(57)【要約】  少なくとも１つの光源（１７２、２７２、５７２）と少なくとも１つの光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）とからなる光感知部と、光源（１７２、２７２、５７２）と光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）に面する光反射面（１４１、２４１、５４１）と、検出回路と、アラーム部とを含む、電動クリーニングケア用具に用いられる光感知圧力アラーム装置である。光源（１７２、２７２、５７２）と光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）はハンドルハウジング（２０１）に対して移動可能な可動部材又はハンドルハウジング（２０１）に対して移動しない静止部材に設置され、且つ同じ側に位置し、光反射面（１４１、２４１、５４１）は、光源（１７２、２７２、５７２）と光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）に面する側の静止部材又は可動部材に設置され、光源（１７２、２７２、５７２）と光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）にほぼ正対している。外力（Ｆ１）と、ハンドル（１）に内蔵された弾性部材による外力（Ｆ１）に抗した弾性力（Ｆ２）とが協働して、可動部材に設けられた光源（１７２、２７２、５７２）と光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）又は光反射面（１４１、２４１、５４１）を可動部材に追従させて移動させ、光源（１７２、２７２、５７２）からの光の光反射面（１４１、２４１、５４１）での入射角と反射角の変化によって、受光可能な光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）の受光面積を変化させ、光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）の電気的性能を変化させる。【選択図】図１０
2021503327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動クリーニングケア用具に用いられる光感知圧力アラーム装置であって、前記クリーニングケア用具は、ハンドルハウジングと、駆動アセンブリと、クリーニング素子を含むクリーニングアセンブリとを含み、前記光感知圧力アラーム装置は、少なくとも１つの光源（１７２、２７２、５７２）と少なくとも１つの光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）から構成される光感知部と、前記光源（１７２、２７２、５７２）と光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）に面する光反射面（１４１、２４１、５４１）と、検出回路と、アラーム部とを含み、前記光源（１７２、２７２、５７２）と光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）はハンドルハウジングに対して移動可能な可動部材又はハンドルハウジングに対して移動しない静止部材に設置され、且つ同じ側に位置し、前記光反射面（１４１、２４１、５４１）は、光源（１７２、２７２、５７２）と光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）に面する側の静止部材又は可動部材に設置され、光源（１７２、２７２、５７２）と光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）にほぼ正対しており、クリーニング素子（２３０、３３０）に付与され、クリーニング素子の長手方向に沿う軸線に近似的に沿うまたは平行となる方向の外力（Ｆ１）と、ハンドルに内蔵された弾性部材（１５０、２２３、２２４）によって外力（Ｆ１）に抗した弾性部材の弾性力（Ｆ２）とが協働して、ハンドルハウジングに対して移動可能な可動部材に設けられた光源（１７２、２７２、５７２）と光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）又は光反射面（１４１、２４１、５４１）を前記可動部材に追従するように移動させ、光源（１７２、２７２、５７２）からの光の光反射面（１４１、２４１、５４１）での入射角と反射角の変化によって、光源（１７２、２７２、５７２）からの光を受光可能な光感知ユニットの受光面積を変化させることで、光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）の電気的性能を変化させる、光感知圧力アラーム装置。
【請求項２】
前記光源（１７２、２７２、５７２）は、能動的に発光する安定な光源であり、前記光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）は、光照射後に抵抗値または導電性能が著しく変化する電子デバイスである、請求項１に記載の光感知圧力アラーム装置。
【請求項３】
前記光源（１７２、２７２、５７２）はＬＥＤであり、前記光感知ユニット（１７１、２７１、５７１）は光感知抵抗である、請求項２に記載の光感知圧力アラーム装置。
【請求項４】
前記駆動アセンブリはマイクロモーター、ギアボックス、駆動軸を含み、当該駆動アセンブリは全体的にブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線（Ｌ３）周りに回転することができ、前記ハンドルハウジングはハンドル上ハウジング（１０１）とハンドル下ハウジング（１０２）を含み、前記弾性部材（１５０）はハンドル下ハウジング（１０２）に設置され、復帰機能を果たし、弾性部材の上端（１５１）はハンドル部のハンドル下ハウジング（１０２）に直接又は間接的に連結され、弾性部材の上端（１５１）はハンドルハウジングに対して一定の位置にあり、弾性部材の下端（１５２）はマイクロモーター（１６１）に連結され、クリーニング素子（３３０）に外力が作用しない場合、弾性部材（１５０）は付勢状態となり、弾性部材（１５０）の付勢力（Ｆ３）はマイクロモーター（１６１）に作用し、マイクロモーター（１６１）とハンドル下ハウジング（１０２）を相対的に固定した位置に保持させ、クリーニング素子に外力（Ｆ１）が付勢されると、マイクロモーター（１６１）は弾性部材の上端（１５１）に接近または離間するように運動し、外力（Ｆ１）によって弾性部材の下端（１５２）がハンドルハウジングに対して変形し、前記光源（１７２）と光感知ユニット（１７１）は回路基板（１７０）のギアボックス（１４０）に面する側に設置され、回路基板（１７０）はモーターフレーム（１６０）に固定され、前記光反射面（１４１）はギアボックス（１４０）に設置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光感知圧力アラーム装置。
【請求項５】
前記弾性部材（１５０）による弾性力の作用点からブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線（Ｌ３）までの距離は、外力（Ｆ１）の作用点からブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線（Ｌ３）までの距離の０．３５倍よりも大きい、請求項４に記載の光感知圧力アラーム装置。
【請求項６】
当該装置は、光反射面（１４１）と、ギアボックスの凹部側面（１４３）と、ギアボックスの凹部上面（１４４）とを含むギアボックスに設けられた凹部をさらに含み、前記ギアボックスの凹部側面（１４３）とギアボックスの凹部上面（１４４）とが光感知シールド部を構成する、請求項４に記載の光感知圧力アラーム装置。
【請求項７】
前記光源（１７２）は光感知ユニット（１７１）に隣接して設置され、光源（１７２）および／または光感知ユニット（１７１）は前記光感知シールド部に部分的または全体的に入り込み、光源（１７２）と光感知ユニット（１７１）と光反射面（１４１）とは０．１ｍｍより大きい隙間を互いに保持する、請求項６に記載の光感知圧力アラーム装置。
【請求項８】
前記光源（５７２）と光感知ユニット（５７１）は、可動のドライバアセンブリに設置され、前記光反射面（５４１）は、ハンドルハウジングに対して静止している回路基板に設置される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光感知圧力アラーム装置。
【請求項９】
前記駆動アセンブリは、ハンドルハウジングによって固定されたドライバブラケット（２２１、２２２）と、駆動軸（２２０）と、駆動軸（２２０）の縦方向の軸線（Ｌ５）に沿って対称に分布された２つのトランスデューサ駆動アームと、弾性部材固定部材（２３７）を介して２つのトランスデューサ駆動アームのクリーニング素子（２３０）寄りの方向の上端にそれぞれ固定連結された弾性部材（２２３、２２４）と、２つのトランスデューサ駆動アーム（２３５、２３６）のクリーニング素子から離れた下方に設置された２つの内部磁力線方向が逆向きの永久磁石（２２５、２２６）と、２つの永久磁石（２２５、２２６）の間に設置された駆動コイル（２２７）とを含み、駆動軸（２２０）、トランスデューサ駆動アーム（２３５、２３６）、永久磁石（２２５、２２６）は可動部材であり、前記光源（２７２）と光感知ユニット（２７１）は静止部材における回路基板に設置され、光反射面（２４１）は可動部材におけるトランスデューサ駆動アーム（２３５、２３６）に設置され、光源（２７２）からの光は、光反射面（２４１）を介して光感知ユニット（２７１）に反射される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光感知圧力アラーム装置。
【請求項１０】
前記弾性部材（２２３、２２４）はシート状部材であり、弾性部材（２２３、２２４）が駆動軸の縦方向の軸線（Ｌ５）に沿って対称に分布され、弾性部材（２２３、２２４）が弾性部材固定部材（２３７）から対応するトランスデューサ駆動アーム（２３５、２３６）に向かう方向に沿う長さと、弾性部材（２２３、２２４）が駆動軸の縦方向の軸線（Ｌ５）に平行となる方向に沿う幅とが、弾性部材（２２３、２２４）の厚みの５倍以上大きい、請求項９に記載の光感知圧力アラーム装置。
【請求項１１】
前記弾性部材（２２３、２２４）は、駆動軸の縦方向の軸線（Ｌ５）に垂直となる方向及び弾性部材の長手方向に垂直となる方向における弾性部材の剛性係数が、駆動軸の縦方向の軸線（Ｌ５）に沿う方向における弾性部材の剛性係数よりはるかに小さく、かつ、駆動軸の縦方向の軸線（Ｌ５）に垂直となる方向及び弾性部材の長手方向に垂直となる方向における弾性部材の剛性係数が、クリーニング素子の長手方向に沿う方向における弾性部材の剛性係数よりはるかに小さく、前記はるかに小さいとは、１０倍以上小さい、請求項１０に記載の光感知圧力アラーム装置。
【請求項１２】
電動クリーニングケア用具に用いられる光感知圧力アラーム装置であって、前記クリーニングケア用具は、ハンドルハウジングと、駆動アセンブリと、クリーニング素子を含むクリーニングアセンブリとを含み、前記駆動アセンブリはマイクロモーター、ギアボックス、駆動軸を含み、当該駆動アセンブリは全体的にブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線（Ｌ３）周りに回転することができ、前記ハンドルハウジングはハンドル上ハウジング（１０１）とハンドル下ハウジング（１０２）を含み、弾性部材（１５０）はハンドル下ハウジング（１０２）に設置され、復帰機能を果たし、弾性部材の上端（１５１）はハンドル部のハンドル下ハウジング（１０２）に直接又は間接的に連結され、弾性部材の上端（１５１）はハンドルハウジングに対して一定の位置にあり、弾性部材の下端（１５２）はマイクロモーター（１６１）に連結され、クリーニング素子（３３０）に外力が作用しない場合、前記弾性部材（１５０）は付勢状態となり、弾性部材（１５０）の付勢力（Ｆ３）はマイクロモーター（１６１）に作用し、マイクロモーター（１６１）とハンドル下ハウジング（１０２）を相対的に固定した位置に保持させ、クリーニング素子に外力（Ｆ１）が付勢されると、マイクロモーター（１６１）は弾性部材の上端（１５１）に接近または離間するように運動し、外力（Ｆ１）によって弾性部材の下端（１５２）がハンドルハウジングに対して変形し、光源（５７２）は、ハンドル下ハウジング（１０２）に対して静止している回路基板（１７０）、又は外力（Ｆ１）と弾性部材の弾性力（Ｆ２）との協働によってハンドル下ハウジング（１０２）に対して移動する可動部材に設置され、光感知ユニット（５７１）は、ハンドル下ハウジング（１０２）に対して移動する可動部材又はハンドル下ハウジング（１０２）に対して静止している回路基板（１７０）に配置され、前記光源（５７２）からの光が前記光感知ユニット（５７１）に直接に照射される、光感知圧力アラーム装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動クリーニングケア用具、特に電動歯ブラシに用いられる圧力アラーム装置に関し、特に電動クリーニングケア用具に用いられる光感知圧力アラーム装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、駆動タイプ別に分けると、既存の電動クリーニングケア用具は大体２つのタイプに分けられる：第１のタイプの電動クリーニングケア用具は、マイクロモーター、歯車伝動列を含むドライバを採用し、モーターにより駆動されるハンドル駆動軸の運動に伴ってヘッド駆動軸を移動させ（以下、伝動型の電動クリーニングケア用具という）、第２のタイプの電動クリーニングケア用具は、入力された電気エネルギーを機械エネルギーに変換するために、トランスデューサと、駆動コイルと、駆動コイルに設けられた駆動コイルコアと、を備えたドライバを採用している（以下、共振型の電動クリーニングケア用具という)。
【０００３】
本出願人が享有する授権公告番号がＣＮ１０２８１３５５８Ｂである中国発明特許には電動クリーニングケア用具に用いられる圧力アラーム装置が開示されており、直流永久磁石マイクロモーターの異なる負荷で異なる動作電流を有する特性を利用し、電圧センサは、使用状態での電圧値と、ブラシヘッドが駆動するがブラシ毛がクリーニングされる直前の歯に接触していない初期状態の電圧値とをそれぞれ測定し、前記２つの電圧値の差を得て、使用者がブラシヘッドに印加する力が設定値より大きいときに、検出モジュールは電圧センサ上の電圧差が設定値より大きいことを検出し、ＩＣは信号を発信し、指示モジュールにおいて、圧力を反映する対応する指示素子は、使用者にブラシヘッドにかかる力が大きすぎることを警告する指示を発信する。
【０００４】
上記方案は圧力アラーム機能を実現できるが、直流永久磁石マイクロモーターの作動電流を妨害する要素、例えばブラシ毛と歯の摩擦力、ブラシ毛の形状、直流永久磁石マイクロモーターの整流器が発生する高調波などが、多数あり、圧力アラームの精度に影響を与える。
【０００５】
出願公開番号が１０４６１９２１２Ａである中国発明特許出願は、ホール効果センサを用いて圧力感知能力を有する共振駆動される電動歯ブラシを開示している。ブラシヘッドアセンブリの運動に伴って磁石が移動するように位置決めされ、ホール効果センサが、磁石により発生され駆動信号に対する位相を有する位相ずれに応答する磁界内に取り付けられ、ブラッシング操作期間にブラシ素子によるホールセンサの出力する位相ずれをプロセッサで特定し、用具内における、位相ずれ値を負荷に関連付けて記憶した情報によって、前記負荷を指示する信号を生成する。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、従来のクリーニングケア用具のアラーム装置の不足を補うことができ、圧力検出とアラームの精度を向上させることができる電動クリーニングケア用具に用いられる光感知圧力アラーム装置を提供することにある。
【０００７】
本発明が提供するクリーニングケア用具は、ハンドルハウジングと、駆動アセンブリと、クリーニング素子を含むクリーニングアセンブリと、光感知圧力アラーム装置とを含む。当該光感知圧力アラーム装置は、少なくとも１つの光源と少なくとも１つの光感知ユニットから構成される光感知部と、前記光源と光感知ユニットに面する光反射面と、検出回路と、アラーム部とを含む。前記光源と光感知ユニットはハンドルハウジングに対して移動可能な可動部材又はハンドルハウジングに対して移動しない静止部材に設置され、且つ同じ側に位置し、前記光反射面は、光源と光感知ユニットに面する側の静止部材又は可動部材に設置され、光源と光感知ユニットにほぼ正対している。クリーニング素子に付与される、クリーニング素子の長手方向に沿う軸線に近似的に沿うまたは平行となる方向の外力Ｆ１と、ハンドルに内蔵された弾性部材による外力Ｆ１に抗した弾性部材の弾性力Ｆ２とが協働して、ハンドルハウジングに対して移動可能な可動部材に設けられた光源と光感知ユニット又は光反射面を前記可動部材に追従させて移動させ、光源からの光の光反射面での入射角と反射角の変化によって、光源からの光を受光可能な光感知ユニットの受光面積を変化させ、光感知ユニットの電気的性能を変化させる。
【０００８】
光源は、能動的に発光する安定な光源であってもよく、光感知ユニットは、光照射後に抵抗値または導電性能が著しく変化する電子デバイスであってもよい。好ましくは、光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、光感知ユニットは光感知抵抗である
伝動型の電動クリーニングケア用具について、駆動アセンブリはマイクロモーター、ギアボックス、駆動軸を含み、駆動アセンブリは全体的にブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３周りに回転することができ、ハンドルハウジングはハンドル上ハウジングとハンドル下ハウジングを含み、弾性部材はハンドル下ハウジングに設置され、復帰機能を果たし、弾性部材の上端はハンドル部のハンドル下ハウジングに直接又は間接的に連結され、弾性部材の上端はハンドルハウジングに対して一定の位置にあり、弾性部材の下端はマイクロモーターに連結される。クリーニング素子に外力が作用しない場合、弾性部材は付勢状態となり、弾性部材の付勢力Ｆ３はマイクロモーターに作用し、マイクロモーターとハンドル下ハウジングを相対的に固定した位置に保持させ、クリーニング素子に外力Ｆ１が付勢されると、マイクロモーターは弾性部材の上端に接近または離間して運動し、外力Ｆ１によって弾性部材の下端がハンドルハウジングに対して変形する。光源と光感知ユニットは回路基板がギアボックスに面する側に設置され、回路基板はモーターフレームに固定され、光線反射面はギアボックスに設置され、逆も然り。
【０００９】
好ましくは、弾性部材による弾性力の作用点からブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３までの距離は、外力Ｆ１の作用点からブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３までの距離の０．３５倍よりも大きい。
【００１０】
好ましくは、本発明の光感知圧力アラーム装置は、光反射面と、ギアボックスの凹部側面と、ギアボックスの凹部上面とを含むギアボックスに設けられた凹部をさらに含む。前記ギアボックスの凹部側面とギアボックスの凹部上面とが光感知シールド部を構成する。
【００１１】
別の実施形態においては、光源は光感知ユニットに隣接して設置され、光源および／または光感知ユニットは前記光感知シールド部に部分的または全体的に入り込み、光源と光感知ユニットと光反射面とは０．１ｍｍより大きい隙間を互いに保持する。
【００１２】
共振型の電動クリーニングケア用具について、前記駆動アセンブリは、ハンドルハウジングに固定されたドライバブラケットと、駆動軸と、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に沿って対称に分布された２つのトランスデューサ駆動アームと、弾性部材固定部材を介して２つのトランスデューサ駆動アームのクリーニング素子寄りの方向の上端にそれぞれ固定連結された弾性部材と、２つのトランスデューサ駆動アームのクリーニング素子から離れた下方に設置された２つの内部磁力線方向が逆向きの永久磁石と、２つの永久磁石の間に設置された駆動コイルとを含む。駆動軸、トランスデューサ駆動アーム、永久磁石は可動部材であり、光源と光感知ユニットは静止部材における回路基板に設置され、光反射面は可動部材におけるトランスデューサ駆動アームに設置され、光源からの光は、光反射面を介して光感知ユニットに反射される。
【００１３】
好ましくは、前記弾性部材はシート状部材であり、弾性部材が駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に沿って対称に分布され、弾性部材が弾性部材固定部材から対応するトランスデューサ駆動アームに向かう方向に沿う長さと、弾性部材が駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に平行となる方向に沿う幅とが、弾性部材の厚みの５倍以上大きいである。
【００１４】
さらに好ましくは、前記弾性部材は、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に垂直となる方向及び弾性部材の長手方向に垂直となる方向における弾性部材の剛性係数が、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に沿う方向における弾性部材の剛性係数よりはるかに小さく、かつ、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に垂直となる方向及び弾性部材の長手方向に垂直となる方向における弾性部材の剛性係数が、クリーニング素子の長手方向に沿う方向における弾性部材の剛性係数よりはるかに小さく、前記はるかに小さいとは、１０倍以上小さい。
【００１５】
本発明のさらに別の実施形態においては、クリーニングケア用具は、ハンドルハウジングと、駆動アセンブリと、クリーニング素子を含むクリーニングアセンブリとを含む伝動型である。前記駆動アセンブリはマイクロモーター、ギアボックス、駆動軸を含み、駆動アセンブリは全体的にブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３周りに回転することができ、ハンドルハウジングはハンドル上ハウジングとハンドル下ハウジングを含み、弾性部材はハンドル下ハウジングに設置され、復帰機能を果たし、弾性部材の上端はハンドル部のハンドル下ハウジングに直接又は間接的に連結され、弾性部材の上端はハンドルハウジングに対して一定の位置にあり、弾性部材の下端はマイクロモーターに連結される。クリーニング素子に外力が作用しない場合、弾性部材は付勢状態となり、弾性部材の付勢力Ｆ３はマイクロモーターに作用し、マイクロモーターとハンドル下ハウジングを相対的に固定した位置に保持させ、クリーニング素子に外力Ｆ１が付勢されると、マイクロモーターは弾性部材の上端に接近または離間して運動し、外力Ｆ１によって弾性部材の下端がハンドルハウジングに対して変形する。光源は、ハンドル下ハウジングに対して静止している回路基板や、外力Ｆ１と弾性部材の弾性力Ｆ２との協働によってハンドル下ハウジングに対して移動する可動部材に設置され、光感知ユニットは、ハンドル下ハウジングに対して移動する可動部材又はハンドル下ハウジングに対して静止している回路基板に配置され、光源からの光が光感知ユニットに直接に照射される。
【００１６】
従来の圧力アラーム装置に比べて、本発明の圧力アラーム装置は精度を２０倍向上させることができる。
【００１７】
以下、本発明の電動クリーニングケア用具の典型的な一例として電動歯ブラシを例示し、添付図面を参照して本発明の例示的な実施形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は電動クリーニングケア用具の正面図である。
【図２】図２はハンドルの内部アセンブリの正面図である。
【図３】図３はクリーニング素子が外力を付勢されていない場合の電動クリーニングケア用具の側面断面図である。
【図４】図４はクリーニング素子が外力を付勢された場合の電動クリーニングケア用具の側面断面図である。
【図５】図５はクリーニング素子が外力を付勢されていない場合のハンドル内部の中間部位の部品の模式図である。
【図６】図６はハンドル上ハウジングの模式図である。
【図７】図７はギアボックスと光源と光感知ユニットの模式図である。
【図８】図８はギアボックスとモーターフレームの模式図である。
【図９】図９は図５に示す別の視角の模式図である。
【図１０】図１０はクリーニング素子が外力を付勢された場合のハンドル内部の中間部位の部品の模式図である。
【図１１】図１１は光感知ユニットの電圧値の検出回路である。
【図１２ａ】図１２ａは光感知部における光感知ユニットと光源の異なる配置を示す模式図である。
【図１２ｂ】図１２ｂは他の光感知部における光感知ユニットと光源の異なる配置を示す模式図である。
【図１２ｃ】図１２ｃはさらに他の光感知部における光感知ユニットと光源の異なる配置を示す模式図である。
【図１３】図１３は第２のタイプの電動クリーニングケア用具の分解模式図である。
【図１４】図１４は第２のタイプのクリーニングケア用具における一部の部材の組み合わせを示す模式図である。
【図１５】図１５は第２のタイプのクリーニングケア用具における一部の部材の組み合わせを示す模式図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  ハンドル
３、２０３  それぞれ第１と第２のタイプのクリーニングケア用具に設置されるクリーニングアセンブリ
１０１  ハンドル上ハウジング
１０２  ハンドル下ハウジング
１０４  ハンドル上ハウジングにおける凹部
１１０  ブラシヘッドジョイント
１１１  ブラシヘッドジョイントに用いられるコネクタ
１１２  ブラシヘッドジョイントの回転軸
１２０  ギアボックス締付部材
１３０  ブラシヘッドジョイントに用いられるボトムカバー
１４０  ギアボックス
１４１  光反射面
１４２  ギアボックスの底端面
１４３  ギアボックスの凹部側面
１４４  ギアボックスの凹部上面
１５０、２２３、２２４  それぞれ第１と第２のタイプのクリーニングケア用具に設置される弾性部材
１５１  弾性部材の上端
１５２  弾性部材の下端
１６０  モーターフレーム
１６１  マイクロモーター
１６２  モーターフレームの前端面
１６３  モーター締付部材
１７０  回路基板
１７１、５７１  光感知ユニット
１７２、５７２  光源
１７３、１７５、５７６  光源からの光
１７４、１７６  反射光
１４１、５４１、２４１  それぞれ第１と第２のタイプのクリーニングケア用具に設置される光反射面
１７７  光感知ユニットの受光面
５７７  光感知ユニットの初期受光面
５７８  光感知ユニットのプロセス受光面
１８０  電池
１９０、２２０  それぞれ第１と第２のタイプのクリーニングケア用具の駆動軸
２０１  ハンドルハウジング
２２１、２２２  ドライバブラケット
２２５、２２６  永久磁石
２２７  駆動コイル
２３０、３３０  それぞれ第１と第２のタイプのクリーニングケア用具に設置されるクリーニング素子
２３５、２３６  トランスデューサ駆動アーム
２３７  弾性部材固定部材
２２８、２２９  駆動コイルブラケット
３１０  クリーニングアセンブリハウジング
３２０  クリーニングアセンブリ連結部材
３３１  クリーニング素子キャリア
Ｌ１、Ｌ５  それぞれ第１と第２のタイプのクリーニングケア用具の駆動軸の縦方向の軸線
Ｌ２  クリーニング素子の長手方向に沿う軸線に近似的に平行となる、クリーニング素子キャリアの回転軸線
Ｌ３  ブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線
Ｌ４  クリーニング素子の長手方向に沿う軸線
Ｆ１  クリーニング素子に付勢され、クリーニング素子の長手方向に沿う軸に近似的に沿うまたは平行となる方向の圧力又は分圧力であり、本明細書においては外力と総称する
Ｆ２  弾性部材による弾性部材の弾性力
Ｆ３  弾性部材による弾性部材の付勢力
Ｒ  光感知抵抗
Ｒ０  初期光感知抵抗値
Ｒ１  プロセス光感知抵抗値
Ｒ２、Ｒ４  固定抵抗
α１  光反射面での光の反射面初期入射角
β１  光反射面での光の反射面初期反射角
α２  光反射面での光の反射面プロセス入射角
β２  光反射面での光の反射面プロセス反射角
α３  光感知ユニット初期受光面での光の初期受光面入射角
α４  光感知ユニットプロセス受光面での光のプロセス受光面入射角
ＬＥＤ  発光ダイオード
Ｉ／Ｏ１  ＭＣＵの入出力検出ポートＩ／Ｏ
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、電動歯ブラシを例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は電動シェーバー、電動洗顔器、電動垢すり器等の個人用の電動クリーニングケア用具にも適用することができる。
【００２１】
明確にするために、本明細書においては、「上」、「下」、「上部」、「下部」などのような空間的相対位置を表す用語で、図示されている１つの素子または特徴と、別の素子（１つまたは複数）または特徴（１つまたは複数）との相互関係を簡単に説明し、但し、「上」、「下」、「上部」、「下部」は駆動軸の縦方向の軸線に沿うことに対して言うものであり、対応する図に向かって駆動軸の縦方向の軸線に沿う上向き方向を「上」、「上部」と定義し、クリーニング用具の軸線に平行となる下向き方向を「下」、「下部」と定義する。素子を「・・・の上に」または別の素子「に連結される」と記述する場合、それは別の素子に直接に位置するまたは連結されていてもよく、またはその間に素子が存在していてもよいが、素子を「直接に・・・の上に」または別の素子に「直接に連結される」と記述する場合、その間に素子は存在しない。
【００２２】
そのほか、本明細書で使用される用語「および／または」は、列挙された１つ以上の関連する用語のいずれかおよび全ての組合せを含む。
【００２３】
図１〜図１０は、本発明の第１の実施形態を示しており、第１のタイプの電動クリーニングケア用具、すなわち伝動型の電動クリーニングケア用具に適用可能である。図１〜図４に示すように、前記電動クリーニングケア用具（例えば、歯ブラシ）は、クリーニングアセンブリ３とハンドル１とを含む。ハンドル１は、上ハンドルハウジング１０１と下ハンドルハウジング１０２とからなるハンドルハウジングを含み、ハンドルハウジングには、クリーニングケア用具の各部に電力を供給するための電源部１８０と、クリーニングケア用具の各種動作モード及びクリーニングケア用具を制御するための制御部と、クリーニングケア用具の運転を起動又は遮断するためのトリガ部と、入力された電気エネルギーを機械エネルギーに変換して出力する駆動アセンブリと、クリーニング素子（例えば、本実施形態では電動歯ブラシのブラシ毛）３３０に付勢された外力Ｆ１を検出する光感知部と検出回路とが内蔵されている。クリーニングアセンブリ３は、クリーニングアセンブリハウジング３１０と、クリーニングアセンブリ連結部材３２０と、クリーニング素子キャリア（例えば、この実施形態では電動歯ブラシのブラシディスク）３３１と、クリーニング素子３３０とを含む。クリーニングアセンブリ３はハンドル１に着脱可能に連結されており、本実施形態では、クリーニングアセンブリ３のクリーニングアセンブリ連結部品３２０とハンドル１の駆動軸１９０とが相対回転不能に連結されている。クリーニングアセンブリ３のクリーニングアセンブリハウジング３１０と、ハンドル１のブラシヘッドジョイント１１０とは、相対回転不能に連結されている。クリーニングアセンブリ３は、クリーニングアセンブリ３がハンドル１に取り外し可能に結合されるように、駆動軸１９０とブラシヘッドジョイント１１０に対して駆動軸の縦方向の軸線Ｌ１に沿って移動可能である。本実施例は、クリーニングアセンブリがハンドルに取り外し可能に連結される方法のみを示しているが、本発明は、前記連結方法に限定されないことは言うまでもない
図２〜図５を参照し、本実施例における駆動アセンブリは、マイクロモーター１６１、ギアボックス１４０、ブラシヘッドジョイントに用いられるボトムカバー１３０、ブラシヘッドジョイント１１０、駆動軸１９０、ギアボックス１４０内のギアおよびリンク機構、ギアボックス締付部材１２０、モーター締付部材１６３、ブラシヘッドジョイントの回転軸１１２を含む。マイクロモーター１６１と、ギアボックス１４０内のギア及びリンク機構と、駆動軸１９０とは、互いに連結されており、駆動軸１９０は、マイクロモーター１６１に駆動されて、その駆動軸の縦方向の軸線Ｌ１周りの往復回転を実現し、よって、クリーニング素子３３０のクリーニング素子キャリア３３１の回転軸線Ｌ２周りの往復回転を駆動する。ブラシヘッドジョイント１１０と、ブラシヘッドジョイント用ボトムカバー１３０と、ギアボックス１４０とはギアボックス締付部材１２０により固定連結され、マイクロモーター１６１と、ギアボックス１４０とはモーター締付部材１６３により固定連結され、ブラシヘッドジョイントの回転軸１１２は、ブラシヘッドジョイント１１０に連結される。上記した構成の組み合わせにより、駆動アセンブリは、ブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３周りを一体的に回転することができる。
【００２４】
本発明によれば、図６に示すように、ハンドル上ハウジング１０１には、ブラシヘッドジョイントの回転軸１１２を収容するための２つのハンドル上ハウジングにおける凹部１０４が設けられており、ハンドル上ハウジングにおける凹部１０４は、ブラシヘッドジョイントの回転軸１１２が駆動軸の縦方向の軸線Ｌ１に沿ってクリーニング素子方向へ移動することを制限する。ハンドル下ハウジング１０２にはモーターフレーム１６０が固定されており、モーターフレーム１６０は、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ１に沿ってクリーニング素子に向かう方向の前端に、マイクロモーター１６１を収容するための凹状の開口を有しており、前記凹状の開口は、さまざまな位置状態のマイクロモーター１６１を干渉することなく収容することができる。図７〜図８に示すように、モーターフレーム１６０は、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ１に沿ってクリーニング素子に向かう方向にモーターフレームの前端面１６２を含み、ギアボックス１４０は、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ１に沿ってクリーニング素子から離れる方向にギアボックスの底端面１４２を含む。図２〜図８を参照し、モーターフレーム１６０は、ハンドル下ハウジング１０２内に固定され、モーターフレームの前端面１６２とギアボックスの底端面１４２とが接触し、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ１の方向に沿ってギアボックス１４０を支持する。モーターフレーム１６０は、ギアボックス１４０、ブラシヘッドジョイントに用いられるボトムカバー１３０、ブラシヘッドジョイント１１０、ブラシヘッドジョイントの回転軸 １１２等の駆動軸の縦方向の軸線Ｌ１に沿ってクリーニング素子から離れる移動を規制し、ハンドル上ハウジングにおける凹部１０４は、ブラシヘッドジョイントの回転軸１１２が駆動軸の縦方向の軸線Ｌ１に沿ってクリーニング素子に接近する移動を規制し、ブラシヘッドジョイントの回転軸１１２、ブラシヘッドジョイント１１０、ブラシヘッドジョイントに用いられるボトムカバー１３０、ギアボックス１４０及びマイクロモーター１６１は固定連結され、ハンドル上ハウジングにおける凹部１０４とブラシヘッドジョイントの回転軸 １１２との間に隙間を設けて相対回転可能にしている。本実施例では、モーターフレームの前端面１６２とギアボックスの底端面１４２とは、ブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３を軸線とする部分円筒面であり、これにより、ハンドル上ハウジングにおける凹部１０４とモーターフレーム１６０とで駆動アセンブリが規制され、モーターフレームの前端面１６２とギアケースの底端面１４２との係合によりブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３周りに駆動アセンブリが往復回転可能となり、そして、駆動アセンブリは、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ１に沿って移動することが制限され、クリーニングアセンブリ３は、駆動アセンブリに連結され、クリーニングアセンブリ３もブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３周りに往復回転することができる。
【００２５】
図３〜図５を参照し、ハンドル１、具体的にはハンドル下ハウジング１０２には復帰機能を果たす弾性部材１５０が配置されており、この弾性部材１５０は任意の構造のばねであってよく、本実施例では、弾性部材１５０は柱型ばねである。弾性部材１５０は、一部の弾性部材を収容するモーターフレーム１６０を貫通する。弾性部材１５０の弾性部材上端１５１は、ハンドル下ハウジング１０２に連結され、ハンドルハウジングに対して一定の位置にある。弾性部材１５０の弾性部材下端１５２には、クリーニング素子に外力Ｆ１が付勢されると、弾性部材上端１５１に近づく方向に運動するマイクロモーター１６１が連結され、弾性部材１５０の弾性部材下端１５２は、外力Ｆ１によってハンドルハウジングに対して変形し、弾性部材１５０は圧縮された状態又は圧縮が急激に進んだ状態となる。クリーニング素子３３０に外力が作用されない場合には、弾性部材１５０が予備圧縮状態となり、弾性部材１５０の付勢力Ｆ３がマイクロモーター１６１に作用し、マイクロモーター１６１とハンドル下ハウジング１０２とを相対的に固定された位置に保持させる。本実施例では、クリーニング素子３３０が外力を付勢されていないときには、弾性部材 １５０予備圧縮状態にあり、マイクロモーター１６１は初期位置にあり、駆動アセンブリとクリーニングアセンブリ３も初期位置にあるものとする。弾性部材１５０は、外力Ｆ１の作用に抗して、ハンドルハウジング又はハンドルハウジングに対して静止された部材が、弾性部材１５０の一端を支持して固定する。ハンドルハウジングまたはハンドルハウジングに対して静止された部材はプラスチック部材であるため、機械的強度が小さくて大きな力に耐えられず、そのようにしないと、ハンドルハウジングまたはハンドルハウジングに対して静止された部材が余計に有害な変形を起こすおそれがあり、また、空間が狭いため、弾性部材は小さい寸法の弾性部材であるため、弾性部材は大きな力に耐えられず、そのようにしないと、弾性部材が降伏したり疲労したりしやすい。外力Ｆ１の作用点からブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３までの距離を外力Ｆ１のフォースアームと呼び、弾性部材１５０による弾性力の作用点からブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３までの距離を弾性部材のフォースアームと呼ぶ。外力Ｆ１の大きさと弾性部材の位置が弾性部材の寿命とハンドルハウジングの変形に対する影響を多数の試験を行った結果、弾性部材のフォースアームを外力Ｆ１のフォースアームの０．３５倍より大きくにすれば、上記欠点を避けることができる。本発明において、好ましくは、弾性部材のフォースアームは、外力Ｆ１のフォースアームの０．３５倍よりも大きい。上記弾性部材の付勢状態は予備圧縮状態であり、外力Ｆ１によってハンドルハウジングに対して弾性部材が変形し、弾性部材１５０は圧縮された状態または圧縮が急激に進んだ状態である。なお、弾性部材は、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ１周りに１８０度回転するように設けられていてもよく、この位置では、弾性部材の付勢状態は、予備伸張状態であり、外力Ｆ１によってハンドルハウジングに対して弾性部材が変形し、弾性部材１５０は伸張された状態または伸張が急激に進んだ状態で��る。
【００２６】
光感知部は、光源１７２と、光感知ユニット１７１とを含み、光源１７２からの光は、少なくとも部分的に反射されて光感知ユニット１７１に照射される。光源１７２は、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような能動的に発光する電子デバイスであってもよく、光感知ユニット１７１は、例えば、光感知抵抗やフォトダイオードやフォトトランジスタ等のような、光照射後に抵抗値または導電性が著しく変化する電子デバイスであってもよい。図９〜図１０に示すように、光源１７２と光感知ユニット１７１は、モーターフレーム１６０に固定された回路基板１７０のギアボックス１４０に面する側に配置されている。ギアボックス１４０には、光反射面１４１が設けられる。光源１７２からの光は、少なくとも部分的に光反射面１４１を介して光感知ユニット１７１に反射される。本実施例では、光感知ユニット１７１は光感知抵抗Ｒである。本明細書では、光源１７２からの光が光反射面１４１を介して光感知ユニットの受光面 １７７に反射される面積を光感知ユニットの受光面積と呼び、光源１７２からの光が光反射面１４１を介して光感知ユニットの受光面１７７に反射される光束を受光面光束と呼び、前記受光面光束の単位時間当たりの光放射エネルギーが受光面の光放射束となり、光感知抵抗の電気特性から分かるように、光感知抵抗Ｒ上の受光面の光放射束が大きいほど、光感知抵抗Ｒの抵抗値は小さくなる。光感知抵抗Ｒ上の受光面の光放射束が小さいほど、光感知抵抗Ｒの抵抗値は大きくなる。光感知ユニットの受光面１７７上の光が全て光源１７２から来ると、光感知抵抗Ｒ上の抵抗が変化し、光感知抵抗Ｒ上で受光した光源１７２の受光面からの光放射束の影響のみを受けるため、ブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３周りにギアボックス１４０の回転角度に応じた光感知抵抗Ｒの抵抗値の変化の感度、すなわち外力Ｆ１に応じた光感知抵抗Ｒの抵抗値の変化の感度をできるだけ高くするためには、本例では光感知部の周囲にシールド部を設ける。図７に示すように、光源１７２は、光感知ユニット１７１に隣接して設置され、ギアボックス１４０には、光反射面１４１と、ギアボックスの凹部側面１４３と、ギアボックスの凹部上面１４４とからなるギアボックス凹部が設けられている。ギアボックスの凹部側面１４３とギアボックスの凹部上面１４４とは、光感知シールド部を構成している。光反射面１４１は、光源１７２と光感知ユニット１７１にほぼ正対しており、ギアボックスの凹部側面１４３とギアボックスの凹部上面１４４は、光源１７２及び光感知ユニット １７１の三方に分布している。光反射面１４１と、ギアボックスの凹部側面１４３と、ギアボックスの凹部上面１４４と、光源１７２と、光感知ユニット１７１との間には、運動間隙が存在する。好ましくは、光源１７２および／または光感知ユニット１７１は光感知シールド部に部分的または全体的に入り込み、光源１７２と、光感知ユニット１７１と、光反射面１４１とは、０．１ｍｍより大きくてもよい間隙を互いに保持する。
【００２７】
図３と図９は、クリーニング素子３３０に外力が付勢せず、駆動アセンブリが初期位置にあるときの、光源１７２、光感知ユニット１７１及びギアボックス凹部の状態を示している。図４と図１０は、クリーニング素子３３０に外力Ｆ1が付勢され、マイクロモーター１６１が弾性部材の弾性力Ｆ２を付勢されたときの、光源１７２、光感知ユニット１７１及びギアボックス凹部の状態を示している。前のハンドル内部構造とクリーニングアセンブリ３の内部構造及び連結方式の記述を総合すると、クリーニング素子３３０に外力が付勢されていないときに、弾性部材の付勢力Ｆ３は駆動アセンブリを初期位置にさせ、図９は、光源１７２からの光１７３、１７５が光反射面１４１を介して反射されて反射光１７４、１７６となり、光感知ユニットの受光面１７７に照射される様子を模式的に示している。前述したように、本発明では、光源１７２と光感知ユニット１７１は、安定した発光を可能にする任意の構成要素と光に敏感な任意の構成要素であってもよく、例えば、光感知ユニット１７１は光感知抵抗Ｒであってもよく、光源１７２はＬＥＤであってもよい。光源１７２からの光を受けた後の光感知抵抗１７１の対応する抵抗値をＲ０とすると、Ｒ０は、駆動アセンブリが初期位置にあるときの光感知抵抗１７１の対応する初期光感知抵抗値と呼ばれる。光源１７２からの光１７３が光反射面１４１を介して光感知ユニット１７１に反射される光路に対して、光源１７２からの光１７３の光反射面１４１での入射角と反射角は、それぞれ、反射面初期入射角と呼ばれるα１と、反射面初期反射角と呼ばれるβ１であり、光源１７２から光反射面１４１を介して光感知ユニットの受光面１７７に反射される受光面積は、光感知ユニット初期受光面積と呼ばれ、光源１７２から光反射面１４１を介して光感知ユニットの受光面１７７に反射される光束は、初期受光面光束と呼ばれ、前記初期受光面光束の単位時間当たりの光放射エネルギーは、初期受光面の光放射束と呼ばれる。
【００２８】
前にハンドルの内部構造とクリーニングアセンブリ３の内部構造および連結方法に対する説明を総合して図４を参照し、クリーニング素子３３０に外力Ｆ１が付勢されたときに、駆動アセンブリとクリーニングアセンブリ３は、ブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３周りに時計回りに回転し、弾性部材１５０はさらに圧縮され、弾性部材１５０は、駆動アセンブリの時計回りの回転に対抗する弾性部材の弾性力Ｆ２を発生し、ブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３に対する弾性部材の弾性力Ｆ２のモーメントと、ブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３に対する外力Ｆ１のモーメントとは大きさが等しく、逆向きである場合、駆動アセンブリとクリーニングアセンブリ３は、駆動アセンブリプロセス位置と呼ばれるバランス位置にある。図１０に示すように、外力Ｆ１と弾性部材の弾性力Ｆ２とが協働している状況と、クリーニング素子３３０に外力がなく、弾性部材１５０に弾性部材の付勢力Ｆ３のみが発生している状況とを比較すると、後者の光反射面１４１は光感知抵抗Ｒにより近く、光源１７２からの光１７３、１７５が光反射面１４１を介して光感知ユニット１７１に反射する反射光は１７４、１７６である。光源１７２からの光を受けた後の光感知抵抗Ｒの対応する抵抗値をＲ１とすると、Ｒ１は、駆動アセンブリが駆動アセンブリプロセス位置にあるときの光感知抵抗Ｒの対応するプロセス光感知抵抗値である。図１０に示すように、光源１７２からの光１７３が光反射面１４１を介して光感知ユニット１７１に反射される光路に対して、光源１７２からの光１７３の光反射面１４１での入射角と反射角は、それぞれ、反射面プロセス入射角と呼ばれるα２と、反射面プロセス反射角と呼ばれるβ２であり、光源１７２からの光が光反射面１４１を介して光感知ユニットの受光面１７７に反射される受光面積は、光感知ユニットプロセス受光面積と呼ばれ、光源１７２からの光が光反射面１４１を介して光感知ユニットの受光面１７７に反射される光束は、プロセス受光面光束と呼ばれ、前記プロセス受光面光束の単位時間当たりの光放射エネルギーは、プロセス受光面の光放射束と呼ばれる。光感知抵抗Ｒの抵抗値は、光感知抵抗の特性によっては、光感知抵抗Ｒ上の受光面の光放射束が大きいほど小さくなる。図１０は、駆動アセンブリがプロセス位置にある場合を示す。図９は、駆動アセンブリが初期位置にある場合を示す。図９と図１０を比較すると、即ち、駆動アセンブリが初期位置とプロセス位置にあり、反射面初期入射角α１と反射面初期反射角β１は、それぞれ反射面プロセス入射角α２と反射面プロセス反射角β２よりも大きく、したがって、光感知ユニットの初期受光面積は、光感知ユニットのプロセス受光面積よりも大きい。本例では光源は安定発光ユニットであり、光源上の電圧は安定電圧であり、光源に流れる電流はそのままであり、光源からの光は安定な光放射束を有し、光感知ユニットの初期受光面積が大きく、光感知ユニットが受けた光源からの光放射量が大きく、光感知ユニットのプロセス受光面積が小さく、光感知ユニットが受けた光源からの光放射量が小さく、それに応じて初期光感知抵抗値Ｒ０はプロセス光感応抵抗値Ｒ１より小さい。
【００２９】
図１１は、光感知抵抗値の変化による検出電圧の変化を検出する検出回路を示す。クリーニング素子３３０にかかる外力Ｆ１の上限値を設定し、外力Ｆ１がこの上限値以上であれば、電動クリーニングケア用具は、発声および／または発光および／または振動等の方法で圧力過大情報を出力することができ、この上限値をアラーム力閾値と呼ぶ。図１１を参照し、ＶＤＤは電圧値が安定した電圧源であり、クリーニング素子３３０には予め設定されたアラーム力閾値までゼロから２０ｇの力を段階的に一方向に増加させて外力Ｆ１が付勢され、ＶＤＤは安定電圧であるため、Ｒ３は固定抵抗であり、光感知抵抗Ｒの抵抗値は外力Ｆ１の変化に応じて変化するので、Ｉ／Ｏ１は異なる外力Ｆ１における光感知抵抗Ｒの対応する電圧値を取り込むことができ、異なる外力Ｆ１および対応する光感知抵抗Ｒの電圧値がＭＣＵに記憶される。ＭＣＵは、異なる光感知抵抗Ｒ上の電圧値と異なる外力Ｆ１との対応関係を予め記憶することができる。ユーザが電動歯ブラシを用いてクリーニング素子３３０に異なる外力Ｆ１を付勢すると、Ｉ／Ｏ１は光感知抵抗Ｒ上の対応する電圧値を検出し、ＭＣＵは予め記憶された圧力と電圧値テーブルを用いて、現在ユーザが付勢している外力Ｆ１を算出することにより、ユーザの付勢している外力Ｆ１をＭＣＵが表示することができ、また、ユーザがクリーニング素子３３０に付勢した外力Ｆ１がアラーム力閾値に達するまたは超えた場合に、アラーム部が音および／または光および／または振動等の方法で圧力が大きすぎることを提示するようにしてもよい。
【００３０】
本発明は、光源の光を、ハンドルハウジングに対して移動可能な駆動アセンブリに設けられた反射面を介して光感知ユニット１７１に反射させるようにしたものであり、付勢された外力Ｆ１と弾性部材の弾性力Ｆ２との協働により、ハンドル上ハウジング１０１、ハンドル下ハウジング１０２に対する駆動アセンブリの移動が発生させ、駆動アセンブリの移動により、光源１７２からの光を受光可能な光感知ユニットの受光面積を変化させるように、光源１７２からの光の光反射面１４１での入射角と反射角を変化させ、よって、光感知ユニット１７１の対応する電気的特性を変化させ、具体的には、光感知抵抗Ｒ上の抵抗値を変化させ、ひいてはＭＣＵのＩ／Ｏ１ポートにおいて光感知抵抗Ｒ上の電圧変化を検出することができ、これにより、外力Ｆ１の認識を実現し、外力Ｆ１がアラーム力閾値に達するまたは超えた場合に、アラーム部から音および／または光および／または振動提示情報を発信することができる。
【００３１】
第１実施例では、光源１７２と光感知ユニット１７１とが回路基板１７０に固定され、光源１７２からの光がギアボックス凹部の光反射面１４１を介して光感知ユニット１７１に反射され、光反射面１４１は、外力Ｆ１と弾性部材の弾性力Ｆ２との協働により、ブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３周りに往復回転可能である。
【００３２】
図１２ａ〜図１２ｂは、本発明を伝動型のクリーニングケア用具に適用した第２の実施例を示している。ここで、ハンドル１のうち、ハンドル下ハウジング１０２に対して固定する部材を静止部材と定義し、ハンドル １ のうち、ハンドル下ハウジング１０２に対して移動可能な部材を可動部材と定義する。図１２ａに示すように、光源５７２はハンドル下ハウジング１０２に対して静止している回路基板１７０に設けられ、光感知ユニット５７１は、外力Ｆ１と弾性部材の弾性力Ｆ２との協働によってハンドル下ハウジング１０２に対して移動可能な可動部材に設けられる。図１２ｂにおいて、光感知ユニット５７１は、ハンドル下ハウジング１０２に対して静止している回路基板１７０に設けられ、光源５７２は、外力Ｆ１と弾性体の弾性力Ｆ２との協働によってハンドル下ハウジング１０２に対して移動可能な可動部材に設けられ、光源５７２からの光は光感知ユニット５７１に直接に照射される。図１２ａと図１２ｂは動作状況が類似しており、以下、図１２ａを例に分析する。
【００３３】
図１２ａに示すように、光源５７２はハンドル下ハウジング１０２に対して静止している回路基板１７０に設けられ、光感知ユニット５７１は、外力Ｆ１と弾性部材の弾性力Ｆ２との協働によってハンドル下ハウジング１０２に対して移動可能な可動部材に設けられる。５７７はクリーニング素子３３０に外力が作用せず、光感知ユニット５７１に光を受けたときの光感知ユニットの初期受光面であり、５７８は光感知ユニット５７１が外力Ｆ１と弾性部材の弾性力Ｆ２との協働によってブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３周りに回転した後の光感知ユニット５７１のプロセス受光面である。光感知ユニットの初期受光面５７７は光源５７２より低く、光源５７２の発射光５７６は光感知ユニットの初期受光面５７７に直接に照射され、光感知ユニットのプロセス受光面 ５７８は光源５７２により近く、光源５７２からの光５７６は、光感知ユニットのプロセス受光面５７８に直射することができない。光源５７２からの光５７６の光感知ユニットの初期受光面５７７での入射角は初期受光面入射角α３であり、光源５７２からの光５７６の光感知ユニットのプロセス受光面５７８での入射角はプロセス受光面入射角α４であり、プロセス受光面入射角α４は初期受光面入射角α３よりも大きく、明らかのように、可動部材の移動により、光源５７２からの光５７６が光感知ユニットの受光面での入射角が変化し、よって、光源５７２からの光５７６を受光可能な光感知ユニットの受光面積が変化する。具体的には、光感知ユニットの初期受光面５７７における受光面積は、光感知ユニットのプロセス受光面５７８における受光面積よりも大きい。本発明において、光源５７２は、安定した光放射束を有する安定光源であり、これにより、相対的に大きい光感知ユニットの初期受光面５７７で受光される光の放射量が、相対的に小さい光感知ユニットのプロセス受光面５７８で受光される光の放射量よりも大きくなるので、光感知ユニットのプロセス受光面５７８に対応する光感知抵抗の抵抗値は、光感知ユニットの初期受光面５７７に対応する光感知抵抗の抵抗値よりもはるかに大きく、よって、外力Ｆ１の変化を光感知抵抗上の電圧値の変化によって反映することができる。
【００３４】
図１２ａは一例に過ぎず、光感知ユニットのプロセス受光面５７８が光感知ユニットの初期受光面に比べて、光源５７２から離れているなど、多くの変形が可能であることは明らかである。
【００３５】
図１２ｃは、本発明の第３の実施例を示しており、この例は、第１のタイプの電動クリーニングケア用具、すなわち伝動型の電動クリーニングケア用具にも適用可能である。図１〜１０に示された実施例とは異なり、光源５７２、光感知ユニット５７１は、可動のドライバアセンブリに設置され、光反射面２４１は、ハンドルハウジングに対して静止している回路基板に設置される。光源５７２、光感知ユニット５７１は、外力Ｆ１と弾性部材の弾性力Ｆ２との協働によってハンドル下ハウジング１０２に対して移動可能であり、光源５７２からの光は、ハンドル下ハウジング１０２に対して静止している回路基板または他の静止部材を介して光感知ユニット５７１に反射される。
【００３６】
図１２ｃの動作状態の分析は、第１の実施例と類似しており、ここでは説明を省略する。
【００３７】
図１〜図１０及び図１２ｃに示すように、光源１７２、５７２と光感知ユニット１７１、５７１とは、可動部材又は静止部材に同一側に設けられており、光感知ユニット１７１、５７１には、光感知ユニットの受光面１７７（図９）または５７７（図１２ｃ）が設けられ、光源１７２、５７２と光感知ユニット１７１、５７１に面する側の静止部材（例えば回路基板）又は可動部材には、光源１７２、５７２からの光を光感知ユニット１７１、５７１に反射される光反射面１４１、５４１が設けられ、可動部材は、外力Ｆ１および弾性部材の弾性力Ｆ２との協働によって、ハンドル下ハウジング１０２に対して移動可能である。本発明は光感知ユニットと光源を可動部材または静止部材に同時にかつ同じ側に設置し、光反射面１４１、５４１を光源１７２、５７２と光感知ユニット１７１、５７１に面する側の静止部材（例えば配線基板）または可動部材に設置し、外力Ｆ１がゼロから一方向に増加すると、光源および／または光感知ユニットの受光面から光反射面までの距離が一方向に変化し、これにより、光感知抵抗上の電圧値が変化する。
【００３８】
図１２ａ〜図１２ｂ（第２の実施例）に示すように、光源５７２及び光感知ユニット５７１は、それぞれ可動部材又は静止部材に分布され、光源５７２からの光が光感知ユニットの受光面に直接に照射される。本実施例では、クリーニング素子３３０に外力がないときに可動部材上にある光感知ユニットの受光面を光感知ユニットの初期受光面と呼び、外力Ｆ１及び弾性部材の弾性力Ｆ２と協働により可動部材上にある光感知ユニットの受光面を光感知ユニットのプロセス受光面と呼ぶ。本発明によれば、光感知ユニットの受光面を可動部材に設け、光源５７２を静止部材に設けることができ、外力Ｆ１がゼロから一方向に増大したときに、光感知ユニットのプロセス受光面５７８は光感知ユニットの初期受光面５７７から一方向に光源に近づき、ひいては光源を越え、又は光感知ユニットの初期受光面５７７から一方向に光源から離れ、あるいは、光源５７２を可動部材に設け、光感知ユニットの受光面を静止部材に設け、光源からの光が光感知ユニットの受光面に直接に照射され、外力Ｆ１がゼロから一方向に増大したときに、光源５７２は、光感知ユニットの受光面に一方向に近づき、ひいては光感知ユニットの受光面を越えて、又は光感知ユニットの受光面から一方向に離れる。
【００３９】
本発明では、光感知部の回路の電流経路と、動力装置（例えばマイクロ直流モーター）の電流経路とを分離することにより、外力Ｆ１のみが可動部材をハンドルハウジングに対して相対的に移動させることができ、検出回路における光感知部の電気信号に対する動力装置の干渉を効果的に避けることができ、且つ、外力Ｆ１に垂直となる方向の力（例えば電動歯ブラシのブラシ毛と歯面との摩擦力）によって可動部材を移動させることができず、よって、本装置は外力Ｆ１を精確に識別することができ、圧力に対する識別を向上させ、さらに圧力検出とアラームの精確性を向上させる。
【００４０】
従来の共振型の電動クリーニングケア用具では、その動力ユニットは、駆動コイル（モータステータ部）と、駆動コイルによって駆動されるばねアセンブリとを含み、ばねアセンブリには磁石が配置されている。磁石内部の磁力線の方向と駆動コイルが発生する磁力線の方向はほぼ平行となり、電磁エネルギーを効率よく機械エネルギーに変換することを実現するように、磁石は駆動コイルに正対される。磁石は駆動コイルの交番電流によって発生する電磁力に応答してばねアセンブリを駆動する。圧力アラームを実現するためには、クリーニング素子に付勢される外力によって、磁石内部の磁力線に垂直となる方向に磁石が十分に変位することが望まれることが多いが、駆動コイル自体は前記外力の作用に追従して移動せず、このため、クリーニング素子に付勢される外力によって、磁石内部の磁力線方向と駆動コイルが発生する磁力線方向とのなす角が外力の増大に伴って大きくなり、電磁エネルギーを機械エネルギーに変換する効率が低下するおそれがあり、余分な電磁高調波および余分な高調波ノイズ、ならびにハンドルハウジング上の振動が形成される。
【００４１】
本発明では、図１３〜図１５に示す第４の実施例（この例は第２のタイプの電動クリーニングケア用具に適用したものであり、前記共振型の電動クリーニングケア用具に適用したものである）に示すように、クリーニングアセンブリ２０３は、駆動軸２２０に着脱可能に連結されており、クリーニングアセンブリ２０３は、駆動軸２２０に対して回転不能である。前記クリーニングユニット２０３には、クリーニング素子２３０が分布され、クリーニング素子２３０の長手方向に沿う軸線はＬ４であり、駆動軸２２０のクリーニング素子２３０から離れた方向にボールベアリング２９０が配置され、ボールベアリング２９０はドライバブラケット２２１、２２２に固定され、ドライバブラケット２２１、２２２はハンドルハウジング２０１に固定され、駆動軸２２０は、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に沿ってボールベアリング２９０から離れる方向においてトランスデューサ駆動アーム２３５、２３６に固定連結され、２つのトランスデューサ駆動アームは、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に沿って対称に分布され、２つのトランスデューサ駆動アームのクリーニング素子２３０ に近い方向の上端にはそれぞれ弾性部材２２３、２２４が固定連結され、弾性部材２２３、２２４の他端は弾性部材固定部材２３７に固定連結され、弾性部材２２３、２２４は駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に沿って対称に分布され、弾性部材固定部材２３７はドライバブラケット２２１、２２２によって締め付けられ、ドライバブラケット２２１、２２２はハンドルハウジング２０１によって締め付けられる。弾性部材２２３、２２４はシート状部材であり、弾性部材固定部材２３７から対応するトランスデューサ駆動アーム２３５、２３６に向かう方向は弾性部材の長さ方向であり、弾性部材２２３、２２４が駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に平行となる方向は弾性部材の幅方向であり、弾性部材２２３、２２４の他方の方向は弾性部材の厚さ方向である。弾性部材２２３、２２４の長さ方向と弾性部材の厚さ方向は駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に垂直となる。２つの内部磁力線方向が逆向きの永久磁石２２５、２２６が、２つのトランスデューサ駆動アーム２３５、２３６のクリーニング素子２３０から離れた下方にそれぞれ配置され、 ２つの永久磁石２２５、２２６の間に駆動コイル２２７が配置され、永久磁石２２５、２２６の内部磁力線方向は、駆動コイル２２７が発生する内部磁力線方向に対してほぼ垂直となり、駆動コイル２２７が発生する内部磁力線は、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に対して略垂直となり、永久磁石２２５、２２６の内部磁力線は、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に垂直となり、永久磁石２２５、２２６の内部磁力線の方向は、弾性部材の長手方向にほぼ平行となる。駆動コイル２２７は、駆動コイルブラケット２２８、２２９によって締め付けられ、駆動コイルブラケット２２８、２２９は、ハンドルハウジング２０１によって締め付けられる。駆動コイル２２７が交番電流を流すと、永久磁石２２５、２２６は交番電磁力を受けて駆動軸２２０を駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５周りに往復回転させ、駆動軸２２０はクリーニングアセンブリ２０３を駆動軸の縦方向の軸線ｌ５周りに往復回転させ、前記永久磁石２２５、２２６が受ける交番電���力は、クリーニング素子２３０に付勢されるクリーニング素子の長手方向の軸線Ｌ４に沿った外力とほぼ平行となる。上記の好適な弾性部材の構造を組み合わせて、弾性部材２２３、２２４の長さと幅がいずれも前記弾性部材の厚さの５倍以上大きいであり、弾性部材２２３、２２４が駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に垂直となる方向及び弾性部材の長手方向に垂直となる方向における弾性部材の剛性係数は、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に沿った方向における弾性部材の剛性係数よりもはるかに小さく、弾性部材２２３、２２４が駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に垂直となる方向及び弾性部材の長手方向に垂直となる方向における弾性部材の剛性係数は、弾性部材の長手方向に沿った方向における弾性部材の剛性係数よりもはるかに小さい。永久磁石２２５、２２６は、駆動コイルからの交番電磁力の、弾性部材の厚さ方向にほぼ平行となり、及びクリーニング素子２３０に付勢するクリーニング素子の長手方向に沿った軸線Ｌ４にほぼ平行となる外力を受け、前記弾性部材２２３、２２４がクリーニング素子２３０の長手方向の軸線Ｌ４に沿うまたは平行となる方向における弾性部材の剛性係数は、前記弾性部材がクリーニング素子２３０の長手方向の軸線Ｌ４に直交となる方向における弾性部材の剛性係数よりはるかに小さく、前記はるかに小さいとは、１０倍以上小さい。本実施例では、駆動軸２２０、トランスデューサ駆動アーム２３５、２３６、永久磁石２２５、２２６が可動部材を構成している。クリーニング素子２３０の長手方向の軸線Ｌ４に沿った外力と弾性部材の弾性力とが協働して、前記可動部材がハンドルハウジング２０１に対して移動し、具体的には、可動部材はボールベアリングの中心を支点として、外力が転がりベアリングの中心を支点として形成されたモーメントの方向周りに移動する。本実施例では、弾性部材２２３、２２４が駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に沿って対称に分布された構成と、弾性部材２２３、２２４が駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に垂直となる方向及び弾性部材の長手方向に垂直となる方向における弾性部材の剛性係数は、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に沿う方向における弾性部材の剛性係数の特性よりもはるかに小さい特性と、弾性部材２２３、２２４がクリーニング素子の方向の軸線Ｌ４に沿う又は平行となる方向における弾性部材の剛性係数は、クリーニング素子の長手方向の軸線Ｌ４に垂直となる方向における弾性部材の剛性係数の特性よりもはるかに小さい特性と、永久磁石２２５、２２６が受ける交番電磁力は、クリーニング素子に付勢するクリーニング素子の長手方向の軸線Ｌ４に沿った外力の特性にほぼ平行となる特性と、弾性部材 ２２３、２２４は可動部材のリターンスプリングを兼ねることができ、余分なリターンスプリングを追加する必要がないなどの特徴と、を巧みに利用しており、材料コストと人件費の節約及び電動歯ブラシの小型化を実現するのに有効である。可動部のトランスデューサ駆動アーム２３５、２３６には光反射面２４１が配置され、静止部材の回路基板には光源２７２と光感知ユニット２７１が配置され、光源からの光は、光反射面２４１を介して光感知ユニット２７１に反射される。クリーニング素子の長手方向の軸線Ｌ４に沿った外力と弾性部材の弾性力との協働により、静止部材に配置された光源と光感知ユニットと可動部材に配置された光反射面との関係は、特に、クリーニング素子上の外力の有無の場合の関係の解析は、第１の実施例と類似しており、ここでは説明を省略する。前記静止部材は、ハンドルハウジングに対して静止する。本実施例では、弾性部材２２３、２２４が駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に沿って対称に分布された構成と、弾性部材が駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に垂直となる方向及び弾性部材の長手方向に垂直となる方向における弾性部材の剛性係数は、駆動軸の縦方向の軸線Ｌ５に沿う方向における弾性部材の剛性係数の特性よりもはるかに小さい特性と、弾性部材がクリーニング素子の方向の軸線Ｌ４に沿う又は平行となる方向における弾性部材の剛性係数は、クリーニング素子の長手方向の軸線Ｌ４に垂直となる方向における弾性部材の剛性係数の特性よりもはるかに小さい特性と、永久磁石２２５、２２６が受ける交番電磁力は、クリーニング素子に付勢するクリーニング素子の長手方向の軸線Ｌ４に沿った外力の特性にほぼ平行となる特性と、可動部材に配置された光反射面と、を巧みに利用しており、また、光感知ユニットを採用し、永久磁石２２５、２２６は、クリーニング素子にクリーニング素子の長手方向の軸線Ｌ４に沿う方向の外力が付勢されると、外力とは逆方向に運動する傾向にあるが、永久磁石２２５、２２６の内部磁力線の方向は、駆動コイル２２７が発生する内部磁力線の方向にほぼ垂直となり、即ち両者のなす角は一定であり、且つ駆動コイルの幅は磁石の運動範囲よりも大きいので、本実施例では、駆動コイルがハンドルハウジングに対して固定されるが、永久磁石２２５、２２６が駆動コイルに対して運動されても、前記外力が永久磁石２２５、２２６に対して発生する運動は、電磁エネルギーが機械エネルギーに変換される効率に影響を与えず、そして、余分な電磁高調波が生成されず、よって、余分な高調波ノイズ及びハンドルハウジング上の振動が効率的に避けられる。
【００４２】
以上説明したように、本発明では、伝動型の電動クリーニング素子用具について、マイクロモーター１６１を含む駆動アセンブリは、外力Ｆ１によってブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３周りに一体的に回転可能であり、すなわち、モーターステータ部は外力Ｆ１によっても追従して全体的にブラシヘッドジョイントの回転軸の軸線Ｌ３周りに回転可能であり、従来の伝動型の電動クリーニング素子用具の欠点を克服し、共振型の電動クリーニング素子用具について、外力による永久磁石２２５、２２６の運動は、電磁エネルギーを機械エネルギーに変換する効率に影響を与えず、かつ、余分な電磁高調波を発生させず、これにより、余分な高調波ノイズ及びハンドルハウジング上の振動を効率的に避ける。
【００４３】
試験により、本発明の光感知型の圧力アラーム装置は圧力アラームの正確性を大幅に向上させることができることが証明された。抽出した試験サンプルに対して実際の圧力アラーム試験を行った結果、従来の圧力アラーム装置に比べて、本発明の圧力アラーム装置は精度を２０倍向上させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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