(57)【要約】  電動歯ブラシ１０は、ブラシヘッド部分１４を含み該ブラシヘッド部分から毛が延在するブラシヘッドアセンブリを駆動するための、ブラシヘッド内に配置された小型の電磁アクチュエータ２４を含む。該アクチュエータは固定された下部要素２６と可動の上部要素２８とを含み、該下部及び上部要素はそれぞれ、対向する端において湾曲したローラ接触部２４、３６、４６、４８を持つ。ローラ部材５２、５４は、上部及び下部部材のローラ接触部間に配置される。該下部要素上には少なくとも１つのコイルが装着され、交流通電信号に応答する。前記上部要素上には少なくとも２つの永久磁石アセンブリが配置され、交番する極性位置を持つ。
2013515543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁アクチュエータを備えた電動歯ブラシであって、
柄と、
ブラシヘッド部材を含み、前記ブラシヘッド部材から毛が延在する、ブラシヘッドアセンブリと、
長さ方向に離隔された位置に湾曲した接触部を持つ下部要素と、前記下部要素から離隔され、長さ方向に沿って離隔された位置に前記下部要素の湾曲した接触部材と係合する湾曲した接触部を持つ上部要素と、を含むブラシヘッドアセンブリアクチュエータと、
２つの離隔された接触部材間において前記下部要素上に装着された少なくとも１つのアクチュエータコイルと、
交流信号により前記アクチュエータコイルに通電するための電源アセンブリと、
前記上部要素上の湾曲した接触部材間に配置された少なくとも２つの永久磁石アセンブリであって、連続した前記永久磁石アセンブリは連続した対向する極を持つよう配置された永久磁石アセンブリと、
前記上部要素及び前記下部要素の湾曲した接触部材間に捕捉されたローラ部材であって、前記コイル及び前記永久磁石アセンブリが、前記アクチュエータコイルに対する前記交流信号の通電が、歯の洗浄のための前記上部部材及び前記ブラシヘッドアセンブリの往復運動に帰着するように構成されたローラ部材と、
を有する前記電動歯ブラシ。
【請求項２】
前記湾曲した接触部と３つの永久磁石アセンブリとの間において、前記下部要素上に配置された２つのアクチュエータコイルを含み、前記３つの永久磁石アセンブリは、２つの永久磁石アセンブリが、各コイルの中心線に略隣接するように配置された、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項３】
前記湾曲した接触部は、前記上部要素及び前記下部要素の対向する端に配置され、これら要素の中間部分に対して隆起した、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項４】
前記３つの永久磁石アセンブリはそれぞれ、複数の別個の磁石を有する、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項５】
前記３つの永久磁石アセンブリは、３つの別個の磁石を有する、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項６】
前記ローラは円形の断面を持ち、前記湾曲部の中央部は略円形であり、前記湾曲部の残りの部分は、前記湾曲部の対向する端に向かって平坦になる、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項７】
前記ローラ部材は、直径が約１．５ｍｍであり、前記湾曲部の中央部は、直径が約２．５ｍｍである、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項８】
前記ローラ部材は細長であり、略前記ブラシヘッドの幅だけ延在する、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項９】
前記ローラ部材は球形である、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１０】
検知巻き線アセンブリを含み、前記電動ブラシの動作の間の前記永久磁石からの磁束が、移動するブラシヘッドの速度及び／又はストロークを示す電圧信号を生成する、請求項１に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１１】
前記検知アセンブリは、前記歯ブラシの動作を制御するためのフィードバック制御回路を含む、請求項１０に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１２】
電動歯ブラシであって、
柄と、
ブラシヘッド部材を含み、前記ブラシヘッド部材から毛が延在する、ブラシヘッドアセンブリと、
移動しない固定子下部部材と移動する上部部材とを含むばね質量システムを有するブラシヘッドアクチュエータであって、前記上部及び下部部材は係合する離隔された湾曲部を含むブラシヘッドアクチュエータと、
それぞれが前記上部部材の湾曲部と前記下部部材との間に捕捉された２つのローラ部材と、
前記ローラ部材上で前記上部部材を前後に動かし、歯を洗浄するための前記ブラシヘッドアセンブリ及び前記毛の振動動作をもたらす駆動アセンブリと、
を有する電動歯ブラシ。
【請求項１３】
前記駆動アセンブリは、交流駆動信号に応答する電磁ドライバである、請求項１２に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１４】
前後に振動する前記ブラシヘッドの運動の周波数は、１９０乃至２６０Ｈｚの範囲内である、請求項１２に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１５】
前記ローラの外部は、前記上部及び下部部材の湾曲部の曲率に対して構成され、永久磁石アセンブリが、前記上部部材が前記歯ブラシの長手方向に、且つ前記下部部材に向かって及び前記下部部材から離れるように動くように、前記コイルに対して配置された、請求項１２に記載の電動歯ブラシ。
【請求項１６】
パーソナルケア器具であって、
柄と、
パーソナルケア機能を実現するためのエンドエフェクタを含むワークピースアセンブリと、
移動しない固定子下部部材と移動する上部部材とを含むばね質量システムを有するワークピースアセンブリアクチュエータであって、前記上部及び下部部材は係合する離隔された湾曲部を含むワークピースアセンブリアクチュエータと、
それぞれが前記上部部材の湾曲部と前記下部部材との間に捕捉された２つのローラ部材と、
前記ローラ部材上で前記上部部材を前後に動かし、前記エンドエフェクタの振動動作をもたらす駆動アセンブリと、
を有するパーソナルケア器具。
【請求項１７】
前記駆動アセンブリは、交流駆動信号に応答する電磁ドライバである、請求項１７に記載のパーソナルケア器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には電動歯ブラシに関し、更に詳細には、歯ブラシのブラシヘッドに配置可能なように構成された、電磁アクチュエータアセンブリを用いる、又は他のパーソナルケア機器構成において有用な、電動歯ブラシに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動歯ブラシは一般に、典型的にはブラシヘッドのためのドライバ機構のサイズ及び重量、更にはドライバのための電力を供給する電池のため、対応する手動の歯ブラシよりも大きく、重い。手動の歯ブラシは、小さなサイズと比較的小さな重量のため、ハンドバッグやブリーフケース等に簡便に持ち運ぶことができ、実際の物理的な使用の間にも操作が容易であることから、特に携帯使用において便利である。また、手動の歯ブラシは一般に、電動歯ブラシよりも安価である。しかしながら、手動の歯ブラシは一般に、歯を洗浄することにおいては電動歯ブラシよりも著しく効果が低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
それ故、洗浄効果において他の電動歯ブラシと同等でありながらも、従来の手動の歯ブラシのサイズ及び重量に近いほど、一般的な電動歯ブラシよりもかなり小さくて軽い電動歯ブラシを得ることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従って、電動歯ブラシは、柄と、ブラシヘッド部材を含み、前記ブラシヘッド部材から毛が延在する、ブラシヘッドアセンブリと、移動しない固定子下部部材と移動する上部部材とを含むばね質量システムを有するブラシヘッドアクチュエータであって、前記上部及び下部部材は係合する離隔された湾曲部を含むブラシヘッドアクチュエータと、それぞれが前記上部部材の湾曲部と前記下部部材との間に捕捉された２つのローラ部材と、前記ローラ部材上で前記上部部材を前後に動かし、歯を洗浄するための前記ブラシヘッドアセンブリ及び前記毛の振動動作をもたらす駆動アセンブリと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明の電動歯ブラシの実施例の長さ方向の断面図である。
【図２】アクチュエータアセンブリを備えたブラシヘッド部分を示す、図１の電動歯ブラシの斜視図である。
【図３】図２に示されたアクチュエータアセンブリの一部の側面図である。
【図４】歯ブラシの動作を感知するためのアセンブリを含む、電動歯ブラシの回路／機能図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
上述したように、電動歯ブラシは一般に、歯を洗浄することにおいて効果的である。一例においては、米国特許5,189,751に示された電動歯ブラシは、電磁アクチュエータを用い、約１５０乃至４００Ｈｚの音波周波数範囲で動作する。図１及び２に示される本発明の歯ブラシも電磁アクチュエータを用い、１９０乃至２６０Ｈｚの範囲内に動作周波数を持つ。図１の歯ブラシのためのアクチュエータアセンブリは、該電動歯ブラシのブラシヘッド部分に配置されることが可能であり、柄部分が手動の歯ブラシのサイズ及び重量により近くなるように構成される。
【０００７】
図１及び２において全体が１０として示される電動歯ブラシは、柄部分１２及びブラシヘッド部分１４を含む。ブラシヘッド１４には、歯の洗浄のための従来の毛１６のセットが装着されている。柄１２において、他の電動歯ブラシと同様に、電池１８、マイクロプロセッサコントローラ２０、及びオン／オフスイッチ２２、更にはタイマ等のような電動歯ブラシにおいては一般的な他の要素が配置されている。図１において全体が２４で示される電磁アクチュエータは、ブラシヘッド１４内に配置される。電気的接続（図示されていない）は、従来の態様で、柄のなかの電池１８及びマイクロプロセッサ２０とアクチュエータ２４との間に延在している。アクチュエータ２４はブラシヘッド１４内に配置されるように示されているが、柄のなかに配置され、電気的接続要素を通して毛を備えたブラシヘッド１４を駆動しても良い。
【０００８】
アクチュエータ２４は、図２及び３において更に詳細に示されている。アクチュエータ２４は、下部要素２６と上部要素２８とを含む。下部要素２６は位置を固定され、該アクチュエータの固定子として機能する。図示された実施例においては、下部要素は単体の鋼であり、略典型的なブラシヘッドのサイズである。下部要素の両端には、それぞれが湾曲した上面３４、３６を持つ、隆起したローラ支持部２５、２７が配置される。支持部２５、２７の上面の湾曲の構成は、以下に更に詳細に議論される。該下部要素の２つの隆起した支持部の中間には、これら支持部を接続する板部４３がある。
【０００９】
上部要素２８は、サイズ及び構成は下部要素２６と同一であるが、下部要素２６の鏡像となるように配置される。上部要素２８は、２つの下向きのローラ支持部４０及び４２を含み、これら支持部の間に中間板部４４がある。支持部４０及び４２は、それぞれ下向きの湾曲部４６及び４８を含む。典型的には、下部要素（固定子）と上部要素との間に、ゴムのような柔軟な封止材がある。該封止材は、数あるなかでも接着、溶接及び一体成型を含む種々の手段により、下部及び上部要素に固定されても良い。
【００１０】
アクチュエータの遠位端において湾曲部３４と３６との間には第１のローラ５２が捕捉され、アクチュエータの近位端において湾曲部３６と４８との間には第２のローラ５４が捕捉されている。図示された実施例においては、ローラ５２及び５４は鋼のような金属でできているか、又はプラスチックでできていても良い。図示された実施例においては、これらローラは典型的には、上部及び下部要素２６及び２８の幅よりも僅かに短い。
【００１１】
下部要素の中間板４３には２つのコイル４８及び５０が装着され、それぞれが鉄のような磁化可能な芯を持つ。これらのコイルは反対方向に巻かれている。図示された実施例においては、各コイルの巻数は６４であり、僅かに楕円形の形状を持ち、幅が約６ｍｍで長さが約８．５ｍｍであるか、これらの寸法及びコイル構成は変更されても良い。２つのコイルが示されたが、単一のコイルを用いることも可能であり、又は例えば４個のコイルのような、更なるコイルを用いることも可能である。
【００１２】
２つのコイルについての図示された実施例において、上部要素の中間板４４には、３つの永久磁石アセンブリ６０、６２及び６４が配置される。永久磁石アセンブリの数は、コイルの数に依存する。なぜなら、各コイルは、隣接する永久磁石アセンブリのＮ極／Ｓ極分離線に面するべきだからである。一実施例においては、永久磁石アセンブリ６０及び６４はそれぞれ、全部で６個の別個の磁石６８−６８を有し、ブラシヘッドの横方向に３列、ブラシヘッドの長さ方向に２列で配置される。本実施例においては、各永久磁石６８は２ｍｍ平方であり、高さが１ｍｍである。しかしながら、個々の磁石の寸法は、大きく変更されても良いことは留意されるべきである。
【００１３】
個々の磁石は、永久磁石アセンブリ６２及び６４における永久磁石６８−６８のＳ極が下向きになり（下部要素を向く）、反対の極が下部要素とは反対を向くように配置される。中間の磁石アセンブリ６２は、永久磁石アセンブリ６０及び６４の間に配置され、永久磁石アセンブリ６０及び６４に接する。２つのコイル４８及び５０は、一方のコイルが永久磁石アセンブリ６０と６２との間の接触線（分離線）を向き、他方のコイルが永久磁石アセンブリ６２と６４との間の接触線を向くように配置される。更なるコイルが使用される場合には、更なる永久磁石アセンブリが必要となる。図示された実施例においては、永久磁石アセンブリ６２は、全体で９個の個別の永久磁石７０−７０を有し、ブラシヘッドの横方向に３列、ブラシヘッドの長さ方向に３列で配置されるが、長さ方向に４列の磁石が好適ともなり得る。図示された磁石アセンブリ６２における各磁石は２ｍｍ平方であり、厚さが１ｍｍである。しかしながら、ここでもまた、磁石のサイズは単なる例である。種々のサイズの磁石が使用され得る。永久磁石アセンブリ６２は、個々の磁石のＮ極が下部要素を向き、Ｓ極が下部要素とは反対を向くように配置される。ここで説明された永久磁石アセンブリはそれぞれ複数の小さな永久磁石を有するが、永久磁石アセンブリ６０、６２及び６４を形成する３つの単独の永久磁石があっても良く、また他の磁石の組み合わせも可能であることは、留意されるべきである。
【００１４】
アクチュエータ２４は、ばね質量系として、当該質量を形成する移動する上部要素と共に動作し、ローラ５２及び５４はばねとして機能するが、該ローラは典型的なばねのように伸長しない。このことは、従来のばね質量系よりも有利である。下部要素の隆起部分の湾曲部３４及び３６及び対応する上部要素の隆起部の湾曲部４６及び４８の湾曲は、ばね定数及び磁気吸引力に寄与する。図３に最も明確に示されるようにローラ５２及び５４は円形の断面を持ち、１．５ｍｍの半径を持つが、この値は変更されても良い。これらローラのそれぞれを囲む湾曲部は、それぞれ該湾曲部の中心近くにおいて、円形に近い湾曲を持ち、当該位置において、１．５ｍｍの半径を持つローラを受容するため、２．５ｍｍの変形を持つ。例えばローラサイズについても同じ関係が成り立つ。しかしながら、湾曲部の湾曲は、該湾曲部が上部又は下部要素の平坦な面に交差する、それぞれの対向する端部に近づくにつれて、連続的に平坦になっていく。
【００１５】
以下に詳細に説明される一般的な動作の間は、下部要素２６は位置を固定されたままであり、一方で上部要素は、コイル及び永久磁石により生成される電磁作用により、往復運動的に前後に移動する。上部要素の隆起部の湾曲部は、ローラの外面上を転がり、該ローラ自体も柄に対して長手方向に移動する。
【００１６】
電磁気的な動作において、一方のコイル即ちコイル５６は一方の方向、例えば時計回りに巻かれ、永久磁石アセンブリの一方の端を引きつける電磁場に帰着するマイクロプロセッサからの交流通電信号の前半に応答し、これにより上部要素を動かす。同じ電流が他方のコイルに流されると磁場を生成し、該磁場は、第1のコイルの効果に加えて、永久磁石アセンブリの他方の端を反発させる。
【００１７】
正弦通電信号の後半の間は、コイルからの磁場は永久磁石アセンブリ及び上部要素を逆方向に動かし、交流通電信号の全体がローラ５２及び５４上の上部要素の往復前後動作に帰着し、毛により擦る動作をもたらす。図示された実施例においては、動きの周波数は１９０Ｈｚ乃至２６０Ｈｚの範囲内である。
【００１８】
上述したように、上部及び下部部材の湾曲部とローラの直径との間の関係は、歯ブラシの適切な動作のために重要である。典型的には、上部要素及び毛の結果的な動きは、通電されたコイルからの磁場と永久磁石との間の磁気的相互作用のため、軸方向（長手方向）となる。上部要素が軸方向に移動すると、ローラ自体は上部及び下部要素の湾曲部に沿って転がる。しかしながら、永久磁石の引力のため、付加的な軸方向の力に帰着し、元の長手方向の位置に向かって上部要素を駆動しようとし、上部要素及び毛の軸方向の動きを支援する。ローラの曲率を変更（例えば楕円）、並びにコイル及び永久磁石の構成を変更することにより、軸方向の動きに垂直な方向の動き（及び軸方向の動きに加えた動き）が実現され、より複雑な毛の動きに帰着し、より効果的な洗浄が得られる。
【００１９】
以上の変形においては、ローラは球形であっても良く、湾曲部の特定の曲率と組み合わせて、ブラシヘッドの更に複雑な動きに帰着し得る。
【００２０】
図４は、電動歯ブラシの別の特徴を示す。当該特徴は、アクチュエータコイルに隣接して配置された検知コイル７９を備えた検知アセンブリ７７を含む。１つのアクチュエータコイル８１が、説明のため図４に示されている。動作中、上部要素が動くと、永久磁石アセンブリ（図２）により生成される磁束が、検知コイルの端８２−８２間に電圧をもたらす。電圧信号は、上部要素の長手方向の動き（ストローク）についての情報に加え、上部要素の前後運動の速度についての情報を含む。検知コイルにかかる電圧は、アクチュエータコイルにより生成される成分の情報も含むが、図４のような回路によってこれら情報はフィルタリングされる。
【００２１】
ここで図４を参照すると、検知コイル７９からの信号は８０において積算され、該器具の回路８５におけるフルブリッジ回路により通電されるアクチュエータコイル８１からの測定された電流と比較される（８７）。比較器８７からの結果は次いで８４において増幅され、８６においてピーク間検出され、ストローク情報を生成する。当該値は、通常のフィードバック制御システムにおいて利用されても良い。該値は比較器８８において定値と比較され、その結果が８９においてフィルタリングされ、フィードバック制御信号の周波数又はデューティサイクルをフルブリッジにシフトさせる（９０）ことにより、フルブリッジ回路のための出力が調整されても良い。当該回路は、８１−８１において信号に存在する不要な電圧成分を除去する。該器具の使用時には、ブラシヘッドは使い捨てであり、例えば数あるなかでも磁力式、差し込み式又はスライド式のような機構式、及びクリック式接続といった種々の方法で接続される。アクチュエータが柄にある場合、接続するブラシヘッドアセンブリが使い捨てであっても良い。
【００２２】
従って、電磁ドライバにより振動動作を提供するように構成されたアクチュエータを備えた、電動歯ブラシが開示された。該アクチュエータは、湾曲部を備えた隆起部を含む上部及び下部要素を含み、該湾曲部がローラを囲み、ばね質量駆動動作をもたらす。本発明は、例えばシェーバ（シェービングのためのエンドエフェクタが使用される）のような、他のパーソナルケア器具において利用されても良い。
【００２３】
本発明の好適な実施例が説明の目的のために開示されたが、請求項により定義される本発明の精神から逸脱することなく、種々の変更、変形及び代替が該好適な実施例に組み込まれ得ることは理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2013515543.tif 000007
2013515543.tif 000008