JP2002136341A - ブラシの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な装置構成により、毛束の植毛角度を自
由に設定し、かつ毛束を高密度で毛束挿入孔に挿入して
植毛孔付近におけるバリの発生をなくすこと。 【解決手段】 用毛１の毛束２を毛束挿入孔５５に挿入
後、樹脂材料に植設するブラシ６の製造方法であって、
毛束挿入孔５５の断面形状や断面積に対応した個別のス
リーブ６０を用意し、該スリーブ６０に用毛１を導入
し、該スリーブ６０内の毛束２を押出ピン７１にて対応
する毛束挿入孔５５のそれぞれに個別に挿入するもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は歯ブラシ等のブラシ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】歯ブラシの製造方法に関する従来技術と
して、平線と称される金属の部材により用毛の毛束を毛
束挿入孔に挿入して固定する方式が広く行なわれてい
た。この方式は装置を簡便に構成できるが、金属の腐
食、廃棄の際に金属とプラスチックとの複合物になる、
歯ブラシの植毛部分の厚みを薄くできない、植毛の毛束
の大きさが制限される（太い毛束を植毛できない）、斜
め植毛が難しい等の不都合がある。

【０００３】平線を用いない従来技術としては、次の３
方式があった。 (1) タイプＩ：特公平6-16725、USP4635313 毛束挿入孔を有する成形用金型（キャビティ）の毛束挿
入孔に毛束を挿入し、毛束基部にプラスチック材料を充
填する。これにより、歯ブラシのハンドル部が一体的に
製造できる。キャビティの構成上、プラスチック材料を
充填する際に毛束挿入孔からプラスチック材料が洩れ易
い。これを抑えるためプラスチック材料の毛束基部を溶
融して丸め、これにより毛束挿入孔を塞ぐことが行なわ
れるが充分ではない。例えば成形圧を上げた際には毛束
挿入孔の隙間からプラスチック材料の洩れが発生し易
い。

【０００４】(2) タイプII：USP5458400、特開平9-1826
32 予め成形された多数の植毛孔を有するプラスチック板に
毛束を挿入し、毛束とプラスチック板を金型に挿入し、
基板の開口部をプラスチック部材で充填する方法。この
方法も上記タイプＩの方法と同様に毛束挿入孔の隙間か
らの充填プラスチック材料の洩れが発生する。

【０００５】(3) タイプIII：特公平6-46962 植毛孔を有する基板の植毛孔部と毛束基部の双方を加熱
後密着させ、該基板に毛束をかしめる方法。植毛形態が
自由に行ない易いが、毛束の固定に関しては品質のばら
つきが出易い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近時、口腔衛生上、歯
垢除去性、歯間清掃性、歯茎へのマッサージ効果の優れ
た歯ブラシが望まれている。機能の高い歯ブラシを製造
するためハンドルや植毛部分について各種の創意工夫が
行なわれる。本発明は植毛方法の改良に関するものであ
る。

【０００７】植毛方法により歯ブラシの毛束の性能が異
なるが、最近の傾向では１本の歯ブラシに対する植毛方
法が多彩になってきた。即ち、毛束の強度、毛束の大き
さ、用毛の太さ、本数、毛束を植える面積や形状等を検
討因子として挙げることができる。使用者の要望も細分
化してきており、歯垢対応のもの、歯茎のブラシング性
の良いもの等の種々のタイプが上市されるようになって
きた。歯ブラシの設備について言えば、同一の設備で種
々のモデルが製造でき、品種の切り替えが簡易な方が望
ましい。

【０００８】歯ブラシに対する植毛方法の主な要素技術
として以下のものを挙げることができる。 ［植毛方法の主な要素技術］ (1) 毛束角度が自由に設定できること（傾斜植毛）。 (2) 毛束の先端の形状が任意に設計できること。 (3) 植毛基部が薄くできること。 (4) 植毛孔付近のバリのないこと。 (5) 設備が小型かつ品種切替も容易である。

【０００９】本発明は平線を使用せず、上記の要素技術
を満足する歯ブラシを製造しようとするものである。

【００１０】平線を使用しない歯ブラシにおいて、傾斜
植毛を行なう技術は充分完成されているとは言えない。
例えば、WO99/23910A1、WO01/13762A1、WO01/14117A1に
は傾斜した毛束を有する歯ブラシが開示されている。そ
の製造方法は従来技術記載のタイプＩの方法である。即
ち、毛束を毛束挿入孔に挿入後、毛束基部側に歯ブラシ
本体部分を形成するキャビティを形成する金型部材と組
み合わせた後、キャビティにプラスチック材料を注入す
るものである。この方法において毛束挿入孔からの注入
プラスチック材料のもれの発生を抑えるには、i）毛束
挿入孔への用毛の充填密度を上げる、ii）毛束挿入孔を
塞ぐ方法がある。製造する歯ブラシの植毛基部は使用す
る際には露出部分になるので、上記ii）の方法は適用し
にくい。従って上記ｉ）の方法を行なうことになるが、
予め切断した用毛を使用する場合には毛束挿入孔に高密
度に毛束を挿入することは困難である。

【００１１】特開平9-182632には、植毛する毛束を毛束
挿入用貫通孔に一旦保持した後、一次成形ハンドル部の
毛束挿入孔に挿入する方法が開示されている。この際用
毛押出ピンによりテーパー孔を介して毛束挿入孔に挿入
する。この方法では全毛束を一括して挿入しており、植
毛された毛束も植毛基部に対して傾斜していない。従っ
て、毛束挿入孔に高密度に毛束を挿入することについて
は充分な対策を取っていない。また、毛束角度を自由に
設定したり、毛束先端形状を任意に設計するという本発
明の目的にも適していない。

【００１２】USP4693519やUSP4255224には切断した用毛
ストックから用毛をスリーブにピックアップして毛束挿
入孔に植毛する方法が開示されている。これらの発明に
おいては、毛束を斜めに植毛することが開示されてい
る。しかし、この方法では、ピックアップする用毛の本
数がばらつき易く、用毛の充填密度を上げることも困難
である。そのため、植毛毛束挿入孔に隙間ができ易く、
バリ発生の要因は解消していない。またこの方法では毛
束の先端の形状を任意に整形することは述べられていな
い。

【００１３】一方、毛束挿入孔に一定且つ高密度に用毛
の本数をピックアップするには、リールから挿入するこ
とが周知である。特開平7-194433にはリールから用毛を
供給し適当な長さに切断後し、毛束の充填密度を上げ且
つ毛束先端を整形する方法が開示されている。即ち、圧
縮装置を用い段階的に圧縮を行ない、毛束の先端も圧縮
と同時に中央部が突出するように整形するものである。
この方法では圧縮装置が必須であり設備構成も煩雑にな
る。また整形する毛束の先端形状にも限界がある。この
方法を斜め植毛に適用することは可能ではあるが、斜め
方向に用毛を供給するリールを配置する必要がある。そ
のためリール同志又は用毛の経路の接触や交差の問題か
ら植毛の方向（傾斜の方向）が制限される。

【００１４】本発明の課題は、従来技術に記載した平線
を用いない植毛方法のタイプＩ及びタイプIIにおいて、
簡素な装置構成により、毛束の植毛角度を自由に設定
し、かつ毛束を高密度で毛束挿入孔に挿入して植毛孔付
近におけるバリの発生をなくすことにある。

【００１５】本発明の他の課題は、毛束の先端の形状を
任意に整形することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、用毛
の毛束を毛束挿入孔に挿入後、樹脂材料に植設するブラ
シの製造方法であって、毛束挿入孔の断面形状や断面積
に対応した個別のスリーブを用意し、該スリーブに用毛
を導入し、該スリーブ内の毛束を押出手段にて対応する
毛束挿入孔のそれぞれに個別に挿入するようにしたもの
である。

【００１７】請求項９の発明は、用毛の毛束を毛束挿入
孔に挿入後、樹脂材料に植設するブラシの製造装置であ
って、毛束挿入孔の断面形状や断面積に対応して個別に
用意され、用毛を導入するスリーブと、スリーブ内の毛
束を対応する毛束挿入孔のそれぞれに個別に挿入する押
出手段とを有してなるようにしたものである。

【００１８】尚、本明細書でスリーブの孔軸、毛束挿入
孔の孔軸、植毛孔の孔軸のそれぞれにおいて用いる「孔
軸」の文言は、それらの孔に用毛を保持させた際の用毛
の長さ方向に沿う方向を意味する。また、本明細書で毛
束挿入孔の断面形状、スリーブの孔断面、毛束挿入孔の
断面積のそれぞれにおいて用いる「孔の断面」の文言
は、それらの孔に用毛を保持させた際の用毛の長さ方向
に垂直をなす面による断面を意味する。

【００１９】

【発明の実施の形態】歯ブラシ製造装置１０は、用毛１
の毛束２を基板３の植毛孔４に挿入後、基板３の背面に
樹脂５を充填し歯ブラシ６を製造するものである。歯ブ
ラシ製造装置１０は、基板成形機、基板搬送装置、毛束
挿入装置、毛束基部溶融装置、基板背面充填成形機を有
して構成される。

【００２０】歯ブラシ製造装置１０のうち、毛束挿入装
置２０は、図１〜図３に示す如く構成され、架台２０Ａ
に、用毛供給装置２１、毛束保持治具・保持・移動装置
２２、スリーブ・保持・移動装置２３、毛束押出装置２
４を有し、以下の如く動作する。

【００２１】（用毛供給装置２１）用毛供給装置２１
は、切断された用毛１を収容するスタック３０を有す
る。スタック３０は、加圧装置３１により加圧され、ガ
イド３２の内部にて一定密度に圧密される。これによ
り、後述するスリーブ６０による植設密度を安定し、毛
束基部の溶融プレス時の用毛乱れや基板３の背面充填時
の毛束挿入孔の隙間からの樹脂漏れ（バリ）をなくす。

【００２２】（毛束保持治具・保持・移動装置２２）毛
束保持治具・保持・移動装置２２は、基板３を位置決め
固定した毛束保持治具４０を保持する保持装置４１を有
し、この保持装置４１を搬送台４２に備える。毛束保持
治具・保持・移動装置２２は、サーボモータ４３の回転
力をカップリング４４からボールねじ装置４５を介して
搬送台４２に伝え、搬送台４２をガイドレールに沿う水
平方向のＸ方向に移動可能とする。図２は、毛束保持治
具４０を保持装置４１に挿入した時点を示し、毛束保持
治具４０は毛束植設のためにＸ方向に移動される。

【００２３】毛束保持治具４０（図３（Ａ））は、上段
分割体５１、中段分割体５２、下段分割体５３、ばね５
４を有する。上段分割体５１は基板３を位置決め保持す
る凹部（又は凸部）５１Ａと、基板３の植毛孔４に対応
する毛束挿入孔５５（５５Ａ）を有する。中段分割体５
２は上段分割体５１の毛束挿入孔５５（５５Ａ）に連な
る毛束挿入孔５５（５５Ｂ）を有する。毛束挿入孔５５
Ｂは後に詳述する整形孔５６を備える。

【００２４】毛束保持治具４０が搬送台４２に固定され
ると、スライド駆動機構部５７が中段分割体５２を毛束
挿入孔５５の孔軸交差方向にスライドさせ、上段分割体
５１の毛束挿入孔５５Ａと中段分割体５２の毛束挿入孔
５５Ｂの孔軸を合せる。毛束保持治具４０の毛束挿入孔
５５（５５Ａ、５５Ｂ）に毛束２が挿入されると、スラ
イド駆動機構部が解除し、ばね５４が中段分割体５２を
原位置にスライドして毛束２を固定し、その後の搬送、
溶融プレス、背面充填の各工程で毛束２を保持する。

【００２５】（スリーブ・保持・移動装置２３）スリー
ブ・保持・移動装置２３は、スリーブ６０を保持し、水
平方向のＹ方向と、鉛直方向のＺ方向に移動する。サー
ボモータ６１の回転力をカップリング６２からロールね
じ装置６３を介して横行台６４に伝え、横行台６４をガ
イドレールに沿うＹ方向に移動する。横行台６４はスリ
ーブ６０を保持する昇降装置６５を搭載し、昇降装置６
５はＺ方向に移動し、このＺ方向の移動により、スリー
ブ６０による毛束の取出し、基板３への植設のための基
板３への接近移動を行なう。尚、スリーブ６０を支持す
る機構間にスリーブ旋回装置６６を備えれば、スリーブ
６０の角度制御を行なえる。図２はスリーブ６０で毛束
を取出す時点を示しており、スリーブ６０は基板３への
毛束の植設のためにＹ方向に移動される。

【００２６】（毛束押出し装置２４）毛束押出し装置２
４は、昇降装置６５に押出ピン７１の駆動装置７２を搭
載している。押出ピン７１は、スリーブ６０内の毛束２
を基板３の植毛孔４へ押出し可能とする。押出ピン７１
は後述する整形端７３を備える。

【００２７】従って、毛束挿入装置２０にあっては以下
の特徴的構成を備える。 毛束保持治具４０に基板３を保持すること。

【００２８】切断した用毛１をストックするスタック
３０内の用毛１をＺ方向に移動するスリーブ６０により
取出すこと。

【００２９】スリーブ６０内の毛束を基板３に植設す
る際に、基板３とスリーブ６０をＸ方向とＹ方向で位置
決めするための毛束保持治具・保持・移動装置２２とス
リーブ・保持・移動装置２３を有すること。

【００３０】押出ピン７１によりスリーブ６０内の用
毛を基板３と毛束保持治具４０に植設すること。

【００３１】毛束保持治具４０への用毛挿入時に毛束
挿入孔５５に先端に設けられた整形孔５５と、押出ピン
７１の先端に設けられた整形端７３を使い、毛束挿入と
同時に効率良く、毛束２の先端部の立体的形状を整形す
ること。先端部の立体的形状の整形を施す毛束は、全部
の毛束であっても良く、一部の毛束であっても良い。

【００３２】基板３と毛束保持治具４０への全ての植
設を連続して行なうこと。

【００３３】毛束保持治具４０への植設後、上段分割
体５１と中段分割体５２のスライドにより毛束２をスラ
イド保持し、毛束保持治具４０を取外した後工程での用
毛の乱れを防止すること。

【００３４】尚、毛束挿入装置２０は以下の変形を採用
できる。 基板３（毛束保持治具４０）を固定し、スリーブ６０
にＸＹＺの３軸移動機構を設ける。

【００３５】各駆動機構はサーボモータ、エア・リニ
アモータ、モータとラックギヤの組合せ、カム機構等を
採用できる。

【００３６】スリーブ６０が交換可能な装置（装置の
外に個別に配置した各スリーブ６０を交換装置にて交換
する方式、又は複数のスリーブ６０を備え、それらのス
リーブ６０を毛束挿入時に選択して切替える方式等）を
採用できる。

【００３７】毛束２の先端整形は、毛束の基部を立体
的に整形する他に、毛束に対し、一律直角方向に整形し
たり、一律斜め方向に整形することも含む。

【００３８】スタック３０の加圧装置３１はエア駆動
による他、物理的荷重をかける方式、又は各種ギヤによ
り用毛を押出す方式等を採用できる。

【００３９】毛束保持治具４０の上段分割体５１、下
段分割体５２のスライド機構は２分割以外に３分割以上
でも良い。

【００４０】基板３を用いず、後述する如く、基板の
植毛孔と同様な形状やテーパ状を有する植毛孔を有する
毛束挿入のためのガイドプレート（１００）を用いるこ
とにより、金型（キャビティ）の一部に毛束を効率良く
植設できる。

【００４１】以下、歯ブラシ製造装置１０による歯ブラ
シの製造手順について説明する。 ［１］スリーブに毛束を導入する工程（図４） 歯ブラシの性能を満たす樹脂、例えばナイロン等のポ
リアミド、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエ
ステル等からなる切断済の用毛１をスタック３０に充満
する。

【００４２】用毛１を一定量保持するためのスリーブ
６０をスタック３０に突刺し挿入し、該スリーブ６０に
定量の用毛束２を導入して取出す（図４）。

【００４３】毛束保持治具４０に備えた複数の毛束挿
入孔５５の断面形状や断面積に対応した個別のスリーブ
６０が用意されている。

【００４４】スリーブ６０をスタック３０に挿入した
ときのスリーブ６０に作用する抵抗を軽減し、また用毛
１の折れ曲がりを防止するため、スリーブ６０は先端部
の肉厚を薄くし、根元側の肉厚を強度確保のために所定
の厚肉にする。

【００４５】具体的には、歯ブラシの用毛では、スリー
ブ６０の先端部の肉厚を0.1ｍｍ〜0.3ｍｍ程度とし、根
元側を0.3ｍｍ〜0.8ｍｍとすることが挿入性、耐久性の
両立の面から好ましい。スリーブ６０の先端面のエッジ
部外周はＲ0.1ｍｍ〜Ｒ0.2ｍｍ程度の丸めや、面取りを
行なうことで、更に挿入性を向上できる。スリーブ６０
の内外面に各種コーティング（例えばポリテトラフルオ
ロエチレン等）を施せば、スリーブ６０の滑り性が向上
し、挿入し易い。スリーブ６０の材質については、スリ
ーブ６０の加工性、耐久性等を考慮し、各種選択が行な
える（尚、焼き入れ処理をした、高い硬度の材質は、先
端の耐久性が高くなる）。

【００４６】スリーブ６０の先端面は、スタック３０へ
の挿入時の抵抗軽減、及び斜め植設時の対応を良好にす
るために、斜めカット状にすることも有効である。

【００４７】［２］毛束挿入準備工程（図５） 基板３は、歯ブラシとしての一般特性を満たす樹脂、
例えばポリプロピレン等を基板成形機で射出成形された
ものである（図５）。基板３はヘッド部３Ａと握り部３
Ｂを一体に備えた例であり、ヘッド部３Ａの背面の凹部
に開口する多数の植毛孔４を備える。植毛孔４は基板３
の背面側にテーパ状の導入口４Ａを備える。

【００４８】基板３は毛束保持治具４０の凹部５１Ａ
に位置決め保持され、基板３の植毛孔４と毛束保持治具
４０の毛束挿入孔５５とが連通状態になる。毛束保持治
具４０の毛束挿入孔５５は、基板３の植設面３Ｃに対し
直交する他、斜交するものでも良い。斜交するものは毛
束のうちの一部であっても良く、全部であっても良い。

【００４９】毛束２を保持したスリーブ６０に押出ピ
ン７１を挿入し、植毛準備状態とする。尚、スリーブ６
０の根元側を負圧吸引すれば、毛束２を確実に保持し、
搬送過程での毛束２の落下を防止できる。

【００５０】［３］毛束挿入工程（図６〜図８） スリーブ６０内の毛束２を押出ピン７１にて対応する
基板３の植毛孔４、毛束保持治具４０の毛束挿入孔５５
に挿入する。このとき、基板３の植毛孔４に設けたテー
パ状導入口４Ａは、基板３とスリーブ６０との位置の誤
差を吸収し、毛束２の植毛孔４への進入の案内を果たす
ように、スリーブ６０内の毛束２を導入口４Ａのテーパ
で絞込み、毛束保持治具４０の毛束挿入孔５５に高密度
で植毛可能とする。毛束２の植毛密度が高いほう、即
ち、毛束２の用毛の本数が多いほうが樹脂５の背面充填
時に毛束挿入口の隙間からの樹脂５の漏れを原因とする
バリの発生を抑える効果が高くなる。しかし、毛束２の
用毛の数が多すぎると毛束２の挿入が困難になったり、
毛束２の挿入時の乱れの原因になる。

【００５１】基板３の好ましい寸法設定としては、図
５（Ｂ）に示す如く、基板３の肉厚ａ2を1ｍｍ〜5ｍ
ｍ、植毛孔４の有効孔部の長さａ1を0.5ｍｍ〜2ｍｍ、
導入口４Ａのテーパ角ａ3を20度〜120度とするととも
に、植毛孔４の孔径ｂ1に対するスリーブ６０の孔径ｂ2
の比ｂ2／ｂ1を、80〜130％とし、毛束２の挿入性、外
観性、樹脂５の背面充填時のバリの状況により、より良
い寸法を選択する。また、基板３の植毛孔４の孔径に対
し、毛束保持治具４０の毛束挿入孔５５の孔径について
は、同一径が基本であるが、毛束２の挿入性を考慮し、
毛束挿入孔５５の孔径の方を毛束２の径よりも0.05ｍｍ
〜0.2ｍｍ程度大きく設定することが好ましい。

【００５２】スリーブ６０を基板３の植毛孔４、毛束
保持治具４０の毛束挿入孔５５の断面形状や断面積に対
応して個別に用意してあるから、断面形態の異なった植
毛孔４、毛束挿入孔５５に移行するときには、使用スリ
ーブ６０を切り替える（図６）。スリーブ６０に切断し
た毛束２を順次植毛するものであり、孔軸方向の異なる
複数の毛束挿入孔５５に植毛するときに、スリーブ６０
同士の干渉がなく、任意の孔軸方向の斜め孔５５に植毛
できる（図７）（スプール用毛や切断済用毛を一括して
植毛する場合（特開平9-182632）、用毛の移動方向や、
複数の押出ピンが干渉する斜め方向は不可能である）。

【００５３】毛束保持治具４０の毛束挿入孔５５に毛
束２を挿入するとき、同時に、毛束挿入孔５５の先端の
整形孔５６と押出ピン７１の整形端７３の協働作用で毛
束２の先端部を立体的に整形する。

【００５４】押出ピン７１のスリーブ６０に摺接する外
周には直角面を形成し、その内側に丸味面等を形成した
整形端７３を用いる場合には（図８（Ａ））、スリーブ
６０と押出ピン７１のクリアランスに用毛１が入りかみ
込むことを防止できる。特に、用毛１の先端に丸め加
工、テーパ加工を施したもので有利になる。

【００５５】押出ピン７１の整形端７３を階段状にした
もの（図８（Ｂ））では、整形端７３が個々の用毛１の
先端と同じ方向の押し当て面を有し、用毛１をスリーブ
６０内で長手方向に精度良く移動させ、押し込み時の用
毛１の乱れを防止できる。先端が斜めの毛束２、挿入方
向が斜めの毛束２に対し有利である。

【００５６】毛束保持治具４０の毛束挿入孔５５の整形
孔５６（図７）は、中段分割体５５Ｂの分割面の近傍に
設けることが好ましい。分割体５５Ｂの分割面に近いた
め、加工するエンドミル（刃物）の負荷が少なく、精度
良く加工できる。

【００５７】毛束保持治具４０は金属材料で構成する
他、樹脂材料で構成することもできる。特に、ポリテト
ラフルオロエチレン等で構成する場合は滑り性が良く、
挿入性が向上する。尚、滑り性、耐久性の双方を考慮
し、金属材料にポリテトラフルオロエチレン等のコーテ
ィングを行なうことも有効である。

【００５８】［４］毛束スライド保持工程（図９） 毛束保持治具４０の毛束挿入孔５５への毛束２への挿
入が完了したとき（図９）、毛束保持治具４０の中段分
割体５２を上段分割体５１に対し毛束挿入孔５５の孔軸
に交差する方向にスライドさせ、毛束２を保持する。毛
束保持治具４０は、上段分割体５１と中段分割体５２の
２分割でなく、３分割以上とすることにより、毛束２の
保持効果を向上できる。該スライドにおいて上段分割体
５１、中段分割体５２の相対的移動距離は、0.1ｍｍ〜1
ｍｍ程度で毛束保持の状態により移動量を選択する。

【００５９】毛束保持治具４０における上述による
毛束２の保持は、搬送工程での用毛の乱れ（浮き上が
り、ねじれ）防止、用毛基部を溶融プレスするときの毛
のねじれ防止（特に超音波振動による溶融プレスの場合
は、振動にて、用毛が浮き上がり、ねじれ易い）、樹脂
５の背面充填時において（図１１（Ｂ））樹脂圧力を受
けたときの用毛のねじれ防止に寄与する。

【００６０】［５］毛束基部溶融工程（図１０） 基板３の植毛孔４に挿入した毛束２の基部を溶融し、
抜け防止を図る。

【００６１】基板保持治具４０に据付けられている基板
３の植毛孔４から出ている毛束２の基部端面を毛束基部
溶融装置８０の加熱体８１で溶融プレスし、各毛束２の
基部端面を一体化するとともに、基板３の植毛孔４を塞
ぐ帯状のプレス面２Ａを形成する（図１０（Ｂ））。基
板３の孔４に対し、毛束基部を溶融後にプレスして密着
させること、及び植毛孔４を塞ぐ帯状のプレス面２Ａを
形成することにより、背面充填時（図１１（Ｂ））の樹
脂５が植毛孔４と毛束２の間からはみ出すこと（バリ）
を防止できる（金型に毛束をインサートする方式に比
べ、基板を有する方式の方が、バリ防止に有利にな
る）。

【００６２】加熱体８１は、電熱ヒータや熱風、レー
ザ、超音波振動に誘電加熱等がある。加熱体８１による
毛束基部の好ましい溶融工程は、毛束基部を加熱体８１
で加熱した後、溶融接着及びプレスの後、冷却を行な
う。図１０及び図１６では超音波振動（ウエルダー）を
加熱体８１とした場合であるが、加熱体とプレス体が同
一であり、プレスした後、冷却後に毛束基部から離れる
ので、溶融樹脂が糸を引かない。その結果、溶融樹脂は
超音波ウエルダーにほとんど付着することがなく、樹脂
がこげ等の変色し、歯ブラシに透明ブリッスルが使われ
ているときの商品価値の低下を防ぐことができるので好
ましい。加熱体８１にインパルス溶着機を用いた場合
も、図１０、図１６と同様な構成となり好ましいが、上
述の電熱ヒータ、熱風、レーザ、超音波振動、誘電加熱
等は適宜、併用して使用できる。

【００６３】尚、加熱体８１が超音波振動によるもので
は、その振動による用毛１の乱れやねじれを生じ易い
が、毛束２をスライド保持する前述［４］の機構を用い
ると、前記用毛１の乱れやねじれを抑えることができる
ので好ましい。

【００６４】毛束保持治具４０において、上段分割体
５１と中段分割体５２で毛束挿入孔５５（５５Ａ、５５
Ｂ）を形成する部分のエッジは、図９（Ｂ）に示す如
く、丸味又は面取りを付与し、超音波振動がこのエッジ
に集中して用毛１が溶融接着することを防止する。Ｒ0.
2ｍｍ以上の丸味又は同程度以上の面取りが好ましい。

【００６５】［６］基板の背面充填工程（図１１） 基板３に植設された毛束２の基部端面を毛束基部溶融
装置８０で溶融せしめた後、毛束保持治具４０を基板背
面充填成形機９０に挿入する。毛束保持治具４０は、挿
入機９１により成形機９０の位置決め部９２に挿入され
る。

【００６６】成形機９０は、金型９３を基板３の背面
に密着し、基板３の背面の凹部に樹脂を射出成形する。
金型９３は、基板３の背面側にだけ設ければ良く、金型
コストを低減でき、メンテナンス性も良い。

【００６７】基板３の背面に充填する樹脂５として
は、基板３と同じ材料（例えばポリプロピレン）を用い
ることが主であるが、例えば、同じポリプロピレンでも
基板３と樹脂５の物性を変え、成形性や品質の向上を図
ることができる。具体的には、基板３に対して剛性や耐
衝撃性の高いポリプロピレンのホモポリマーやブロック
コポリマーを用いて強度を確保し、背面充填用の樹脂５
としては流動性の良いポリプロピレンのランダム共重合
体を用いて基板３の植毛孔４からの樹脂漏れの防止を図
る等の方法がある。

【００６８】また、樹脂５として、基板３と異なる材料
（例えばエラストマー）を用いることで、歯ブラシとし
ての弾力性や色を含めた外観に特色のあるものを製造で
きる。

【００６９】［７］毛束挿入の他の例（図１２） 基板３の複数の異なる方向の植毛孔４に対する毛束２
の植毛に際しては、スリーブ６０の孔軸方向を各植毛孔
４の孔軸方向に合せるように同一角度にし、毛束２を挿
入することが最も好ましい形態である。

【００７０】しかしながら、スリーブ６０を個別の角
度に対応するためには、毛束挿入装置２０（図１、図
２）においてスリーブ６０を任意の角度に駆動可能とす
るための、サーボモータや複数のギヤ等の装置とその制
御回路が必要となり、装置構成が複雑化すると共に、装
置重量が増加し、一連の動作速度を高速化できない。こ
れを解決するため、検討の結果以下を採用できる。

【００７１】基板３の植毛孔４に設けたテーパ状の導
入口４Ａ（［３］の寸法設定）を用いて毛束２を挿入す
ることにより、複数の異なる角度方向の植毛孔４に対
し、スリーブ６０の角度を固定しながら挿入可能にな
り、個々の植毛孔４の孔軸角度が鉛直方向に対し±30°
程度までは挿入できる。以上の方式をとれば、複数の異
なる植毛角度の毛束を持つ歯ブラシを効率良く、比較的
簡単な装置構成で生産できる。

【００７２】［８］基板の他の例（図１３、図１４） 基板３の形状が植毛孔４を有する部分とその近傍部分
からなり、従ってヘッド部３Ａだけを有し、握り部３Ｂ
（図１２）を有さない形態（図１３）とすれば、毛束保
持治具４０に基板３を固定して行なう搬送工程や、植毛
固定において、装置の小スペース化が図れる。

【００７３】ヘッド部３Ａだけからなる基板３の形態
は植毛部の各部の寸法設定状況によっては、歯ブラシの
強度に優位性がある。ヘッド部３Ａと握り部３Ｂがつな
がった基板３については、基板３と背面充填材５の接着
力が弱くなったとき、植毛孔４が背面凹部の樹脂５の端
面を介してｆ−ｆ間で表裏に連続してつながり、折れ易
くなる可能性がある（図１４（Ａ））。これに対し、ヘ
ッド部３Ａだけからなる基板３の場合、植毛孔４がｇ−
ｇ間で表裏に連続してつながらないため、強度的に有利
である（図１４（Ｂ））。

【００７４】［９］金型に毛束挿入孔を備える例（図１
５、図１６） 基板３を用いず、成形機９０（図１１）の金型９４に設
けた毛束挿入孔９５に毛束２を挿入し、歯ブラシを製造
することもできる。

【００７５】金型９４に対し、前述の基板３と同形態
の毛束挿入のためのガイドプレート１００を導入し、押
出ピン７１がスリーブ６０から押出す毛束２をガイドプ
レート１００の植毛孔１０１を介して金型９４の毛束挿
入孔９５に挿入する。

【００７６】ガイドプレート１００は、金属材料にポリ
テトラフルオロエチレン等をコーティングしたもの等が
好ましく、万一スリーブ６０がガイドプレート１００に
接触した場合や、ガイドプレート１００が金型９４に接
触しても、それらの損傷を避けることができる。ガイド
プレート１００を用いず、金型９４の毛束挿入孔９５に
スリーブ６０から直接毛束２を導入しようとするときに
は、外観上、金型９４の毛束挿入孔９５に導入テーパを
設けることができないため、用毛の挿入を安定的にでき
ない。

【００７７】ガイドプレート１００の植毛孔１０１にテ
ーパ状の導入口を設けることにより、スリーブ６０内の
毛束２を圧密状態で植毛孔１０１に導入し、ひいては金
型９４の毛束挿入孔９５に高密度で挿入できる。これに
より、金型９４と毛束２の間で充填樹脂のはみ出しを防
止できる。

【００７８】金型９４の毛束挿入孔９５の先端に整形
孔９６を設ければ、毛束２の挿入と同時に毛束２の先端
部を立体的に整形できる。

【００７９】金型９４を互いにスライドできる複数の
分割体９４Ａ、９４Ｂからなるものとすることにより、
毛束２を金型９４の全ての毛束挿入孔９５に挿入した
後、それらの分割体９４Ａ、９４Ｂを互いにスライドし
て毛束２を保持でき、ガイドプレート１００の取外し時
に毛束２が乱れることを防止できる。

【００８０】金型９４の毛束挿入孔９５から突出して
いる毛束２の基部をヒータやホットエア等の加熱体８１
で加熱して溶融塊２Ａを形成する。

【００８１】金型９４を成形機９０の金型９３に型合
せし、毛束２の基部の溶融塊のまわりに樹脂を一体成形
し、毛束２を備えたヘッド部と、これにつながる握り部
とからなる歯ブラシを製造できる。

【００８２】歯ブラシ製造装置１０による歯ブラシの製
造工程では以下の変形を採用できる。

【００８３】スリーブは１つだけでなく、２つ以上の
スリーブを併用しても良い。例えば、同径の10個の毛束
挿入孔に対し、２つの並列スリーブを同時に５回挿入動
作させるものでも良い。

【００８４】スリーブの孔断面は丸孔以外でも良い。

【００８５】スリーブの孔断面は毛束挿入孔に対し近
似形状のものでも良い。

【００８６】毛束保持治具の孔断面形状は、必ずしも
基板の孔断面と同一形状でなくても良い。

【００８７】スタック３０を複数化し、各スタック３
０に長さの異なる用毛を備えれば、同一スリーブで毛束
の長さの異なるものを植毛できる。

【００８８】背面樹脂充填部については、樹脂部材の
接着も含まれる。

【００８９】切断済用毛のスタック３０から毛束を各
種の方式で取出し、スリーブの後端から毛束を挿入し、
押出ピンにて植毛する方式を採用しても良い。

【００９０】スプール用毛を一定量の毛束とし、スプ
ールに挿入し、押出ピンにて植毛する方式（スリーブ挿
入前に切断又は挿入後に切断の双方を含む）を採用して
も良い。

【００９１】本実施形態によれば以下の作用がある。 （請求項１、９に対応する作用） (1)毛束挿入孔５５毎に対応したスリーブ６０を個別に
設けているから、各毛束２の断面形状、面積に対応でき
るし、毛束２の植毛方向（植毛角度）を多様に行なえ
る。

【００９２】(2)毛束２をスリーブ６０でガイドして毛
束挿入孔５５に挿入するから、毛束挿入孔５５に高い充
填密度で植毛でき、充填樹脂５の毛束挿入孔５５からの
洩れによるバリを抑える。

【００９３】(3)個別のスリーブ６０から毛束２を押出
すことで、特開平9-182632の一括挿入に比べ、毛束２を
毛束挿入孔５５毎に個々に位置決めし、毛束挿入孔５５
への挿入時の微調整が可能となって挿入精度が向上し、
歯ブラシのように多様な機能が要求される場合に適して
いる。また、切断用毛を用いる場合にはスプール方式に
比べ挿入装置を小型化できる。

【００９４】（請求項２、１０に対応する作用） (4)スリーブ６０内の毛束２を基板３の植毛孔４を介し
て毛束挿入孔５５に挿入するが、樹脂製の柔らかい基板
３であればスリーブ６０と植毛孔４の接触が良好にな
り、毛束２を押出し、充填密度を上げ易い。スリーブ６
０と基板３が接触したときの破損も少ない。

【００９５】(5)基板３の植毛孔４で充填樹脂５の洩れ
（バリ）の発生を抑制できる。

【００９６】（請求項３、１１に対応する作用） (6)基板３の植毛孔４に設けたテーパ状の導入口４Ａが
スリーブ６０から押出される毛束２の挿入ガイドとなる
ので毛束挿入孔５５への充填密度を上げて挿入できる。
毛束挿入時の歩留まりも良く、毛束の挿入密度を上げる
ことができ、充填樹脂５の毛束挿入孔からの洩れを一層
抑える。

【００９７】(7)歯ブラシに歯垢除去機能や歯間に毛先
を到達させるために、毛束２を基板３に斜めに植設させ
ることがあるが、本発明では斜め植毛を容易にする。毛
束２の全部又は一部を任意の方向に挿入して植設でき
る。

【００９８】(8)基板３の背面にテーパ状の導入口４を
設け、毛束２の挿入を背面から行なうことで、スプール
使用の場合に比して装置構成を簡易にできる。

【００９９】（請求項４、１２に対応する作用） (9)押出ピン７１の先端の整形端７３と、毛束挿入孔５
５の整形孔５６の協働作用により、毛束２の先端の形状
を任意に整形できる。

【０１００】(10)特開平7-194433の双方向のピンで毛束
端を整形するものでは、プランジャが必要で装置構成が
複雑になるのに対し、本発明では装置構成を簡易にでき
る。

【０１０１】（請求項５に対応する作用） (11)歯ブラシに清掃機能（歯垢除去機能や歯間に毛先を
到達させる等）を付与するには、毛束２を斜めに植設す
ることが行なわれる。本発明では斜め植毛を容易にす
る。毛束２の全部又は一部を互いに同一方向又は複数の
異なる方向に斜めに挿入して植設できる。

【０１０２】(12)スリーブ６０をコンパクトにしなが
ら、用毛束２が互いに斜めに交差する複雑な植毛形態を
形成できる。用毛がスプールから繰り出される方式の場
合には用毛が交差するような斜め植毛が困難である。

【０１０３】（請求項６、１３に対応する作用） (13)毛束挿入孔５５が斜めであっても、スリーブ６０か
らの挿入は一方向から行なえる。植毛孔４に設けたテー
パ状の導入口４Ａの効果により斜めの毛束挿入孔５５に
も良好に挿入できる。

【０１０４】(14)複数の毛束挿入孔５５の孔軸が互いに
異なる方向にあるとき、各スリーブ６０をそれらの毛束
挿入孔５５の孔軸方向に位置決めする従来装置では、サ
ーボモータやギヤ等を組合せた複雑な装置になる。ま
た、従来装置では、スリーブを保持する装置重量が重く
なり、挿入速度や挿入精度が悪くなる。これに対し、本
発明では、孔軸方向が互いに異なる複数の毛束挿入孔５
５に対し、スリーブ６０からの挿入が一方向から行なえ
るから、装置構成は簡素で高性能である。

【０１０５】（請求項７、１４に対応する作用） (15)毛束２を毛束挿入孔５５に挿入後に毛束保持治具４
０にて毛束２を締め付け固定できる。従って、挿入後に
スリーブ６０、ピン７１を外すとき、製造工程で搬送す
るとき、毛束２の端面を融着処理するとき、毛束２を挿
入後に背面に樹脂５を充填するとき、毛束２を確実に保
持でき、毛束２の乱れを生じさせない。

【０１０６】（請求項８に対応する作用） (16)基板３がヘッド部３Ａのみからなり、握り部３Ｂを
有さないものとすることにより、基板３の搬送性を向上
できる。

【０１０７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来技術
に記載の平線を用いない植毛方法のうちのタイプＩ及び
タイプIIにおいて簡素な装置構成により、毛束の植毛角
度を自由に設定し、かつ毛束を高密度で毛束挿入孔に挿
入して植毛孔付近におけるバリの発生をなくすことがで
きる。

【０１０８】また、本発明によれば、毛束の先端の形状
を任意に整形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は歯ブラシ製造装置を示す正面図である。

【図２】図２は図１の平面図である。

【図３】図３は毛束保持治具と握り部を有する基板を示
し、（Ａ）は毛束保持治具を示す断面図、（Ｂ）は
（Ａ）の平面図、（Ｃ）は基板を示す平面図である。

【図４】図４は毛束を取出す工程を示し、（Ａ）はスタ
ックとスリーブを示す断面図、（Ｂ）はスリーブと押出
ピンを示す斜視図である。

【図５】図５は毛束の挿入準備工程を示し、（Ａ）は基
板を毛束保持治具にセットした状態を示す断面図、
（Ｂ）は基板の植毛孔を示す断面図、（Ｃ）は基板を示
す斜視図である。

【図６】図６は毛束挿入工程を示し、（Ａ）は小径スリ
ーブによる毛束挿入状態を示す断面図、（Ｂ）は大径ス
リーブによる毛束挿入状態を示す断面図である。

【図７】図７は複数の孔軸方向の異なる毛束挿入孔への
毛束挿入状態を示す断面図である。

【図８】図８は毛束の先端整形工程を示し、（Ａ）は丸
め状整形例を示す断面図、（Ｂ）は階段状整形例を示す
断面図である。

【図９】図９は毛束の挿入完了状態を示し、（Ａ）は全
体断面図、（Ｂ）は要部断面図である。

【図１０】図１０は毛束の基部溶融工程を示し、（Ａ）
は全体断面図、（Ｂ）は要部断面図である。

【図１１】図１１は基板の背面充填工程を示し、（Ａ）
は毛束保持治具の挿入状態を示す断面図、（Ｂ）は充填
状態を示す断面図である。

【図１２】図１２は複数の孔軸方向の異なる毛束挿入孔
への毛束挿入状態の他の例を示す断面図である。

【図１３】図１３は握り部を有しない基板を示し、
（Ａ）は毛束挿入状態を示す断面図、（Ｂ）は基板の背
面充填状態を示す断面図である。

【図１４】図１４は基板の折れ強度を示し、（Ａ）は握
り部を有する基板の例を示す断面図、（Ｂ）は握り部を
有さない基板の例を示す断面図である。

【図１５】図１５は金型に毛束挿入孔を有するものを示
し、（Ａ）は毛束挿入状態を示す断面図、（Ｂ）は毛束
挿入完了状態を示す断面図である。

【図１６】図１６は毛束の基部溶融と金型の樹脂充填工
程を示し、（Ａ）は毛束基部溶融状態を示す断面図、
（Ｂ）は金型の樹脂充填状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 用毛 ２ 毛束 ３ 基板 ３Ａ ヘッド部 ３Ｂ 握り部 ４ 植毛孔 ４Ａ 導入口 ５ 樹脂 ６ 歯ブラシ １０ 歯ブラシ製造装置 ４０ 毛束保持治具 ５１、５２ 分割体 ５５ 毛束挿入孔 ５６ 整形孔 ６０ スリーブ ７１ 押出ピン（押出手段） ７３ 整形端 ９４ 金型 ９４Ａ、９４Ｂ 分割体 ９５ 毛束挿入孔 ９６ 整形孔 １００ ガイドプレート １０１ 植毛孔

フロントページの続き (72)発明者 木村 俊次 山形県酒田市大浜２−１−18 花王株式会 社研究所内 Ｆターム(参考） 3B202 AA06 HA00

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 用毛の毛束を毛束挿入孔に挿入後、樹脂
   材料に植設するブラシの製造方法であって、 毛束挿入孔の断面形状や断面積に対応した個別のスリー
   ブを用意し、 該スリーブに用毛を導入し、 該スリーブ内の毛束を押出手段にて対応する毛束挿入孔
   のそれぞれに個別に挿入するブラシの製造方法。
2. 【請求項２】 前記スリーブ内の毛束を基板に予め形成
   してある植毛孔を介して毛束挿入孔に挿入する請求項１
   に記載のブラシの製造方法。
3. 【請求項３】 前記基板の植毛孔にテーパ状の導入口を
   設け、スリーブの孔面積より小さい孔面積の毛束挿入孔
   に毛束を挿入する請求項２に記載のブラシの製造方法。
4. 【請求項４】 前記毛束の先端形状を整形する整形孔を
   金型に備えた毛束挿入孔又は毛束保持治具に備えた毛束
   挿入孔の先端に設け、 押出手段の先端に設けた整形端にてスリーブ内の毛束を
   それらの毛束挿入孔に挿入する際、同時に上記整形孔に
   より毛束の先端を立体的に整形する請求項１〜請求項３
   のいずれかに記載のブラシの製造方法。
5. 【請求項５】 前記毛束を樹脂材料の植設面に対し斜め
   に植設するように、毛束挿入孔に挿入する請求項１〜請
   求項４のいずれかに記載のブラシの製造方法。
6. 【請求項６】 前記毛束挿入孔を金型又は毛束保持治具
   に備え、スリーブの孔軸と毛束挿入孔の孔軸を互いに斜
   めに交差し、 押出手段にてスリーブ内の毛束を基板又はガイドプレー
   トの植毛孔のテーパ状の導入口からそれらの毛束挿入孔
   に挿入する請求項１〜請求項５のいずれかに記載のブラ
   シの製造方法。
7. 【請求項７】 前記毛束挿入孔を金型又は毛束保持治具
   に備え、それらの金型又は毛束保持治具を毛束挿入孔の
   孔軸交差方向で分割し、 毛束をそれらの毛束挿入孔に挿入後、それらの金型又は
   毛束保持治具の分割体を孔軸交差方向にスライドして毛
   束を固定する請求項１〜請求項６のいずれかに記載のブ
   ラシの製造方法。
8. 【請求項８】 前記基板が植毛孔を有する部分とその近
   傍部分からなり、握り部を有さない請求項１〜請求項７
   のいずれかに記載のブラシの製造方法。
9. 【請求項９】 用毛の毛束を毛束挿入孔に挿入後、樹脂
   材料に植設するブラシの製造装置であって、 毛束挿入孔の断面形状や断面積に対応して個別に用意さ
   れ、用毛を導入するスリーブと、 スリーブ内の毛束を対応する毛束挿入孔のそれぞれに個
   別に挿入する押出手段とを有してなるブラシの製造装
   置。
10. 【請求項１０】 前記スリーブ内の毛束を基板に予め形
    成してある植毛孔を介して毛束挿入孔に挿入可能とする
    請求項９に記載のブラシの製造装置。
11. 【請求項１１】 前記基板の植毛孔にテーパ状の導入口
    を設け、スリーブの孔面積より小さい孔面積の毛束挿入
    孔に毛束を挿入可能とする請求項１０に記載のブラシの
    製造装置。
12. 【請求項１２】 前記毛束の先端形状を整形する整形孔
    を金型に備えた毛束挿入孔又は毛束保持治具に備えた毛
    束挿入孔の先端に設け、 押出手段の先端に設けた整形端にてスリーブ内の毛束を
    それらの毛束挿入孔に挿入する際、同時に上記整形孔に
    より毛束の先端を立体的に整形可能とする請求項９〜請
    求項１１のいずれかに記載のブラシの製造装置。
13. 【請求項１３】 前記毛束挿入孔を金型又は毛束保持治
    具に備え、スリーブの孔軸と毛束挿入孔の孔軸を互いに
    斜めに交差し、 押出手段にてスリーブ内の毛束を基板又はガイドプレー
    トの植毛孔のテーパ状の導入口からそれらの毛束挿入孔
    に挿入可能とする請求項９〜請求項１２のいずれかに記
    載のブラシの製造装置。
14. 【請求項１４】 前記毛束挿入孔を金型又は毛束保持治
    具に備え、それらの金型又は毛束保持治具を毛束挿入孔
    の孔軸交差方向で分割し、 毛束をそれらの毛束挿入孔に挿入後、それらの金型又は
    毛束保持治具の分割体を孔軸交差方向にスライドして毛
    束を固定可能とする請求項９〜請求項１３のいずれかに
    記載のブラシの製造装置。