电动牙刷的制作方法

专利名称：电动牙刷的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动牙刷。
背景技术：
已知通过使高速振动的刷毛接触牙齿表面由此进行刷牙(去除牙垢)这样的类型 的电动牙刷。对于这种类型的电动牙刷，为了提高去除牙垢能力和治疗感，提出了各种驱动 结构和驱动方法。例如，市场上出售有使用利用机械共振使振动振幅特性最大化这样的方法的电动 牙刷。另外，在专利文献1中公开了如下的电动牙刷，即，每隔1 10秒切换电动牙刷马 达的正转/反转，在切换1 5次左右时，暂时使刷毛的动作停止，或者改变刷毛动作的强 度，由此使用者掌握刷牙的时间。另外，具有使电动牙刷的振动频率连续变化的按摩模式的电动牙刷。专利文献1 JP特表平8-140738号公报。

发明内容
发明要解决的问题上述现有技术进行对动作模式进行切换的控制，但是因为动作模式的切换周期 长，所以仅能够获得与交替进行各自的动作模式等同的去除牙垢能力。本发明的目的在于提供能够进一步提高电动牙刷的去除牙垢能力和治疗感的技 术。另外，本发明的另外的目的在于提供不会导致结构复杂化、成本增加、消耗功率增 大而能够进一步提高电动牙刷的去除牙垢能力和治疗感的技术。用于解决问题的手段为了达成上述目的，本发明采用以下结构。本发明的电动牙刷，具有驱动源，振动构件，其具有刷毛，运动传递机构，其将所 述驱动源的输出转换为所述振动构件的振动，控制单元，其控制所述驱动源的输出，所述控 制单元进行控制以使所述振动构件的驱动振动频率高速反复(切换)，由此能够进行磨刷， 所述磨刷是利用驱动振动频率切换时的过渡状态的磨刷。在驱动振动构件时，在稳定状态下刷毛进行稳定的运动，但是在该切换时期(过 渡状态)中能够实现在稳定状态下不能得到的不规则的运动。通过刷毛的该不规则的运 动，能够获得更高的去除牙垢能力。因此，本发明的控制单元高速切换驱动振动频率，提高 过渡状态占刷牙时间的比例，从而能够利用这样的过渡状态下的不规则的刷毛动作进行磨 刷。因而，根据本发明的电动牙刷，能够获得高的去除牙垢的能力，并且能够提高治疗感。另外，在本发明中仅通过对驱动源的输出控制就能够实现上述的不规则的刷毛动 作，因此驱动系统和传递系统不需要特殊的结构和部件。因而，不会导致电动牙刷结构复杂化和成本增加。本发明的控制单元可以在两个驱动振动频率之间交替切换，也可以按照规定的顺 序或者随机地切换3个以上的驱动振动频率。优选所述多个不同的振动频率中的至少一个振动频率为所述振动构件的共振振 动频率。而且，优选多个不同的振动频率中包括多个共振振动频率。这是因为通过利用共 振，使刷毛的振幅变大。在此，优选本发明的振动构件具有刷毛在第一方向上共振的第一共振点和刷毛在 第二方向上共振的第二共振点，所述控制单元具有第一动作模式和第二动作模式，并高速 地对第一和第二动作模式进行切换，其中，第一动作模式是控制驱动源的输出以产生第一 方向上的共振的模式，第二动作模式是控制驱动源的输出以产生第二方向上的共振的模式。在如所述第一、第二动作模式那样利用共振的动作模式(下面称为“共振动作模 式”)中，刷毛的振幅比不利用共振的动作模式(下面称为“通常动作模式”)下的振幅大。 因为稳定状态下的刷毛的振幅大，所以过渡状态下的刷毛的振幅也变大。因而，如果切换前 后的动作模式中的至少任一个动作模式中包括共振动作模式，则能够在稳定状态和过渡状 态两个状态下(即，整个治疗期间)使刷毛的振幅大，从而能够获得更好的去除牙垢效果和 治疗感。另外，因为利用共振现象，所以能够以与通常动作模式相等的消耗功率使振幅增大 (提高去除牙垢能力)，并提高效率。而且，优选本发明的控制单元交替切换第一动作模式和第二动作模式。通过使刷 毛振幅大的两个共振动作模式反复，也能够使过渡状态下的刷毛的振幅变大，获得高的去 除牙垢能力。优选所述第一方向为平行于刷毛表面的方向，所述第二方向为垂直于所述刷毛表 面的方向。在此，所说的“刷毛表面”是指与刷毛的纤维垂直并且位于纤维的前端部分的假 想的面。在第一方向上的共振中，刷毛的毛前端在平行于治疗部的方向上细微地运动，因而 能够期望在磨刷牙周袋方面获得好的效果，在第二方向上的共振中，刷毛的毛前端在垂直 于治疗部的方向上细微地运动，因而能够期望在磨刷齿间部、牙周袋和牙齿表面方面获得 好的效果。并且，在过渡状态中，刷毛进行上述的第一和第二方向组合后的不规则的运动， 从而能够一同获得两个动作模式的效果。优选所述第一共振点具有依赖所述运动传递机构的特性，所述第二共振点具有依 赖所述刷毛的特性。优选所述控制单元检测作用在所述刷毛上的负载，按照检测到的负载调整所述驱 动源的输出。这是因为振动构件的振动特性依赖作用在刷毛上的负载变动。优选所述运动传递机构内置在所述振动构件中，所述振动构件经由弹性构件安装 在电动牙刷主体上。根据这样的结构，因为运动传递机构内置在振动构件中，所以刷毛附近 高效振动，另一方面，振动构件的振动由于弹性构件的存在而难以传递至电动牙刷主体上， 从而能够获得好的使用感。优选所述驱动源是马达，所述运动传递机构是与所述马达的旋转轴连接的偏心 轴，所述振动构件具有轴杆，该轴杆具有所述偏心轴的轴承。在利用了这样的驱动原理的电 动牙刷中，振动构件(刷毛)在垂直于旋转轴的面内二维地振动。并且，在振动面内的大致垂直的两个方向上分别共振。能利用这两个方向作为所述第一、第二方向。此外，只要与切换前的驱动振动频率对应的刷毛动作的轨迹和与切换后的驱动振 动频率对应的刷毛动作的轨迹不同，上述的动作模式可以不利用共振。只要切换前后刷毛 动作的轨迹不同，则在过渡状态下，刷毛的轨迹就变得不规则，从而能够提高去除牙垢效^ ο优选本发明的控制单元高速切换驱动振动频率以使过渡状态期间为稳定动作期 间的1/3以上，即，以使过渡状态期间占全部动作期间的比例为1/4以上。而且，优选本发 明的控制单元高速切换驱动振动频率以使过渡状态期间大于等于稳定动作时间，即，以使 过渡状态期间占全部动作期间的比例大于等于1/2。此外，在此，稳定动作期间为刷毛的动 作稳定的期间，过渡状态期间为从切换驱动振动频率后直到刷毛的动作稳定的期间。此外，上述的手段和处理能够分别尽可能地相互组合构成本发明。发明的效果本发明能够进一步提高电动牙刷的去除牙垢能力和治疗感。另外，本发明不会导 致结构复杂化、成本增加、消耗功率增大。


图1是表示电动牙刷的外观的立体图。图2是表示电动牙刷的内部结构的剖视图。图3是第一实施方式的框图。图4是示意地表示刷毛的振动的图。图5是表示负载为IOOg时的共振点的曲线图。图6是表示过渡状态下的刷毛的轨迹的图。图7是表示过渡状态下的刷毛在Y轴(横)方向和Z轴(纵)方向上的轨迹的图。图8A是表示共振切换动作模式下的PWM信号的波形的图。图8B是表示在共振切换动作模式下的刷毛的振动状态的图。图9A是表示在共振切换动作模式下的刷毛的驱动状态的其他例子的图。图9B是表示在共振切换动作模式下的刷毛的驱动状态的其他例子的图。图9C是表示在共振切换动作模式下的刷毛的驱动状态的其他例子的图。图9D是表示在共振切换动作模式下的刷毛的驱动状态的其他例子的图。图10是表示负载为250g时的共振点的曲线图。图11是第二实施方式的框图。附图标记说明1电动牙刷主体10 马达11旋转轴12驱动电路121存储器122计时器123电流检测电路
13充电电池
14线圈
2振动构件
20轴杆部
200轴杆
201保持架
202弹性构件
202A突起部
203轴承
21刷部件
210刷毛
30偏心轴
300配重
40轨迹
S开关
具体实施例方式下面参照附图，以本发明的优选的实施方式为例进行详细说明。(第一实施方式)〈电动牙刷的结构〉参照图1、图2、图3，说明电动牙刷的结构。图1是表示电动牙刷的外观的立体图， 图2是表示电动牙刷的内部结构的剖视图，图3是框图。电动牙刷具有电动牙刷主体1(下面，仅称为“主体1”)，其内置有作为驱动源的 马达10 ；振动构件2，其具有刷毛210。主体1呈近似圆筒形状，兼用作刷牙时使用者用手 握持的手柄部。在主体1上设置有开关S，所述开关S用于进行电源的开/关和动作模式的切换。 另外，在主体1的内部设置有作为驱动源的马达10、用于控制马达10的转速的驱动电路 12、作为2. 4V电源的充电电池13、充电用的线圈14等。在对充电电池13进行充电时，仅通 过将主体1装载在充电器(未图示)上，就能够通过电磁感应非接触地充电。如图3所示， 驱动电路12具有CPU(中央运算处理装置)120、存储程序和各种设定值的存储器121、计时 器122等。振动构件2具有轴杆部20，其固定在主体1侧；刷部件21，其安装在该轴杆部20 上。在刷部件21的前端植入有刷毛210。刷部件21因为是消耗部件，所以形成为能够相对 于轴杆部20自由装卸的结构，以便更换为新品。轴杆部20由轴杆200、保持架201和弹性构件202构成，其中，轴杆200和保持架 201是由树脂材料形成的，弹性构件202是由弹性材料形成的。优选该弹性构件202通过 嵌入成形与轴杆200和保持架201形成为一体。弹性构件202位于轴杆200和保持架201 之间，具有分别从设置在保持架201上的多个贯通孔突出的多个(例如3个)突起部202A。 轴杆部20通过弹性构件202的3个突起部202A形成的3点接触被定位在主体1的外壳上。这样，本实施方式的振动构件2经由弹性构件202安装在主体1上。轴杆200是前端(刷毛侧的端部)封闭的筒状构件，在筒内部的前端具有轴承 203。与马达10的旋转轴11连接的偏心轴30的前端插入在轴杆200的轴承203中。该偏 心轴30在轴承203的附近具有配重300，偏心轴30的重心偏离其旋转中心。此外，在偏心 轴30的前端与轴承203之间设置有微小的间隙量。<电动牙刷的基本动作>说明电动牙刷的基本动作。当处于电源打开的状态时，CPU120将脉冲宽度调制信号(PWM信号)供给至马达 10，使马达10的旋转轴11旋转。偏心轴30也随着旋转轴11的旋转而旋转，但是由于偏心 轴30的重心偏离旋转中心，所以进行围绕旋转中心旋转的运动。因而，偏心轴30的前端反 复冲击轴承203的内壁，从而使轴杆200和安装在轴杆200上的刷部件21高速振动。也就 是说，偏心轴30起到将马达10的输出(旋转)转换为振动构件2的振动的运动传递机构 (运动转换机构)的作用。用手握住主体1，使高速振动的刷毛210接触牙齿，从而能够除 去牙垢。此外，CPU120利用计时器122监测连续动作的时间，经过了规定时间(例如2分 钟)后自动使刷毛的振动停止。在本实施方式的电动牙刷中，作为运动传递机构的偏心轴30内置在振动构件2 中，尤其是配重300配置在刷毛210的附近。因而，能够使刷毛210部分高效振动。另一方 面，因为振动构件2 (轴杆部20)经由弹性构件202安装在主体1上，所以振动构件2的振 动难以传递至主体1。因而，能够减小刷牙时主体1和手的振动，从而能够获得好的使用感。〈振动特性的说明〉如上所述，在本实施方式的电动牙刷中，利用偏心轴30的旋转运动使刷毛210振 动。在利用了这样的驱动原理的情况下，刷毛210能够在垂直于马达的旋转轴的平面内二 维地振动。图4示意地示出了刷毛的振动轨迹(X轴马达旋转轴，Y轴垂直于旋转轴且平 行于刷毛表面的方向，Z轴垂直于刷毛表面的方向)。在图示的例子中，刷毛210以椭圆状 的轨迹40在YZ平面内振动。刷毛表面是指与刷毛的纤维垂直且位于纤维的前端部分的假 想的面。本实施方式的电动牙刷具有图5所示的振动特性。此外，图5示出了在Z轴方向 上在刷毛上施加IOOg负载的状态下的振动频率与振幅的关系。横轴为振动频率(Hz)，纵轴 为振幅(mm)，实线的曲线表示Y轴方向(横向)上的振幅，虚线的曲线表示Z轴方向(纵 向)上的振幅。从图5的曲线可知，本实施方式的电动牙刷至少具有两个共振点(共振振动频 率)，各共振点的共振方向不同。具体地说，在振动频率低的共振点(第一共振点约100Hz) 上产生平行于刷毛表面的共振方向即Y轴方向上的共振，在振动频率高的共振点(第二共 振点约200Hz)上产生垂直于刷毛表面的共振方向即Z轴方向上的共振。可以考虑到出现方向不同的多个共振主要是电动牙刷的结构和其驱动原理引起 的。本发明人通过变更偏心轴和刷毛的结构反复进行试验，得知第一共振点主要依赖运动 传递机构的特性，第二共振点主要依赖刷毛的特性。换言之，通过变更运动传递机构的结构 和形状(简单地说，偏心轴的配重的位置、大小、重量等)能够调整第一共振点的振动频率 和振幅，另外，通过变更刷毛的结构和形状能够调整第二共振点的振动频率和振幅。
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从图5可知，在利用第一共振点的动作模式(下面称为“第一共振动作模式”)下， 几乎未产生Z轴方向上的振动，因而，刷毛的轨迹为在Y轴方向上往复的直线。在利用第二 共振点的动作模式(下面称为“第二共振动作模式”)下，产生Z轴方向上的共振并且在Y 轴方向上也有振幅，因而刷毛的轨迹为以Z轴方向为长轴的椭圆。本发明人发现，利用在对第一共振动作模式和第二共振动作模式进行切换时产生 的过渡状态下的刷毛的振动，能够获得对牙周袋的很好的磨刷效果。在研究交替切换第一共振动作模式和第二共振动作模式时的刷毛的运动时，得知 形成图6、7所示的轨迹。图6是表示刷毛在YZ平面上的轨迹的图，图7是分别示出了轨迹 的YZ分量的图。在本例子中，每0. 3秒交替切换第一共振动作模式和第二共振动作模式。 如图7所示，可知在切换各动作模式时，YZ轴方向上的振动振幅变化，伴随与此刷毛进行不 规则的运动。通过刷毛这样不规则的运动使刷毛的毛前端从各个角度接触治疗部位，从而 能够比单一方向上的磨刷获得更好的去除牙垢的效果。此外，在该例子中，从第一共振动作模式(低振动频率)切换为第二共振动作模式 (高振动频率)的过渡状态期间约为0. 07秒，从第二共振动作模式切换为第一共振动作模 式的过渡状态期间约为0. 14秒。在从第二共振动作模式向第一共振动作模式切换时需要 时间是由于受到惯性的影响。本发明人想到，为了利用这样的过渡状态下的刷毛的不规则运动提高去除牙垢效 果，只要高速切换动作模式，提高过渡状态期间占刷毛动作期间的比例即可。〈动作模式的说明〉本实施方式的电动牙刷具有驱动振动频率不同的多个动作模式。从电源关闭状 态，每次按压开关S，动作模式就依次切换，当切换一圈时返回关闭状态。如图3所示，预先 在存储器121中存储有与各动作模式对应的设定值。该设定值是与各动作模式的驱动振动 频率对应的参数，该具体的数值是基于图5所示的实验结果决定的。当切换动作模式时，CPU120从存储器121读入相符的设定值，按照该值决定PWM 信号的占空比。当占空比变大时，马达10的转速加快，其结果刷毛210的振动频率也变高。 这样，在本实施方式中，驱动电路12起到控制马达10的输出(转速)和刷毛210的振动频 率的控制单元的作用。(1)第一共振动作模式第一共振动作模式是利用第一共振点的动作模式。驱动振动频率设定在第一共振 点(约100Hz)或其附近。在第一共振动作模式下，使用占空比约50%的PWM信号。在第一 共振动作模式下，刷毛210在Y轴方向(横向)上的振幅大于通常动作模式下在Y轴方向 (横向)上的振幅，从而能够提高去除牙垢能力和治疗感。尤其是，在第一共振动作模式下， 刷毛210的毛前端在平行于治疗部的方向上细微地运动，在对牙周袋的磨刷方面能够获得 好的效果。(2)第二共振动作模式第二共振动作模式是利用第二共振点的动作模式。驱动振动频率设定在第二共振 点(约200Hz)或其附近。在第二共振动作模式下，使用占空比约90%的PWM信号。在第 二共振动作模式下，刷毛210在Z轴方向(纵向)上的振幅大于通常动作模式下在Z轴方 向(纵向)上的振幅，从而能够提高去除牙垢能力和治疗感。尤其是，在第二共振动作模式下，刷毛210的毛前端在垂直于治疗部的方向上细微地运动，在对齿间部、牙周袋和牙齿表 面的磨刷方面能够获得好的效果。(3)通常动作模式通常动作模式是不利用共振的动作模式。驱动振动频率设定在第一共振点和第二 共振点之间(例如150Hz)。此外，可以设置120Hz、140Hz、160Hz、180Hz那样的多级通常动 作模式，利用开关S进行切换。另外，优选设置振动频率低于第一共振点或振动频率高于第 二共振点的通常动作模式。(4)共振切换动作模式共振切换动作模式是以短的时间间隔交替反复进行第一共振动作模式和第二共 振动作模式的动作模式。在共振切换动作模式下，反复进行第一共振动作模式和第二共振 动作模式，根据存储在存储器121中的各共振动作模式的设定值计算PWM信号的占空比。共 振切换动作模式下的存储在存储器121中的设定值是各共振动作模式的动作时间。如图8A所示，在各共振动作模式的动作时间为0. 3秒的情况下，PWM信号的输出 每0. 3秒就切换为与第一共振动作模式和第二共振动作模式对应的占空比。如上所述，在 从第一共振动作模式到第二共振动作模式的过渡状态约为0. 07秒，从第二共振动作模式 到第一共振动作模式的过渡状态约为0. 14秒时，如图8B所示，在第一共振动作模式下的稳 定动作期间约为0. 16秒，在第二共振动作模式下的稳定动作期间约为0. 23秒。过渡状态 期间共计约0. 21秒，约为全部的1/3。在这样的动作模式下，分别以同等程度的时间，进行 第一、第二共振动作模式的各稳定动作期间中的振幅大的磨刷和过渡状态中的不规则的磨 刷这3种磨刷。各种磨刷能够获得不同种类的磨刷效果，因而通过本动作模式，能够同时获 得各种磨刷效果。此外，第一共振动作模式与第二共振动作模式的切换间隔不一定为0. 3秒。例如， 可以以0. 2秒或0. 4秒的间隔切换。在图9A、图9B中分别示出了以0. 2秒和0. 4秒的间隔 切换时的刷毛的动作状态。如图9A所示，当以0. 2秒的间隔切换时，第一共振动作模式的稳定动作期间约为 0. 06秒，第二共振动作模式的稳定动作期间约为0. 13秒。过渡状态期间共计约0.21秒，约 为全部的1/2。如图9B所示，当以0. 4秒的间隔切换时，第一共振动作模式的稳定动作期间约为 0. 26秒，第二共振动作模式的稳定动作期间为0. 33秒。过渡状态期间共计约0. 21秒，约为 全部的1/4。此外，切换间隔可以长于上述的切换间隔，也可以短于上述的切换间隔，但若切换 间隔过长，则过渡状态期间占全部动作时间的比例变小，不能充分地获得不规则的磨刷动 作所产生的去除牙垢的效果。相反地，若切换间隔过短，则在共振动作模式下不会进行稳定 动作。所说的在共振动作模式下不稳定是指，不能使过渡状态下的振幅足够大，不能获得充 分的去除牙垢效果。另外，各共振动作模式的切换动作间隔可以不同。例如，考虑将第一共振动作模式 的动作期间设定为0.24秒，将第二共振动作模式的动作期间设定为0. 17秒。图9C示出了 这种情况下的刷毛的动作状态。若形成这样的设定，则第一共振动作模式的稳定动作期间 约为0. 10秒，第二共振动作模式的稳定动作期间约为0. 10秒，过渡状态期间共计约0. 21秒。这样的设定是过渡状态期间与稳定动作期间为1比1，并且第一、第二共振动作模式的 稳定动作期间相等。另外，通过更高速地进行切换，能够使大致全部动作时间都为过渡状态。S卩，考虑 将第一共振动作模式的动作期间设定为0. 16秒，将第二共振动作模式的动作期间设定为 0. 09秒，使第一、第二共振动作模式下的稳定动作期间例如为0. 02秒。图9D示出了这种情 况下的刷毛的动作状态。若形成这样的设定，就能够使过渡状态期间几乎占用了全部动作 期间(0. 21/0. 25)。这样，能够通过适当设定切换间隔，实现各种动作。根据上述的本实施方式，利用对共振方向上不同的多个共振动作模式进行切换时 的过渡状态，实现不规则的刷毛振动，从而能够提高去除牙垢能力和治疗感。因为利用共 振，所以过渡状态下的刷毛的振动振幅也变大。另外，由于能够缩短为了获得去除牙垢的效 果而以高的振动频率进行动作的时间，所以还能够缓和对牙龈的刺激。另外，因为仅通过对 马达的转速控制就能够实现多个共振动作模式，所以驱动系统和传递系统中不需要特殊的 结构和部件。因而，不会导致电动牙刷结构的复杂化和成本增加。而且，因为利用共振现象， 所以能够以与通常动作模式相等的消耗功率增大振幅(提高去除牙垢能力)，提高效率。(第二实施方式)在上述第一实施方式中，在各动作模式中使用单一的设定值。但是，如图10所示， 当作用在刷毛上的负载变化时，刷毛的振动特性发生变动，共振点的位置变化。图10示出 了负载为250g时的振动特性，可知第一共振点在IlOHz附近，第二共振点在250Hz附近，与 负载为IOOg的情况(图5)相比，所有的共振点都变大。因此，在第二实施方式中，检测作 用在刷毛上的负载，按照负载的大小调整马达的转速。图11是第二实施方式的电动牙刷框图。与第一实施方式不同处为设置有电流检 测电路123，在存储器121中与负载的大小对应地存储有多个设定值。电流检测电路123是检测马达10的电流值的电路。将刷毛压抵在牙齿表面上得 越紧，作用在刷毛上的负载越大。并且，当作用在刷毛上的负载增大时，马达10的负载也变 大，流入马达10的电流值增大。因而，CPU120能够基于电流检测电路123的检测结果推定 作用在刷毛210上的负载的大小。在存储器121中按照动作模式存储有与负载70g 250g范围对应的设定值。在 本实施方式中，预备了与预先确定的如70g、100g、…、250g那样的负载的值(代表值)对 应的设定值。CPU120基于作用在刷毛上的负载值，从这些设定值中选择适当的值，或者，通 过对上述的设定值进行插补计算出适当的值。此外，在利用负载的大小的函数表现设定值 的情况下，优选将表示该函数的参数存储在存储器中。另外，当负载值变化时，切换各动作模式时的过渡状态的期间也发生变动。因而， 在共振切换动作模式中，各模式切换间隔的适当的值也变化。因此，在存储器121中存储与 负载值对应的切换间隔。通过这样的结构，与作用在刷毛上的负载的大小对应地适当调整马达的转速，来 弥补因负载而引起的共振点的偏差，从而能够正确地再现共振现象。另外，也能够正确地再 现过渡状态期间占全部动作期间的比例。(第三实施方式)
本实施方式考虑到振动特性因刷毛的种类而不同，对当前安装的刷部件21的种 类进行检测，利用与其种类对应的振动特性。为了检测刷毛的种类，在刷部件21上附设了 按照刷毛种类而不同的识别标记，在主体1上设置识别标记读取部，由此来检测刷毛的种类。能够利用与刷毛种类对应而具有不同的电阻值的导电性材料作为识别标记。主体 1的识别标记读取部通过读取导电性材料的电阻值能够判别该刷毛的种类。另外，可以利用永久磁铁等电磁元件作为识别标记，按照刷毛种类改变磁铁的磁 力大小和磁铁的设置位置，在安装刷毛时使施加在识别标记读取部上的磁场的强度不同。 主体1的识别标记读取部具有线圈，对安装刷部件21时产生的感应电动势的大小进行检 测。感应电动势的大小与线圈的磁场强度成比例，因而能够基于感应电动势判别刷毛种类。另外，能够利用多个光电元件作为识别标记读取部，采用与光电元件对应的位置 的孔部作为识别标记。按照刷毛的种类使孔的设置位置不同，从而能够通过判别识别标记 读取部从哪个光电元件受光来判别刷毛种类。在具有3个光电元件的情况下，能够判别8 种状态(7种刷毛和非安装状态)。另外，可以利用能够检测不同种类的波长的多个光电元件作为识别标记读取部， 可以采用使特定波长的光透过的光学滤光片材料作为识别标记。使透过滤光片的波长按照 刷毛的种类变化，从而能够判别刷毛种类。另外，可以利用机械式的多个开关作为识别标记读取部，可以采用设置在与各开 关对应的位置上的狭缝状的切缺部或孔作为识别标记。由于设置切缺部或孔的位置根据刷 毛种类变化，所以安装时被切换的开关的位置不同。因而，能够通过判断哪个开关被切换， 来判别刷毛种类。这样，因为能够利用识别标记判别被安装的刷部件21的种类，所以只要将各种刷 毛种类的振动特性存储在存储器121中，就能够利用与被安装的刷毛种类对应的振动特 性。另外，除了振动特性以外，还能够使动作模式等按照每种刷毛种类变化。也就是说，能 够按照被安装的刷毛种类，使去除牙垢的效果最佳。此外，如果使用上述的结构，则能够判断是否安装了刷部件21。因而，在未安装刷 部件21的状态下，能够进行控制使得即使按压电源按钮也不会打开电源。近年来，出现了 进一步小型化、便携性好的电动牙刷，但有可能出现如下的问题，即，在搬运中或保管在包 中等的情况下意外地施加外力而无意识地打开电源，由此动作声音或振动使人不舒服，或 是消耗电池。如上所述，如果在未安装刷部件21的状态下不能打开电源，则能够消除这样 的问题。另外，还能够采用下面的方法形成用于防止上述的无意识打开电源的另外的结 构。即，采用长时间按压电源按钮就不接受按钮操作的锁键模式，并且使用者可以预先设置 用于解锁的按钮操作，在锁键时仅通过进行该操作就解锁打开电源。作为解除用的操作方 式，例如能够利用在1秒中内3次按压了电源按钮后长按电源按钮1秒以上的方式。使用 者预先进行这样的动作，储存该信号方式。然后，在锁键时，当出现与所记忆的方式一致的 信号输入时解锁。因为无意识地进行这样复杂的操作的可能性低，所以能够防止无意识地 打开电源。此外，锁止解除用的动作不仅是对一个按钮的操作，可以采用操作多个按钮的操 作方式。页(变形例)上述的实施方式的结构只不过是例示本发明的一个具体例子。在上述说明中使用 的数值等为示例，不对本发明限定。本发明的范围不限于上述实施方式，能够在其技术构思 的范围内进行各种变形。另外，在上述实施方式的共振切换动作模式中，交替切换第一共振动作模式和第 二共振动作模式，但切换方式不限于此。产生过渡状态下的不规则的刷毛轨迹的原因为切 换前后的稳定动作状态下的刷毛的轨迹不同。因而，只要在刷毛动作的轨迹相互不同的动 作模式之间进行切换，就能够获得与上述实施方式相同的效果。例如，可以交替切换第一共振动作模式和通常动作模式，也可以交替切换第二共 振动作模式和通常动作模式。这样，只要切换前后的一种模式包括共振动作模式，就能够至 少暂时实现利用了共振的振幅大的刷毛运动。另外，可以在未利用共振的通常动作模式间 高速地进行切换。这种情况也能够实现过渡状态下的不规则的刷毛运动。另外，如果驱动 振动频率不是共振振动频率，在共振振动频率前后切换驱动振动频率，则由于在过渡状态 中经过共振振动频率，所以能够在过渡状态中使刷毛的振幅变大。另外，上述实施方式的共振切换动作模式，是在两个动作模式之间进行切换，但可 以在3个以上的动作模式之间进行切换。例如，优选在两个共振动作模式之间夹入通常动 作模式的切换方式和随机地切换上述多个动作模式的切换方式。另外，可以利用刷毛的第 三共振点，在利用了共振的3个动作模式之间高速切换。在这种情况下，可以在从3个共振 点中选择的任意两个动作模式之间高速切换，或者可以依次切换3个动作模式，或者随机 地切换3个动作模式。另外，可以不适用第一共振动作模式和第二共振动作模式那样的仅利用一个共振 点的动作模式，仅使用共振切换模式那样高速切换多个共振点的动作模式。
1权利要求
一种电动牙刷，具有驱动源，振动构件，其具有刷毛，运动传递机构，其将所述驱动源的输出转换为所述振动构件的振动，控制单元，其控制所述驱动源的输出；所述控制单元进行控制以使所述振动构件的驱动振动频率在多个不同的振动频率之间高速反复切换，由此能够进行磨刷，所述磨刷是利用了驱动振动频率切换时的过渡状态的磨刷。
2.如权利要求1所述的电动牙刷，其中，所述多个不同的振动频率中的至少一个振动 频率为所述振动构件的共振振动频率。
3.如权利要求1所述的电动牙刷，其中，所述振动构件具有所述刷毛在第一方向上共 振的第一共振点和所述刷毛在第二方向上共振的第二共振点，所述多个不同的振动频率中包括与所述第一共振点对应的振动频率和与所述第二共 振点对应的振动频率。
4.如权利要求3所述的电动牙刷，其中，所述控制单元交替切换输出，以利用与所述第 一共振点对应的振动频率和与所述第二共振点对应的振动频率反复驱动所述振动构件。
5.如权利要求3所述的电动牙刷，其中，所述控制单元具有第一动作模式和第二动作 模式，并高速地使该第一和第二动作模式反复切换，所述第一动作模式是控制所述驱动源 的输出以产生所述第一方向上的共振的模式，所述第二动作模式是控制所述驱动源的输出 以产生所述第二方向上的共振的模式。
6.如权利要求3所述的电动牙刷，其中，所述第一方向为平行于刷毛面的方向，所述第二方向为垂直于所述刷毛面的方向。
7.如权利要求3所述的电动牙刷，其中，所述第一共振点具有依赖于所述运动传递机构的特性，所述第二共振点具有依赖于所述刷毛的特性。
8.如权利要求1所述的电动牙刷，其中，与切换前的驱动振动频率对应的刷毛动作的轨迹和与切换后的驱动振动频率对应的 刷毛动作的轨迹不同。
9.如权利要求1 8中任一项所述的电动牙刷，其中，将刷毛动作稳定的期间作为稳定动作期间，将从切换驱动振动频率之后到刷毛动作变 稳定为止的期间作为过渡状态期间，所述控制单元切换驱动振动频率以使过渡状态期间为稳定动作期间的1/3以上。
10.如权利要求9所述的电动牙刷，其中，所述控制单元切换驱动振动频率以使过渡状态期间大于等于稳定动作期间。
全文摘要
电动牙刷具有驱动源、具有刷毛的振动构件、将驱动源的输出转变为振动构件的振动的传递结构和控制驱动源的输出的控制单元。控制单元具有用于使刷毛进行规定的动作的多个动作模式，通过高速切换该多个控制模式，能够利用动作模式切换时的过渡状态进行磨刷。优选在利用在不同方向上共振的两个共振点的动作模式之间高速切换。由此，能够提高电动牙刷的去除牙垢能力和治疗感。
文档编号A61C17/22GK101977566SQ20098010970
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月16日 优先权日2008年3月18日
发明者下山淳, 岩堀敏之 申请人:欧姆龙健康医疗事业株式会社