括致动器31的厚度的、2mm至10mm的厚度。

固定部13被设置在柄12的与嵌入刷毛11的一侧相对的端部处。固定部13将被装配和固定到本体b的固定部23。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可以具有在横截面中以锯齿形状形成的相应的装配部，以防止在推动插入之后在它们之间发生脱离。

该构造能够实现头部h的更换，并且能够防止头部h的意外分离。

本体b可包括用作手柄的外壳21、致动器31、其上安装有控制系统和升压电路(boostercircuit)的基板32、电极垫33、盖40、电池35、操作单元34、连接构件22等。外壳21呈筒状，其将存储器38、电池35、基板32等封装在内。外壳21可具有一个端部，连接构件22固定到该端部以密封外壳21的内部。盖40可以固定到外壳21的另一端部以密封外壳21的内部。

外壳21具有支撑头部h的功能。外壳21封装基板32和电池35。外壳21只需要具有在正常使用模式下不会因成人的抓握而断裂的强度，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。外壳21的近似长度例如为10cm至25cm。外壳21的筒状的近似外径为1至3cm。

当腿部29通过螺钉25固定到外壳21时，连接构件22起到密封外壳21的内部的作用。在插入螺钉25之后，形成在连接构件22上的开口(螺钉25被插入到其中)可以由树脂覆盖和密封。替代地，连接构件22可经由诸如垫圈等密封构件螺接到外壳21中。当然，除了由螺钉25固定以外，外壳21和连接构件22可以例如超声焊接在一起或者使用粘合剂固定在一起。

连接构件22包括固定部23、传递部27和腿部29。连接构件22起到的作用是将由致动器31(将在稍后进行描述)沿其堆叠方向(如图1中的双箭头所示)的扩张和收缩产生的振动传递到牙刷的头部h。例如，连接构件22可以由诸如硅橡胶等橡胶材料制成。在连接构件22中，由螺钉25固定的腿部29和固定部23可以由略硬的橡胶、塑料材料、金属等制成。位于致动器31与固定部23之间的传递部27可以由比固定部23材料更软的例如橡胶等材料制成。可以采用公知的双重模制技术或铸造技术来制造连接构件22。当然，包括固定部23和传递部27的整个连接构件22也可以由相同材料制成。连接构件22可以具有固定部23所需的硬度与传递部27所需的硬度之间的硬度中间值。该构造可以简化连接构件22的制造过程。

头部h的固定部13被插入到连接构件22的固定部23中。如上所述，固定部13和23可以是螺接式或推入式。而且，阳螺纹侧和阴螺纹侧可以互换。即，连接构件22的固定部23可为阳螺纹，而头部h的固定部13可为阴螺纹。此外，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。

连接构件22的腿部29形成为包围致动器31的管状。腿部29与外壳21的内壁表面接触，从而实现外壳21内部的密封。腿部29与外壳21的内壁接触并与致动器31间隔开，以避免妨碍致动器31的振动。

基座24通过外壳21内的螺钉25固定到外壳21。在插入螺钉25之后，可以通过灌注树脂来密封形成在外壳21上的孔(螺钉25插入到该孔中)，以确保防水性。替代地，基座24可以经由称为o形环的密封构件螺接到外壳21。致动器31被布置在基座24与连接构件22的传递部27之间。基座24和传递部27被构造为使得致动器31在扩张和收缩时的扩张力指向传递部27。即，基座24被固定得比传递部27更牢固，使得致动器31容易地扩张到传递部27。为此，与连接构件22的传递部27相比，基座24具有足够的抗弯性和硬度。基座24可以由诸如sus或黄铜等金属材料制成。替代地，基座24可由硬塑料制成。由于传递部27被构造为根据致动器31的扩张和收缩而变形，所以固定部23能够使刷毛11沿与致动器31的扩张和收缩方向基本上相同的方向振动。在此，基本上相同的方向意味着刷毛11的振动方向(刷毛11的来回运动的主方向)相对于压电元件的扩张和收缩方向形成的角度为30度或更小。即，刷毛11相对于刷毛11的毛的延伸方向在90度±30度的范围内往复运动，并且例如以沿着牙齿表面的方式振动。

在本实施例中，致动器31例如是层叠的压电元件。该层叠的压电元件通过交替地层叠具有压电特性的介电构件(诸如pzt和具有各自梳状截面的内部电极)来构造。连接到第一侧上的电极的内部电极和连接到第二侧上的电极的内部电极被交替地堆叠。

压电元件具有至少两个电极。压电元件从基板32经由布线部39电连接到一侧上的电极和另一侧上的电极。层叠的压电元件沿堆叠方向(其与上述压电元件的振动方向基本上一致)具有例如5mm至120mm的长度。层叠的压电元件在沿与堆叠方向垂直的方向的截面中可具有任意形状，例如可以是大小为2mm至15mm的大致方形、或者方形以外的柱形。层叠的压电元件的层数和截面积根据需要而确定。

信号(供应信号)从例如基板32被供应到层叠的压电元件。换言之，在从基板32施加ac电压的情况下，当向电极中的一个施加正电压时，可以向另一个电极施加负电压。另一方面，当向层叠的压电元件的电极中的一个施加负电压时，向另一个电极施加正电压。当电压施加到每个电极时，在介电质中发生极化，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平行于介电质和内部电极的堆叠方向。替代地，层叠的压电元件的扩张和收缩方向与介电质和内部电极的堆叠方向大致一致。层叠的压电元件基本上沿着堆叠方向扩张和收缩，因而提供了沿扩张和收缩方向的振动传递效率得以提高的优点。

或者，当从基板32向层叠的压电元件的电极中的一个电极施加例如10v的正电压时，可以向另一个电极施加0v的电压。由驱动放大器37的升压电路施加到层叠的压电元件的信号(供应信号)的电压可以例如为3vp-p到50vp-p，但不限于该范围。例如，经由布线部39等供应到致动器31的信号具有如图3所示的频率特性。

基板32被封装在能够实现防水结构的筒状外壳21内。图2的框图中所示的功能单元中的至少一些被安装在基板32上。例如，信号生成单元36和驱动放大器37被安装在基板32上。

操作单元34可包括用于打开和关闭刷子的电源开关(例如，按钮开关)、音量调节开关(例如，+按钮和-按钮)以及用于选择内容的歌曲或语音的开关。这些开关被布置在外壳21的外表面上。用户可以在外壳21的外部操作每个开关。例如，这些开关可以设置于附接到外壳21的外表面的防水片下方。

电池35被封装在外壳21内。通过使用符合非接触供电标准等的无线供电，从充电座d的电力传递部53经由电力接收部41向电池35供电。电池35可以是干电池。在这种情况下，本体b和充电座d可以省略电力传递部53和电力接收部41。

盖40在与连接构件22相反的一侧上附接到外壳21的端部。盖40密封其中布置有电池35和基板32的内部空间。在盖40的内表面上，设有电力接收部41和基板，该基板配备有用于将由电力接收部41接收的电力传递到电池35的端子和电路。

用于容纳存储器38的存储器槽被设置在外壳21内。存储器38可以是诸如sd卡等存储器，或独特的闪存。盖40可以从外壳21移除，以允许用户安装或拆卸存储器38或更换电池35。各种声源可以存储在存储器38中。例如，用户可以经由pc或智能电话将诸如音乐或声源等期望内容作为音频信号记录在存储器38中，并且将包含音乐或声源的存储器38插入到设置于外壳21内的存储器槽中。

充电座d包括外壳51、基板52、电力传递部53和插头54。充电座d的外壳51具有形成为平板形状的主表面，本体b可安装在该主表面上。电力传递部53布置在充电座d的主表面上并将电力传递到本体b的电力接收部41。基板52布置在外壳51内，并且被构造为将从商用电网经由插头54供应的电力转换成能够符合非接触供电传递的电力。

接下来，将描述图2中所示的示例，其包括诸如电路构造等电连接关系。

充电座d包括连接到例如100v、1.5a和50/60hz的商用电网的插头54。从插头54供应的电力通过安装在基板52上的电路被转换为符合非接触充电座的电压和电流，随后被传递到电力传递部53。

来自电力传递部53的电力通过电力接收部41存储在电池35中。

本体b包括压电元件31、操作单元34、电池35、信号生成单元36、驱动放大器37、存储器38、电力接收部41等。

操作单元34可包括用于打开和关闭刷子的开关电路和音量调节电路。操作单元34还可包括音乐选择切换电路。

电池35可包括充电电路和防过充电路。电池35还可包括热敏电阻。

存储器38存储用于驱动压电元件31的音频信号等。特别地，存储器38存储可听范围内的预定频带下的音频信号，即，20khz或更小的可听范围内的频率下的非离散信号，换言之，能够连续传播的信号。这种非离散信号通过下面描述的步骤(1)至(4)来测量并且满足条件(5)。

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

(2)使用上述声音信号，通过扬声器连续重播声音达至少10秒或更长时间。

(3)对从hats麦克风输入的声压执行fft(快速傅里叶变换处理)。

(4)在示出执行fft之后的输出值的频率特性的曲线图中，假设输出值被表示为频率f(hz)＝1×n：(n为200至10000的整数)，

(5)必须存在50个或更多个连续整数n作为超过底噪15db(spl)或更多的重要输出值。即，例如，针对所有n＝250，251，252，…，和

300输出重要输出值。图3示出了一个示例。

例如，非离散信号是模拟或数字音频信号。音频信号可包括音乐信号、人类对话数据、歌唱声等。注意，呈现一个频率的信号，诸如在声场中被称为纯音的信号或以一个旋转速度驱动电机等的信号，不包括在本文所使用的非离散信号中。

此外，仅由多个纯音组成的信号也是离散的，因此不被包括在非离散信号中。例如，仅由200hz的纯音和10khz的纯音组成的信号包括两个“n”(n＝200、n＝10000)，同时，这些整数“n”在上述等式中是不连续的。因此，该信号不被包括在非离散信号中。

此外，存储在存储器38中的信号还可包括与例如20khz或更高至100khz的频率相对应的超声波信号。超声波信号可以是离散的。例如，仅50khz的信号可用于通过超声波驱动增强刷牙效果。在这种情况下，超声波纯音的信号可以叠加在可听范围内的非离散信号上。

存储在存储器38中的信号可以被编码和压缩。用于存储信号的存储器38可以是非易失性存储器。

信号生成单元36将记录在存储器38中的信号转换为待供应到致动器31(压电元件31)的供应信号。在此，待供应到致动器31(压电元件31)的信号称为供应信号。在一些情况下，记录在存储器38中的信号可能不需要被转换。供应信号经受预定频带等的增强，随后经由驱动放大器37供应到致动器31(压电元件31)。

除了记录在上述存储器38中的信号以外，供应信号例如还包括在作为频率特性的预定范围内连续的信号，即，以类似于非离散信号的方式处于预定范围内的非离散的信号。例如，信号生成单元36可以生成增强信号，其中与存储在存储器38中的原始音频信号相比，仅从200hz到400hz的频率特性增强了约20db，并且使用该增强信号作为供应信号。通过以这种方式局部地增大低频带中的信号的功率，期望增强刷牙效果。当从存储器38输出的音乐信号被施加到驱动放大器37时，可以通过执行增强校正(信号生成处理)以使用均衡器来增强期望被增强的频带，从而实现增强信号。当然，具有与增强信号相同的频率特性的信号本身可以作为音频信号被初始地存储在存储器38中。

接下来，将描述致动器31(压电元件31)和刷毛11的操作。致动器31(压电元件31)根据经过驱动放大器37的供应信号而产生振动，从而沿着堆叠方向(由图1中的箭头所示)扩张和收缩。根据传递部27随着致动器31(压电元件31)的扩张和收缩的来回振动，头部h的刷毛11来回振动(如图1中箭头所示那样)。根据供应信号通过重复上述振动来重播音乐。跟随音乐的旋律来回振动的牙刷将振动经由刷毛11传递到用户的牙齿。结果是，用户能够经由骨传导听到来自牙齿的声音。

要注意的是，操作单元34的开关可以被操作，以在基于基本音频信号进行驱动的正常模式与增强刷牙的增强模式之间进行切换。此外，可以操作操作单元34的开关以在正常模式和增强模式两者中调节音量。

当操作单元34被操作以在音量调节中增大音量时，无论特定频率如何，供应到致动器31的电力的大小被改变，使得整个音乐的音量增大。

此外，通过改变基本信号的类型，即，通过改变诸如音乐或故事等内容，可以获得各种频带下的振动。这使得用户能够在通过牙齿的骨传导收听期望内容的同时，利用与期望内容匹配的振动来刷牙。

此外，除了可听范围(从10hz到20khz)以外，致动器31(压电元件31)还可以在超声波频带(20khz或更高)下振动。例如，除了在可听范围内(从10hz到20khz)的连续振动以外，致动器31(压电元件31)可以在50khz附近振动。这实现了超声波振动刷牙。用于给出超声波振动的信号可以是纯音信号或离散信号。当然，用于给出超声波振动的信号可以是连续的或非离散的信号。

接下来，将参照图4描述示例结构2。特别地，将主要描述与图1的不同之处。示例结构2与图1所示的示例结构1的不同之处在于，连接构件22包括加强构件26，该加强构件通过在连接构件22的腿部29内进行夹物模压(insert-molding)而设置。加强构件26通过弯曲例如sus或金属板而形成为l形。当连接构件22固定到外壳21时，外壳21和加强构件26通过螺钉25固定在一起。

这便于将连接构件22固定到外壳21，即使根据例如传递部27的硬度，当连接构件22由基于肖氏硬度00的肖氏硬度约为30至70的软材料制成时也是如此。肖氏硬度00是橡胶的硬度，其可以使用诸如由teclockco.，ltd.制造的gs-754g等符合astmd2240标准的硬度计进行测量。注意，加强构件26不需要设置在沿压电元件31的振动方向与传递部27相对的区域中。在这种情况下，例如，可以使用具有环绕传递部27和固定部23同时避开它们的区域的环形部分的加强构件26。或者，通过简单地将棒状金属弯曲成l形状而获得的两个局部构件可以用作加强构件26。这样实现的结构能够确保固定到外壳21，同时避免阻碍传递部27的振动传递。注意，加强构件26不限于由金属制成，而是可以由硬塑料制成。在连接构件22中，硬塑料可以通过双色模制技术一体地嵌入软橡胶材料等中。

接下来，将参照图5描述示例结构2。特别地，将主要描述与图1的不同之处。在该示例中，腿部29和基座24通过相同的螺钉25固定到外壳21。因此，可以简化本体b的结构。

附图标记列表

h头部

b本体

d充电座

11刷毛

12柄

13固定部

21外壳

22连接构件

23固定部

24基座