JP2018520913A - 多成分プラスチックハウジング - Google Patents

Abstract

長さを有する多成分ハウジング（１００）であって、第１プラスチック材料（４１ａ）を含む第１コンポーネント（４１）と、第２プラスチック材料（４２ａ）を含む第２コンポーネント（４２）と、第３プラスチック材料（４３ａ）を含む第３コンポーネントとを少なくとも含むハウジング。ハウジングは、第２プラスチック材料からできており、かつ、ハウジングの長手方向軸に沿って第１コンポーネントに長手方向に取り付けられた、少なくとも１つの許容差除去要素（５０）を含んでいる。許容差除去要素（５０）は、ハウジングの長手方向軸に平行に延在する平均長さ（Ｈ）を有しており、この平均長さは、ハウジングの長さの少なくとも１０分の１である。第３コンポーネントは、ハウジングの外側表面を少なくとも部分的に形成し、それによって、許容差除去要素は、第３プラスチック材料によって少なくとも部分的にオーバーモールディングされている。

Description

本開示は、例えば種々の電動／電気ツールや歯ブラシなどの構成要素として使用される、射出成形で作製された多成分プラスチック物品の大量生産に関する。

多成分プラスチック物品（例えば、略筒状の歯ブラシのハンドル及び他の類似の多成分プラスチック要素）の大量生産は、典型的には、複数の射出成形ステーションで複数の成形工程が行われる多段階射出成形プロセスによって行われる。同一の物品の大量生産においては、これら多成分プラスチック要素は、後で完成品のパーツ（単数又は複数）となるものであり、サイズ及び形状についてある程度の一貫性を有することが必要である。この一貫性は、連続的に射出成形される同一のパーツ間で、対応する形状及びサイズについてどの程度の微細なバラツキが許容されるかによって定義することができる。一貫性に関する問題は、製造プロセスが種々の金型を使用する場合に特に重要となる。また、このことは、ほぼ同一であることが必要とされる多成分パーツを複数の場所で製造する場合、更に顕著となる。というのは、このような場合、設備及びプラスチック材料の供給元、並びに、製造条件が若干異なることがあるからである。

ほぼ全てのプラスチック材料が、過熱による液化の後に冷却されて凝固すると収縮するのが典型的であり、その結果、その物理寸法が減少する。この現象は、一般に「成形収縮」と呼ばれる。同一又は類似のプラスチック材料は、同一又は類似の程度、比例的に収縮すると期待される。そのため、比較的大きい寸法のプラスチックパーツは、比較的小さい寸法のパーツよりも、絶対値で見て大きく収縮する。加えて、特定の材料（例えば、ポリプロプレン（polypropylene、ＰＰ）又はポリプロプレン（polypropylene、ＰＥ））の収縮率又は収縮割合は一般的に既知であり得るが、これらの材料の既知の「典型的な」収縮率以外の正確な成形収縮を正確に予測することは難しいことがある。また、収縮するプラスチック材料の寸法が大きくなるほど、正確な収縮量を精密に予測することが難しくなる。この難しさは、以下の要因によるものであり得る。

成形で作製されるプラスチックパーツの収縮は、熱による線収縮又は線膨張に例えられる（likened）と考えられる。溶融ポリマーの塊が冷却に供されると、温度の低下に伴って収縮する。保圧を用いて収縮を最小限にすることができるが、これは、ゲートが開状態のままである場合に限って有効となり得る。ポリマーが均質であれば、圧力が除去された後又はゲートが固化した後でも、全てのパーツが比例的に収縮すると期待される。これは、一般的に、例えばポリスチレン、ポリカーボネート、ＡＢＳなどの非晶質ポリマーにおいて起こることである。

しかし、典型的には、ＰＰ及びＰＥの挙動は異なる。非晶質ポリマーとは異なり、ＰＰ及びＰＥは均質物質ではない。ＰＰ及びＰＥは、非晶質成分及び結晶成分の両方を含有する構造の半結晶性材料である。通常、結晶は、非晶質成分が収縮する率よりも高い率で収縮する。そのため、非晶質成分及び結晶成分の両方を含有するこの半結晶性材料が冷却されて凝固すると、種々の率で収縮する。この不均衡は、典型的には、収縮を純増させ、また、収縮に対して追加的な影響を与え得る成形パラメータを敏感にする。

収縮に影響を与える別の要因は、金型内の高分子量ポリマー溶融体の粘弾性特性に関係していると考えられる。長分子量鎖（Long molecular-weight chains）が金型内で伸張し、その結果、金型内で応力にさらされる。その後の冷却時に応力は和らぎ、かかる鎖は緩和する傾向にある。この緩和が、特に種々の流れ方向において、収縮に影響を与える。平均分子量及び分子量分布の両方が、この成形収縮という側面に影響を与える。収縮に影響を与え得るその他の変動要因には、例えば溶解温度及び冷却速度などの金型の熱履歴、並びに、成形中のパーツの厚さ、ゲート寸法、及び他の関連する要因が挙げられる。

更に、複雑なジオメトリを有するプラスチックパーツ、特に、種々のプラスチック材料による複数の層を有するものは、このパーツの異なる部位において異なる収縮率を有する傾向がある。この現象は、変化のある肉厚を有するパーツの成形中に大いに顕著となるが、比較的均一な肉厚のパーツにおいても発生することがある。後者は、中でも、不均一な冷却及び／又は不均一な充填パターンによるものであり得る。

種々の異なる金型を用いた、多成分パーツ（例えば、歯ブラシハンドル用ハウジング又は電動ツール用ハウジング）の成形プロセスでは、作成中のパーツを種々の固定ジオメトリ（すなわち、金型キャビティ及び／又は金型コア）に配置する必要があり得る。略筒状のジオメトリを有する成形パーツを製造するためには、コアを有する金型が必然的に必要となる。複数のプラスチック材料でできた複数の層又はコンポーネントを有する筒状のパーツを形成するためには、典型的には、金型キャビティの交換が必要となる。この作製中の筒状のパーツの内側表面、すなわちコアに接触する領域に、１種類以上の特徴、ジオメトリ、又はコンポーネントを追加したい場合は、コアの交換も必要となり得る。コア交換の別の理由は、いくつかの例では、別のコアを組み込んだ追加の成形装置上で次の成形工程を行う必要があることによって決まることがある。

第１成形ツールで成形されたパーツを、更なる成形／オーバーモールディングのために第２成形ツールに移送する必要がある場合、このパーツを第２成形ツールにおいて正確に位置決めしなくてはならない。それによって、許容差は極めて小さくなる。本明細書中で使用するとき、「許容差」という用語は、測定可能な特定の寸法、具体的には多成分ハウジング又はそのあらゆるパーツの長さ寸法のバラツキの許容量を指す。公称値に厳密に正確な寸法を有する物品又はそのいずれかのパーツを製造することはできないので、典型的に、許容できる組み立ての境界として、許容差が製造上の目的のためにパーツに割り当てられている。

したがって、特定の機械、プロセス、又はパーツに適した、厳密な公称値からの逸脱の許容可能な程度が存在する。許容差から外れた寸法を有する製造済みパーツについては、意図した目的に使用可能なパーツになる見込みがない。許容差は、あらゆる寸法に適用可能である。本文脈においては、射出成形プロセスによって作製されたパーツのプラスチック部分の長さ方向の許容差に特に注目する。金型内におけるプラスチックパーツの正確な位置決めが、様々な成形コンポーネント間において、確実な安定性を有するプロセスと正確なタッチアップ（touch-up）ラインとを可能にするために必要である。後者は、完成した製品の機能的側面及び美的側面に大いに影響を与え得る。

ある金型キャビティ内で成形されたプラスチックパーツを、別のプラスチック材料による更なるオーバーモールディングを行うために別の金型に移送する場合、次の事柄を考慮する必要がある。その事柄とは、すなわち、溶融したプラスチックパーツは、冷却されて凝固すると、冷却によって生じるプラスチック材料の収縮の結果、その長さが変化しやすいということである。収縮が非常に大きく凝固したパーツが特定の金型キャビティに対して短すぎる場合、パーツ表面に接触するように意図された金型部分がかかる表面に届かず、かかる表面と金型部分との間で安定した接触を得られないことがある。その結果、金型部分とパーツ表面との間に望ましくない空きスペースが生じる。このスペースにより、この後にプラスチック材料が短すぎるパーツ上で成形されたとき、プラスチック材料の「バリ（flash）」が生じやすくなる。

逆に、成形中のパーツが次に用いられる金型キャビティに対して長すぎる場合、このパーツに接触する金型キャビティの表面によって生じる圧縮により、作製中のパーツの縁を潰してしまうことがある。更に、金型内に配置されたパーツが金型に対して長すぎると、金型を完全かつ確実に閉じることができないことがある。後者の場合、早期ウェア（ware）や損傷などの、金型ツール自体に関する問題へとつながることもある。

例えば電動歯ブラシ用の多成分ハンドルパーツなどの、ますます複雑になる成形パーツの大量生産では、金型及び／又は金型コアの連続的な交換が必要となる。このような交換が必要となるのは、例えば、第１プラスチック材料を含む既に成形されたパーツを少なくとも第２プラスチック材料によって少なくとも部分的にオーバーモールディングし、その後、第１及び第２プラスチック材料を含む複合パーツを少なくとも第３プラスチック材料によって、そして場合によっては第４プラスチック材料などによって少なくとも部分的に更にオーバーモールディングする必要がある場合である。

これらの複数の連続的な成形工程では、プロセスで用いる必要がある金型キャビティ及び／又は金型コアのそれぞれにおいて、作製中（すなわち、成形中／オーバーモールディング中）のパーツの正確な位置決めを逐次行うことが必要である。このような正確な位置決めを達成するために、製造者は、作製中のパーツ及び使用中の金型の構成部品などの全要素のサイズ及びジオメトリが、高レベルの精度で一致していることを確認し、許容差を極めて小さくする必要がある。本明細書中で述べたように、特に収縮の影響を受けるプラスチックパーツに対しては、このような許容差を得ることはしばしば難しい。

作製中のパーツの正確な位置決めは、異なる場所で行われ得る大量生産においては特に重要である。このような大量生産では、複数の同一の金型ツールが必要であり、これらは、典型的には、同一のパーツの作製を意図した異なる成形機に取り付けられる。例えば、モータ、バッテリ、及び電子部品を収容するように、かつ、他の機能的属性を有するように設計された電動ブラシのハンドルの射出成形においては、異なる金型間における、並びにこれらの金型で作成されるハンドルパーツ間における確実な均一性及び精密性の重要度が高い。

したがって、作製中のパーツの寸法に対して高い精度を必要とする現在の成形プロセスでは、作製中のパーツ間におけるサイズ及び形状のバラツキに対する許容度に制限がある。例えば、電動歯ブラシのハンドルの製造において用いられる現在の典型的な射出成形プロセスは、プラスチックコンポーネントの長さのバラツキに対して特に敏感である。冷却時、これらのコンポーネントは、長さ方向の寸法に対して垂直に延在するこれらの寸法よりも、長さ方向の寸法が、絶対値においてより大きく収縮する。これは、かかるコンポーネントの長さ方向の寸法が、長さ方向の寸法に対して垂直の最大寸法の何倍も大きいからである。

例えば、歯ブラシのハンドルのいくつかの典型的な実施形態（例えば、全長が約１２０〜２００ｍｍ、より具体的には約１４０〜１８０ｍｍの範囲内であるハンドル）では、連続的な成形作業の大部分において現在の成形プロセスで許容される長さ方向の許容差は、±０．２ｍｍ以下である。このように、本明細書中で上述した全ての要因及び懸念事項を組み合わせた場合は特に、均一性の維持は困難であり得る。

本発明は、連続的な成形作業時に要求される厳しい許容差という問題、具体的には、成形中及び／又はオーバーモールディング中のプラスチックパーツの長さ方向の成形許容差に関する問題を、新規の機能的要素、すなわち許容差除去要素を含む多成分プラスチック構造体を製造する方法を提供することによって解決する。更に、本発明により、製造者は、収縮しやすいプラスチックパーツに対する長さ方向の許容差を大幅に緩和することができ、それによって、かかるパーツを含む多成分プラスチックハウジングのより信頼性高く安定した製造プロセスを提供することができる。本発明はまた、完成物品の長さ方向の許容差を低減することを可能とし、それによって、大量生産された多成分ハウジング間における、より安定した長さ方向の寸法の均一性を提供する。

許容差除去要素は、プロセスの連続的な工程において成形及びオーバーモールディングされ、かつ、凝固した形態において機能的に及び／又は構造的に互いに同一であることが意図されたプラスチックパーツ間の長さのバラツキを補償するように設計され、構築され、構成され得る。かかるバラツキは、中でも、成形又はオーバーモールディング工程で用いられるプラスチック材料の異なる収縮によって主に生じる。かかるバラツキはまた、種々の金型ツールの寸法、成形条件、及びその他の関連する要因の起こり得る差異によっても生じることがある。このように、許容差除去要素によって、複数の最終製品間における所望の均一性及びかかる最終製品の寸法の一致度に悪影響を与えることなく、成形中の異なるプラスチックパーツ間においてより大きい長さ方向の不一致を有することができる。

許容差除去要素は、作製中のハウジングのいずれかの端に配置され得る。そして、許容差除去要素は、その内部に、追加の機能的構成要素（例えば、作製中の物品の異なるパーツに相互連結して互いを保持するように構成及び構築された係合要素）を含むことができる。かかる係合要素には、例えば、機械的ロック、ねじ、凸部、及び凹部などを挙げることができる。許容差除去要素は、物品の任意の端又は両端に組み込むことができるが、本開示は、許容差除去要素が多成分ハウジングの「下」端に配置されている実施形態に注目する。

許容差除去要素は、完成した物品の外側表面を少なくとも部分的に形成する仕上げ用プラスチック材料（例えば、軟質プラスチック材料など）によってオーバーモールディングされ得る。このような仕上げ用プラスチック材料は、作製中の物品の特定のデザインに応じて、完全に又は部分的に許容差除去要素を覆うように構成することができる。

一態様では、本開示は、収縮しやすいプラスチック材料から多成分中空ハウジングを作製するためのプロセスを対象としている。多成分ハウジングは、少なくとも３つのプラスチック材料を含み得る。完成したハウジングは、上端と、下端と、ハウジングの長手方向軸に平行であり、かつ、上端と下端との間に延在する長さとを有している。本プロセスは、いくつかの工程を含んでいる。

第１プラスチック材料が、第１キャビティ長さを有する第１金型キャビティ内へ射出され得る。金型コアが、第１金型キャビティ内に少なくとも部分的に配置され得る。第１プラスチック材料が凝固すると、第１プラスチック材料は、第１長さ方向絶対収縮分だけ長さ方向に収縮する。凝固した第１プラスチック材料は、第１プラスチック材料でできた略筒状の構造体を有する第１コンポーネントを形成する。第１コンポーネントは、第１端と、第１端に対向する第２端と、第１端と第２端との間の第１凝固長さとを有する。収縮した第１材料の第１凝固長さは、第１キャビティ長さよりも小さい。

そして、コアが、コア上に配置された第１コンポーネントと共に、第２金型キャビティ内に配置され得る。第２金型キャビティの第２キャビティ長さは、凝固時の第１プラスチック材料の第１長さ方向絶対収縮分より大きい距離だけ、第１キャビティ長さより大きい。第２プラスチック材料が、第２金型キャビティ内へ射出され得る。そして、第２プラスチック材料は凝固して、第２プラスチック材料でできており、かつ、第１コンポーネントに取り付けられた第２コンポーネントを形成する。第１及び第２コンポーネントは互いに接合されて、中間パーツを形成する。

第２金型キャビティは、第２金型キャビティ内へと射出された第２プラスチック材料の少なくとも一部によって、第１コンポーネントの第１端及び第２端のうちの１つに長手方向に隣接する許容差除去要素を形成するように構成され得る。許容差除去要素は、第１コンポーネントに隣接する近位端と、近位端に対向する遠位端と、一定又は変化を有し得る、近位端と遠位端との間の長さとを有する。

許容差除去要素がその外周に沿って不均一な長さを有する実施形態では、平均長さを、許容差除去要素の最大長さ及び最小長さの算術平均として計算することができる。この最大長さ及び最小長さは、長手方向軸に平行に、許容差除去要素の近位端及び遠位端との間に延在するものである。許容差除去要素が一定の長さを有する実施形態では、この一定の長さが、許容差除去要素の最大長さ及び最小長さ並びにその平均長さを構成している。

許容差除去要素を形成する第２プラスチック材料は、凝固すると、長さ方向に収縮する。しかし、許容差除去要素を形成する第２プラスチック材料の長さ方向絶対収縮は、第１プラスチック材料の第１長さ方向絶対収縮の少なくとも１０分の１である。第２金型キャビティは、第１コンポーネントに隣接する許容差除去要素の最大長さが、第１コンポーネントの第１凝固長さの少なくとも１０分の１となるように構成され得る。

次の工程では、互いに接合された第１及び第２コンポーネントを含む中間パーツは、第３金型キャビティ内で第３プラスチック材料によってオーバーモールディングされ得る。凝固した第３プラスチック材料は、第３プラスチック材料からできており、かつ、第１コンポーネント及び第２コンポーネントのうちの少なくとも１つに取り付けられた第３コンポーネントを形成する。その結果得られた多成分ハウジングは、第１コンポーネント、第２コンポーネント、及び第３コンポーネントを少なくとも含み、許容差除去要素は、完成した多成分ハウジングの外側表面の少なくとも一部を形成する第３プラスチック材料によって少なくとも部分的にオーバーモールディングされている。最後に、多成分ハウジングが、コアから取り外され得る。

第２プラスチック材料は、第２金型キャビティ内へ射出されて、その内部で第１部分及び第２部分を形成し得る。第２プラスチック材料の第１部分は第１コンポーネントを少なくとも部分的にオーバーモールディングし、第２プラスチック材料の第２部分は許容差除去要素を形成する。更なる実施形態では、第２プラスチック材料の第１部分及び第２部分の両方は、単一の射出ショットによって形成され得る。代替的には、第２プラスチック材料の第１部分及び第２部分は、２つの吐出ノズルを使用して、２つの別々の射出成形ショットによって形成され得る。

第１プラスチック材料、第２プラスチック材料、及び第３プラスチック材料は、色、不透明度、多孔率、及び硬度からなる群から選択される少なくとも１種類の特性において互いに異なっていることがある。代替的には、第１、第２、及び第３プラスチック材料のうちの少なくとも２つは、互いに同一であり得る。一実施形態では、第１プラスチック材料、第２プラスチック材料、及び第３プラスチック材料のうちの少なくとも１つは、硬質プラスチック材料である。別の実施形態では、第１プラスチック材料、第２プラスチック材料、及び第３プラスチック材料のうちの少なくとも１つは、軟質プラスチック材料である。

特定の一実施形態では、第１プラスチック材料は第１硬質プラスチック材料であり、第２プラスチック材料は第１硬質プラスチック材料とは異なる第２硬質プラスチック材料であり、第３プラスチック材料は軟質プラスチック材料である。多成分ハウジングが３種類以上のプラスチック材料を含む実施形態が企図される。このような実施形態の１つでは、多成分ハウジングは、例えば、第１硬質プラスチック材料、第２硬質プラスチック材料、第３軟質プラスチック材料、及び第４軟質プラスチック材料を含んでもよく、このとき、第３及び第４軟質プラスチック材料は、第１及び第２硬質プラスチック材料の異なる領域又は部分をオーバーモールディングしてもよい。かかる領域又は部分のうちの１つは、例えば、具体的には電動歯ブラシなどの電動ツールを含むハウジング上に通常配置される、オン／オフボタン又はスイッチあるいは他の制御要素を含み得る。

一実施形態では、許容差除去要素の外側表面は第３プラスチック材料によって完全にオーバーモールディングされ、その結果、許容差除去要素は、完成した物品の外側表面のどの部分も形成することはない。別の実施形態では、許容差除去要素の外側表面を完全にオーバーモールディングする第３材料が、許容差除去要素の遠位端を超えて延伸し、その結果、第３材料の縁と許容差除去要素の遠位端との間に距離が存在することになる。形成された距離は、約０．５ｍｍ〜約３ｍｍであり得る。

更なる実施形態では、第３プラスチック材料によって複合中間パーツを少なくとも部分的にオーバーモールディングする工程において、第３プラスチック材料は、許容差除去要素の遠位端の表面上を流れてもよい。この結果、第３材料が、可変リング状遠位端の表面を少なくとも部分的にオーバーモールディングする。許容差除去要素の遠位端のかかる表面は、ハウジングの長手方向軸に対して垂直である又は傾斜していることがある。

更なる実施形態では、プロセスは、金型コア上に摺動ストリッパを配置することを含み得る。かかる摺動ストリッパは、射出成形工程のうちの１つにおいて金型キャビティの一部を形成する機能と、コアに沿って摺動して完成した物品をコアから取り外す又は剥離する機能との２つの機能を少なくとも達成するように構成及び構築され得る。摺動ストリッパは、例えば、一体形成のスリーブとして構成されてもよい。代替的には、ストリッパは、金型コア上で互いに接合された１つ以上のパーツを含んでもよい。

ストリッパは、許容差除去要素の遠位端から約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの距離に配置され得る。その結果、ストリッパは、金型キャビティ内に射出されて長手方向軸に沿って進む第３プラスチック材料を、許容差除去要素の遠位端から所望の距離で停止させることができる。したがって、第３プラスチック材料が許容差除去要素の遠位端を超えて延伸する場合、ストリッパは、金型キャビティ内の第３プラスチック材料に接触することによって、第３プラスチック材料の縁を形成することができる。ストリッパの表面は、第３プラスチック材料の縁を所望の形状に形成するような形状を有し得る。プロセスの最終工程では、ストリッパはコアに沿って摺動して、多成分ハウジングをコアから取り外し得る。

製造中のハウジングの特定の実施形態応じて、許容差除去要素は、サイズに関する許容差、具体的には、（本明細書中で上述した目的に必要とされる）冷却及び凝固時のプラスチック材料の収縮に関する長さ方向の許容差を除去する又は大幅に低減するような形状及びサイズを有し得る。一実施形態では、許容差除去要素は、その外周に沿って略均一な長さを有するリング型構造を有している。許容差除去要素の長さは、長手方向軸に平行に延在する。代替的には、許容差除去要素は、その外周に沿って不均一な長さを有するリング型構造を有するような形状及びサイズを有益に有することもできる。このような実施形態は、比較的複雑なジオメトリを有する多成分ハウジングにおいて特に有用であり得る。

一実施形態では、許容差除去要素は、約１ｍｍ〜約２０ｍｍの最小長さＨｍｉｎ及び約１０ｍｍ〜約３０ｍｍの最大長さＨｍａｘを有するリング型構造を有している。別の実施形態では、許容差除去要素は、約３ｍｍ〜約２０ｍｍ及び約５ｍｍ〜約１０ｍｍの平均長さＨを有するリング構造を有している。

例示的な一実施形態では、約５ｍｍの平均長さＨを有するように構成及び構築された許容差除去要素によって、約１５０ｍｍの全長Ｌを有する多成分ハウジングが、プラスチック材料及びプロセスに応じて、０．０５ｍｍ未満、より具体的には約０．０１ｍｍ〜約０．０５ｍｍ又は約０．００７％〜約０．０３３％の非常に小さい長さ方向の許容差を有することができる。上述したように、同一のプラスチック材料でできているが許容差除去要素を有しない比較可能な多成分ハウジングは、冷却及び凝固によって生じるプラスチック材料の収縮に関する懸念に対応するためには、はるかに大きい長さ方向の許容差を必要とする。

すなわち、許容差除去要素を有しない比較可能な多成分ハウジングに必要な長さ方向の許容差は、絶対値で約０．３ｍｍ〜約１．５ｍｍ、あるいは、同一の約１５０ｍｍの長さＬを有する比較可能なハウジングの全長に対して約０．２％〜約１．０％である。これは、許容差除去要素を有しないハウジングの場合、許容差のために、プラスチック材料の凝固によって生じる収縮の結果短くなるハウジングの全長を考慮する必要があるからである。一方で、許容差除去要素を備えた本発明のハウジングの場合、許容差に影響を与える収縮の原因となるのは、究極的には、ハウジング全体の何分の１も短い許容差除去要素のみである。

別の態様では、本開示は、歯ブラシのハンドル用の多成分ハウジングを製造するためのプロセスを対象としている。かかるハウジングは、上端と、下端と、長手方向軸と、長手方向軸に平行に上端と下端との間に延在する長さとを有し得る。ハウジングは、いくつかの層のプラスチック材料を有していてもよく、層のうちのいくつかは互いにオーバーモールディングしており、層のうちの少なくともいくつかにおけるプラスチック材料は互いに異なっている。

歯ブラシのハンドル用の多成分ハウジングを作製するためのプロセスは、第１キャビティ長さを有する第１金型キャビティ（その内部にはコアが少なくとも部分的に配置されている）内へ第１硬質プラスチック材料を射出することと、第１硬質プラスチック材料を凝固させて、第１硬質プラスチック材料を第１長さ方向絶対収縮分だけ長さ方向に収縮させて、第１端と、第１端に対向する第２端と、第１キャビティ長さよりも小さい、第１端と第２端との間の第１凝固長さとを有する略筒状の構造体を有する第１コンポーネントを形成することと、第１硬質プラスチック材料の第１長さ方向絶対収縮分より大きい距離だけ第１キャビティ長さより大きい第２キャビティ長さを有する第２金型キャビティ内に、コアを、コア上に配置される第１コンポーネントと共に配置することと、第２金型キャビティ内へ第２硬質プラスチック材料を射出して、第２硬質プラスチック材料を凝固させて、第１コンポーネントに取り付けられた第２コンポーネントであって、第１コンポーネントの第１端及び第２端のうちの１つにおいて第１コンポーネントに長手方向に隣接する許容差除去要素を含む第２コンポーネントを形成することとを含み、許容差除去要素は、第１コンポーネントに隣接する近位端と、近位端に対向する遠位端と、許容差除去要素の最大長さ及び最小長さの算術平均である平均長さとを有し、最大長さ及び最小長さは、長手方向軸に平行に許容差除去要素の近位端と遠位端との間に延在し、第１コンポーネントの第１凝固長さは、許容差除去要素の最大長さの少なくとも１０倍大きく、許容差除去要素を形成する第２硬質プラスチック材料の長さ方向絶対収縮は、第１硬質プラスチック材料の第１長さ方向絶対収縮の少なくとも１０分の１であり、かかるプロセスは、第３金型キャビティ内で軟質プラスチック材料によって中間パーツを少なくとも部分的にオーバーモールディングして、第１コンポーネント及び第２コンポーネントのうちの少なくとも１つに取り付けられた第３コンポーネントを形成して、多成分ハウジングの外側表面の少なくとも一部を形成するかかる軟質プラスチック材料によって許容差除去要素の外側表面が少なくとも部分的にオーバーモールディングされている多成分ハウジングを形成することと、許容差除去要素をコアから取り外すことを含んでいる。

第２硬質プラスチック材料は、第１部分及び第２部分を形成するように射出することができ、第１部分は、第１硬質プラスチック材料を含む第１コンポーネントを少なくとも部分的にオーバーモールディングし、第２部分は、第１コンポーネントの対向する端のうちの１つに隣接する許容差除去要素を形成する。第２硬質プラスチック材料の第１部分及び第２部分の両方が、単一の射出ショットによって形成され得る。

一実施形態では、軟質プラスチック材料によって複合中間パーツを少なくとも部分的にオーバーモールディングする工程の結果、軟質プラスチック材料によって完全にオーバーモールディングされた許容差除去要素が得られる。その結果、許容差除去要素は、完成した歯ブラシのハンドルの外側表面のどの部分も形成することはない。また、軟質プラスチック材料が十分な程度に不透明である場合、軟質プラスチック材料の表面の下にあって不可視となる。

プロセスは、金型コア上の第３金型キャビティの一部を形成する摺動ストリッパを配置する工程を更に含んでもよい。摺動ストリッパは、許容差除去要素の表面に当接するように配置され得る。摺動ストリッパは、射出された軟質プラスチック材料が許容差除去要素の遠位端を超えて延伸しているときに、射出されている軟質プラスチック材料に接触するように配置され得る。軟質プラスチック材料に接触することによって、摺動ストリッパの表面による軟質プラスチック材料の縁の形成が容易になる。軟質プラスチック材料に接触する摺動ストリッパの表面は、軟質プラスチック材料の縁の形状を所望に形成するように構成され得る。一実施形態では、ストリッパの少なくとも一部に接触している軟質プラスチック材料の縁と、許容差除去要素の遠位端の少なくとも一部との間に、約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの距離が形成され得る。更なる実施形態では、許容差除去要素の遠位端の表面は、軟質プラスチック材料によって少なくとも部分的にオーバーモールディングされ得る。許容差除去要素の遠位端のかかる表面は、ハウジングの長手方向軸に対して直交するような向きになっている。本明細書中で使用するとき、「直交」及び「直交する」という用語並びにこのあらゆる変形は、長手方向軸に略平行でない寸法又は向きを指し、ハウジングの長手方向軸に対して垂直又は（９０°以上又は以下の角度で）傾斜している寸法又は向きを含む。プロセスの最後で、摺動ストリッパは、ハウジングを金型コアに沿って移動させて、それによって、完成したハウジングをコアから剥離し得る。プロセスによっては、１つ以上の摺動ストリッパを用いることができる。

第２硬質プラスチック材料の冷却時、許容差除去要素の収縮は、絶対値において、要素を有しないように構築された比較可能なハウジングにおける第１及び／又は第２材料の収縮よりもはるかに小さい。許容差除去要素の収縮がはるかに小さいのは、許容差除去要素が、全体として、ハウジングよりもはるかに短いためである。許容差除去要素及び許容差除去要素を有しないハウジングの（長さの割合として見たときの）相対的な又は比例的な長さ方向の収縮が類似又は同一であり得たとしても、許容差除去要素の長さ方向絶対収縮は、ハウジング全体の長さ方向絶対収縮よりもはるかに小さい。

一実施形態では、得られた歯ブラシのハンドル用の多成分ハウジングは、０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍの長さ方向の許容差を有している。別の実施形態では、ここで得られる歯ブラシのハンドル用の多成分ハウジングは、多成分ハウジングの長さＬに対して約０．００６％〜約０．０３％の長さ方向の許容差を有している。

一実施形態では、第２硬質プラスチック材料が凝固した後、許容差除去要素は、約１ｍｍ〜約２０ｍｍの長さ方向の最小長さＨｍｉｎを有している。別の実施形態では、第２硬質プラスチック材料が凝固した後、許容差除去要素は、約２ｍｍ〜約１５ｍｍの長さ方向の最小長さＨｍｉｎを有している。更なる実施形態では、第２硬質プラスチック材料が凝固した後、許容差除去要素は、約３ｍｍ〜約１０ｍｍの長さ方向の最小長さＨｍｉｎを有している。凝固した許容差除去要素の長さ方向の最大長さＨｍａｘは、約１０ｍｍ〜約３０ｍｍであり得る。

第１硬質プラスチック材料及び第２硬質プラスチック材料は、色、不透明度、多孔率、及び硬度からなる群から選択される少なくとも１種類の特性において互いに異なっていることがある。ただし、第１硬質プラスチック材料及び第２硬質プラスチック材料が同一である実施形態が企図される。特定の一実施形態では、第１硬質プラスチック及び第２硬質プラスチックのうちの少なくとも１つは透明又は半透明であり、軟質材料は不透明である。

更なる態様では、本開示は、第１コンポーネントと、第２コンポーネントと、第３コンポーネントとを少なくとも含む多成分ハウジングを対象としている。第１コンポーネントは、第１プラスチック材料を含み、第１端と、第１端に対向する第２端とを有する。第２コンポーネントは、第２プラスチック材料を含む。第３コンポーネントは、第３プラスチック材料を含む。少なくとも第１、第２、及び第３コンポーネントは互いに接合されて、長手方向軸と、上端と、上端に対向する下端と、長手方向軸に平行であり、かつ、上端と下端との間に延在する長さＬと、長手方向軸に対して垂直に延在する最大直交寸法Ｄｍａｘとを有する、実質的に筒状の構造体を形成する。ハウジングの長さＬは、長手方向軸に対して垂直に延在する最大直交寸法Ｄｍａｘの少なくとも３倍である。

ハウジングは、第２プラスチック材料からできており、かつ、長手方向軸に沿って第１コンポーネントの第１端及び第２端のうちの１つに取り付けられている少なくとも１つの許容差除去要素を含む。許容差除去要素は、近位端と、近位端に対向する遠位端とを有している。近位端は、第１コンポーネントの第１端及び第２端のうちの少なくとも１つに隣接している。許容差除去要素は、長手方向軸に平行であり、かつ、近位端と遠位端との間に延在する平均長さＨを有している。平均長さＨは、ハウジングの長さＬの少なくとも１０分の１である。第３コンポーネントは、ハウジングの外側表面を少なくとも部分的に形成し、それによって、許容差除去要素は、第３プラスチック材料によって少なくとも部分的にオーバーモールディングされている。

本明細書中で使用するとき、ハウジング（又はその任意の要素）の「最大直交寸法」という用語は、ハウジングの長手方向軸に対して略垂直に測定された、ハウジング（又はその任意の要素）の最大の寸法を指す。例えば、正円筒状の筒として構築されたハウジングの場合、最大直交寸法はハウジングの外径である。

別の態様では、本開示は、歯ブラシのハンドル用の多成分ハウジングを対象としている。歯ブラシのハンドル用の多成分ハウジングは、上端と、上端に対向する下端と、上端と下端との間の長手方向軸を有する。ハウジングはまた、上端と下端との間に延在する約１２０ｍｍ〜約２００ｍｍの長さＬと、長手方向軸に対して垂直に延在する最大直交寸法Ｄｍａｘとを有する。ハウジングの長さＬは、長手方向軸に対して垂直に延在する最大直交寸法Ｄｍａｘの少なくとも３倍である。

ハウジングは、第１硬質プラスチック材料でできており、かつ、第１端及び第１端に対向する第２端を有している第１コンポーネントと、第２硬質プラスチック材料でできた第２コンポーネントと、軟質プラスチック材料でできた第３コンポーネントとを少なくとも含む。第１コンポーネントと、第２コンポーネントと、第３コンポーネントとは、互いに一体的に接合されて、略筒状の構造体を形成する。

ハウジングは、第２プラスチック材料からできており、かつ、長手方向軸に沿って第１コンポーネントの第１端及び第２端のうちの１つに取り付けられている少なくとも１つの許容差除去要素を含む。許容差除去要素は、第１コンポーネントに隣接する近位端と、近位端に対向する遠位端とを有する。許容差除去要素は、軟質プラスチック材料によって少なくとも部分的にオーバーモールディングされ得る。許容差除去要素は、長手方向軸に平行に、許容差除去要素の近位端と遠位端との間に延在する、約３ｍｍ〜約２０ｍｍの平均長さＨを有している。許容差除去要素によって、ハウジングは、ハウジングの長さＬに対して約０．００６％〜約０．０３％の長さ方向の許容差を有するようになっている。

更なる態様では、本開示は、複数の大量生産された同一の多成分ハウジングを対象としており、ここでは、本明細書中で上述したように、複数の多成分ハウジングの許容差除去要素は、個々のハウジングに、個々の多成分ハウジングの間の長さＬの長さ方向最大寸法バラツキを０．１ｍｍ以下とするようにさせている。いくつかの実施形態において、複数の大量生産された多成分ハウジングの許容差除去要素の平均長さＨは、許容差除去要素のうちの少なくともいくつか同士の間で、個々の多成分ハウジング間の長さＬの長さ方向最大寸法バラツキよりも少なくとも１０倍大きい長さ方向の寸法だけ異なる。

別の態様では、本開示は、歯ブラシのハンドル用の、複数の大量生産された同一の多成分ハウジングを対象としており、ここでは、本明細書中で上述したように、多成分ハウジングのそれぞれの許容差除去要素は、許容差除去要素によってそれぞれのハウジングがハウジングの長さＬに対して約０．００６％〜約０．０３％の長さ方向の許容差を有するように構成されている。約１２０ｍｍ〜約２００ｍｍの公称全長を典型的に有しており、かつ、電動歯ブラシ又は他の電動ツールのハンドルを形成するように構築されている多成分ハウジングの場合、多成分ハウジングは、絶対値で０．０５ｍｍ以下の長さ方向の許容差を有することが予想され、個々の多成分ハウジング間の全長の長さ方向最大寸法バラツキは、０．１ｍｍ以下となることが予想される。相対的に見ると、多成分ハウジングは、多成分ハウジングの公称全長に対して約０．００６％〜約０．０３％の長さ方向の許容差を有し、個々のハウジング間では約０．０１２％〜約０．０６％の長さの長さ方向最大バラツキを有し得る。

最後の態様では、本開示は、ハンドルと、洗浄要素を有する取り外し可能なアタッチメントとを含む電動歯ブラシを対象としており、かかるハンドルは、電動モータ、バッテリ、及び取り外し可能なアタッチメントに電力を供給するための種々の駆動コンポーネントを受けるように構成及び構築された本明細書に記載の多成分ハウジングを含んでいる。一実施形態では、許容差除去要素は内部表面を含み、内部表面には、電動歯ブラシの異なる部分に相互連結するように構築された係合要素が形成されている。有益には、許容差除去要素は、軟質プラスチック材料によって完全にオーバーモールディングされ得る。その結果、許容差除去要素は、歯ブラシのハンドルの外側表面のどの部分も形成することはなく、軟質プラスチック材料が不透明である場合、軟質プラスチック材料の表面の下にあって不可視となる。

本明細書は、発明とみなされる主題を具体的に指摘すると共に発明の権利を明確に請求する特許請求の範囲をもって結論とするが、以下の説明を添付の図面と併せ読むことによって、様々な実施形態がよりよく理解されるであろう。
成形装置の実施形態と、許容差除去要素を用いることなく多成分ハウジングを作製するためのプロセスとの概略平面図であり、ここでは、成形装置は、２つの成形ステーション及び１つの剥離ステーションを含む。 第１プラスチック材料が第１金型キャビティ内へ射出される前の、図１に示す第１成形ステーションの概略断面図である。 第１プラスチック材料が第１金型キャビティ内へ射出された後の、図２Ａに示す第１成形ステーションの概略断面図である。 第１コンポーネントを少なくとも部分的にオーバーモールディングするために第２プラスチック材料が第２金型キャビティ内へ射出される前の、金型コア上に配置された第１コンポーネントを有する、図１に示す第２成形ステーションの概略断面図である。 第２プラスチック材料が第２金型キャビティ内へ射出された後の、図３Ａに示す第２成形ステーションの概略断面図である。 図１〜図３Ｂに示すプロセスによって作製された多成分ハウジングの概略断面図であり、このとき、ハウジングは許容差除去要素を用いることなく作製されており、また、ハウジングの長さは、ハウジングの長手方向軸に対して垂直に延在するハウジングの最大直交寸法の少なくとも３倍である。 成形装置の別の実施形態と、許容差除去要素を含む多成分ハウジングを作製するための本開示のプロセスとの概略平面図であり、ここでは、成形装置は、３つの成形ステーション及び１つの剥離ステーションを含む。 図５に示す第１成形ステーションと、第１プラスチック材料を第１金型キャビティ内へと射出して第１コンポーネントを形成する射出成形を含むプロセスの工程との概略断面図である。 凝固した第１プラスチック材料を含む第１成形コンポーネントの概略断面図である。 図５に示す第２成形ステーション（その内部には第１コンポーネントが配設されている）の概略断面図であり、この概略断面図は、第２プラスチック材料によって第１コンポーネントをオーバーモールディングして、互いに接合された第１及び第２コンポーネントを含む複合中間パーツを形成することを含む、プロセスの次の工程を示し、ここでは、第２プラスチック材料は、第１コンポーネントの端のうちの１つに隣接する許容差除去要素を形成している。 図５に示す第２成形ステーション（その内部には第１コンポーネントが配設されている）の別の実施形態の概略断面図であり、この概略断面図は、第２プラスチック材料によって第１コンポーネントをオーバーモールディングして、互いに接合された第１及び第２コンポーネントを含む複合中間パーツを形成することを含む、プロセスの次の工程を示し、ここでは、第２プラスチック材料は、第１コンポーネントを少なくとも部分的にオーバーモールディングする第１部分と、第１コンポーネントの端のうちの１つに隣接する許容差除去要素を形成する第２部分とを含む。 図７Ａに示す許容差除去要素の実施形態の拡大断面図である。 図７Ｂに示す許容差除去要素の実施形態の正面図であり、この正面図は、許容差除去要素の内部表面に形成された溝を示す部分断面図を含んでいる。 図５に示す第３成形ステーション（その内部には図７の中間パーツが配設されている）の概略断面図であり、この概略断面図は、第３プラスチック材料によって中間パーツをオーバーモールディングして多成分ハウジングを形成することを含む、プロセスの次の工程を示し、ここでは、第３プラスチック材料は、許容差除去要素を少なくとも部分的にオーバーモールディングする。 図５に示す第３成形ステーション（その内部には図７Ａの中間パーツが配設されている）の別の例示的な実施形態の概略断面図であり、この概略断面図は、第３プラスチック材料によって中間パーツをオーバーモールディングして多成分ハウジングを形成することを含む、プロセスの次の工程を示し、ここでは、第３プラスチック材料は、許容差除去要素を少なくとも部分的にオーバーモールディングしており、また、多成分ハウジングは、ハウジングの最大直交寸法の少なくとも３倍の長さを有している。 図８に示す断面図の拡大部分であり、部分図８Ｂを示し、ここでは、第３プラスチック材料は、許容差除去要素の外側表面を完全にオーバーモールディングして、許容差除去要素の遠位端を超えて延伸している。 図８に示したものと類似の断面図の拡大部分であり、許容差除去要素がアンダーカットを有する実施形態を示す。 プロセスの別の実施形態の概略断面図であり、この概略断面図は第２成形ステーションを示し、ここでは、第２成形ステーションは、その内部に、第１コンポーネントと、第１コンポーネントの端に隣接する溶融した第２材料と有し、かつ、形成中の許容差除去要素を含んでおり、許容差除去要素は、第１コンポーネントを形成する第１プラスチック材料の長さ方向の収縮を補償するように構成されている。（便宜上、射出ノズルは図９に示していない。） 図９に示すプロセスの実施形態の概略断面図であり、第１コンポーネントと、第１コンポーネントに取り付けられた第２材料から作製された許容差除去要素とが、第３プラスチック材料によってオーバーモールディングされ、多成分ハウジングが形成される第３成形ステーションを示し、ここでは、多成分ハウジングの長さは、ハウジングの最大直交寸法の少なくとも３倍である。 図９Ａに示す断面図の拡大部分図であり、第３プラスチック材料が許容差除去要素の外側表面を完全にオーバーモールディングして、許容差除去要素の遠位端を超えて延伸し、許容差除去要素の遠位端の表面を少なくとも部分的に覆っている状態を示す。 図９Ａに示す許容差除去要素の実施形態の拡大断面図である。 図９Ｃに示す許容差除去要素の正面図である。 第３成形ステーションの金型ツールの一部となり得るストリッパの例示的な実施形態の概略断面図である。 図１０Ａに示すストリッパの正面図である。 第３成形ステーションの金型ツールの一部となり得るストリッパの別の例示的な実施形態の概略断面図である。 図１１Ａに示すストリッパの正面図である。 第３成形ステーションの金型ツールの一部となり得るストリッパの更に別の例示的な実施形態の概略断面図である。 図１２Ａに示すストリッパの正面図である。 複数のパーツを含むストリッパの例示的な実施形態の概略断面図である。 図１３Ａに示すストリッパの正面図である。 許容差除去デバイスの第１の例示的な実施形態の概略断面図である。 許容差除去デバイスの第２の例示的な実施形態の概略断面図である。 許容差除去デバイスの第３の例示的な実施形態の概略断面図である。 許容差除去デバイスの第４の例示的な実施形態の概略断面図である。 許容差除去デバイスの第５の例示的な実施形態の概略断面図である。 第１プラスチック材料でできた第１コンポーネントを含む歯ブラシのハンドルの、部分的に作製された状態の実施形態の概略斜視図である。 第１プラスチック材料でできた第１コンポーネントと、第２プラスチック材料でできた第２コンポーネントと、第２プラスチック材料でできた許容差除去要素とを含む、図１４に示す実施形態の概略斜視図である。 図１４及び図１５に示す実施形態の概略斜視図であり、この実施形態は、第１プラスチック材料でできた第１コンポーネントと、第２プラスチック材料でできた第２コンポーネントと、第３プラスチック材料でできた第３コンポーネントとを含み、第３プラスチック材料が、許容差除去要素の外側表面を完全に覆っている。 許容差除去要素を含む多成分ハウジングによって形成されたハンドルを有する歯ブラシの実施形態の概略斜視図である。

本発明の可能な実施形態の全てを列挙することは不可能ではないが、非実用的である。そのため、以下の説明では、可能な実施形態の全てを列挙していない。そのため、本開示は、例示的なものとして解釈されるべきである。すなわち、本明細書に記載されたあらゆる特徴、特性、構造、構成部品、又は工程は、その全体又は一部が、本明細書に記載された他のあらゆる特徴、特性、構造、構成部品、又は工程と組み合わせ可能もしくは交換可能である。また、図中に示すいくつかの要素の相対的な大きさは正確なものでないことがあることが理解される。すなわち、いくつかの例示的な実施形態で示すプラスチックコンポーネントの厚さは、説明のために意図的に誇張して示されている。

多成分ハウジング１００又は複数２００の多成分ハウジング１００を作製するための、様々な例示的な成形装置及びその構成部品が、図１〜図９に示されている。図１〜図３Ｂは、許容差除去要素を用いることなく多成分ハウジング（図４に示す）を製造する、例示的なプロセスの実施形態を概略的に示す。図５〜図９Ｂは、許容差除去要素を用いて種々の多成分ハウジング（例を、図７Ａ、図８、図８Ａ、図９Ａ、及び図１９〜図２１に示す）を製造することができる、本開示の例示的なプロセスの実施形態を概略的に示す。

多成分ハウジング１００は、段階的な射出成形によって製造される、略中空構造を有している。射出成形プロセスでは、種々の金型キャビティと、典型的には１つの金型コアとが用いられる。この金型コアは、作製中のプラスチック構造体と共に、ある金型キャビティから別の金型キャビティへと移送可能である。コアは、プロセスの種々の工程中に、少なくとも部分的に金型キャビティ内に位置するように構築及び構成されている。したがって、コアの一方の端は、金型キャビティ内へと射出されるプラスチック材料によって覆われ、ひいては作製中の中空パーツによって覆われ得る。一方で、コアの他方の端はプラスチック材料によって覆われない。本明細書中では、金型キャビティ内に位置し、かつ、プラスチック材料によって覆われているコアの端はコアの第１端と称され、反対側の端はコアの第２端と称される。

成形装置（図１〜図５にその概略平面図を示す）は、２つ以上の成形ステーションを含み得る。図１に示すプロセスの例示的な実施形態では、成形装置は、２つの成形ステーション１及び２と、１つの剥離ステーション３とを含んでいる。図４に示す本発明のプロセスの例示的な実施形態では、成形装置は、３つの成形ステーション１、２、及び３と、１つの剥離ステーション４とを含んでいる。成形ステーションはそれぞれ、作製中のハウジングの特定の部分を形成するように構成された金型キャビティを有している。

このような連続的な部分は、連続的な成形工程において形成された種々のプラスチック材料でできた層、部分層、及び局部的なプラスチックパーツを含み得る。コア上に射出されて成形された作成中のハウジングの層及びパーツは、ある成形ステーションから別の成形ステーションへと移送され得る。すなわち、かかる移送は、コアを、あるステーションから次のステーションへと移動させることによってなされる。このために、射出成形ステーションは、例えば直線状の製造ライン（図示せず）において、互いに隣接するように配置され得る。この場合、従来の方法によれば、コアは、製造ラインの始まりから終わりまで、あるステーションから別のステーションへと移送され得る。

代替的には、図１及び図５に概略的に示すように、成形ステーションは、円形の軌道に沿って配置することができる。ステーションは、例えば円形又は矩形に配置されてもよく、コアのあるステーションから別のステーションへの移送を回転によって行うことができる。単一工程の回転度合いは、円形又は矩形の軌道上に配置された成形ステーションの数に応じて選択することができる。したがって、４つのステーションが円周方向に互いに等間隔となるように配置された成形ステーション（図１及び図５）では、単一工程の回転は、必然的に９０°となり得る。

成形プロセスが完了すると、コア上に配置されている中空ハウジングは、コアから取り外され得る。コアの第２端に位置する摺動ストリッパを、完成したハウジングをコアから取り外す又は剥離する作業を達成させるように構築及び構成することができる。このために、ストリッパは、コアに沿ってコアの第１端の方向に移動可能である。

ストリッパはまた、金型キャビティのうちの少なくとも１つにおいて行われる射出成形プロセスにおいて、かかるキャビティの一部を形成するように構築及び構成することができる。したがって、ストリッパはコアに沿って摺動可能であり、コア上の１つ以上の位置に配置され得る。一実施形態では、ストリッパはコアに沿って移動して、例えば、コア上の３つの異なる位置に配置され得る。

ストリッパは、単一の要素で構成される、完全な又は部分的なスリーブ又はリングとして構成され得る。代替的には、ストリッパは、１つ以上のパーツを含むように構成することもできる。ストリッパは、加熱溶融状態のプラスチック材料の温度に耐え得る、任意の好適な耐熱材料で作製され得る。このような耐熱材料の非限定的な一例として、ステンレス鋼が挙げられる。

なお、本開示では主に単一のストリッパについて述べるが、プロセス及び設備によっては、１つ以上のストリッパをコア上に配置可能であることが理解される。例えば、２つの異なる、類似の、又は同一のストリッパを、コアの対辺に配置することができる。ストリッパは金型キャビティの一部を含むことができるため、異なる成形作業又は異なる金型キャビティにおいて異なるストリッパを用いることができ、その結果、作製中のハウジングの異なる要素を形成することができる。本明細書に開示された成形装置において２つ以上のストリッパを用いる場合、全てのストリッパは移動可能であり、また、本明細書に開示の機能を達成するように構築できる。

ストリッパは、コア上で、受動的位置、成形位置、及び離型又は剥離位置の、少なくとも３つの異なる位置に配置され得る。受動的位置においては、ストリッパは、金型キャビティ外側の、コアの第２端の近くに配置される。成形位置では、ストリッパは金型の一部を形成する。言い換えると、金型を閉じたとき、金型に対向するストリッパの第１端の「成形」面は、金型キャビティに射出されたプラスチック材料に接触する金型キャビティの面の一部を含む。別の言い方をすれば、成形位置におけるストリッパは、コア上で、金型キャビティの一端を閉じる又は封止するように配置される。ストリッパの第１端が金型キャビティの面の一部を形成するため、ストリッパの第１端の形状は、プラスチック材料に接触してストリッパの第１端の面のミラー面を形成する所望の面を形成するような形状とすることができる。

ストリッパの成形面は、例えば様々な傾斜面、凹部、及び凸部などを含み得る。その結果、射出成形プロセスにおいて、例えばアンダーカット及び傾斜付きの窪みなどの複雑なパーツを、比較的容易に形成することができる。１つ以上のストリッパが用いられている場合、ストリッパはそれぞれ異なる形状の第１端を有していてもよく、それによって、作製中のハウジングの異なる形状のパーツを形成することができる。また、複数のストリッパを、コア上の異なる場所におけるそれぞれの成形位置に順に配置することができ、その結果、製造中のハウジングの異なるパーツを容易に形成することができる。もちろん、複数のストリッパの全てが、同一の成形位置に配置される同一の第１端を有している場合は、複数の同一形状のパーツを、作製中のハウジングに対して形成することができる。

図１０Ａ〜図１３Ｂに、ストリッパ３５のいくつかの例示的なデザインを示す。図に示されている例示的なストリッパの全ては、円筒状の金型コア用に構成されているが、ストリッパの内孔は、対応するコアに適合するように設計された任意の好適な形状とすることができることが理解される。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すストリッパ３５の実施形態は、内径Ｄ１と、平面状であり、かつコア（図示せず）の長手方向軸Ｘに対して略垂直である第１端３１とを有している。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すストリッパ３５の実施形態は、平面状であり、かつコア（図示せず）の長手方向軸Ｘに対して傾斜している第１端３１を有している。図１２Ａ及び図１２Ｂに示すストリッパ３５の実施形態は、凹状であり、かつ傾斜している第１端３１を有している。図１３Ａ及び図１３Ｂに示すストリッパ３５の実施形態（説明のため、コア１５から離間してコアに係合していない状態を示す）は、第１パーツ３６及び第２パーツ３７という２つのパーツを含んでいる。第１パーツ３６は、コア１５の長手方向軸Ｘに対して略垂直である平坦な第１端３１ａを有しており、第２パーツ３７は、凸状であり、かつ、コア１５の長手方向軸Ｘに対して傾斜している第１端３１ｂを有している。

離型又は剥離位置では、ストリッパは、完成した物品を取り外すようにコア上に配置されている。離型位置は、コアの第１端に最も近い位置である。言い換えると、コアの第１端から離型位置におけるストリッパの第１端までの距離は、中空パーツのサイズよりも小さい。具体的には、かかる距離は、ストリッパがハウジングをコアから剥離させるのに十分な程度小さい。このプロセスにおいて１つ以上のストリッパが用いられている場合は、複数のストリッパのコアに対する離型位置は、同一又は異なっていることがある。例えば、射出された中空パーツが非対称又は不均整である場合、ストリッパの離型位置は、かかるハウジングの寸法に適合され得る。

当技術分野で知られているとおり、成形装置の金型キャビティはそれぞれ、複数のパーツによって形成されていてもよい。金型キャビティは、例えば、第１半金型及び第２半金型によって形成されていてもよい。本明細書中で使用するとき、「半金型」とは、金型キャビティの境界面又はその一部を形成する任意のパーツを意味する。この意味で、「半」金型は、金型の実際の物理的な半分体より大きくてもよいし、小さくてもよい。更に、金型キャビティの体積はまた、金型キャビティ内に少なくとも部分的に配置されるコアによって制限され得る。当技術分野で知られているとおり、プラスチック材料を、１つ又はいくつかの射出ノズルによって金型キャビティに射出することができる。

図１に、第１成形ステーション１と、第２成形ステーション２と、離型又は剥離ステーション３とを含む成形装置の例示的な実施形態を示す。図に示す第１成形ステーション１は、第１プラスチックコンポーネント４１を形成するために、第１金型１０の第１金型キャビティ１０ａ内のコア１５上に第１プラスチック材料４１ａが射出された状態である。可動ストリッパ３５が、コア１５上において、第１金型１０外側の受動的位置ＰＰに配置されている。

同様に、図に示す第２成形ステーション２は、第１プラスチックコンポーネント４１を少なくとも部分的に覆う又は「オーバーモールディング」する第２プラスチックコンポーネント４２を形成するために、第２金型２０の金型キャビティ２０ａ内へ第２プラスチック材料４２ａが射出された後の状態である。このとき、ストリッパ３５は、コア１５上で成形位置ＭＰへと移動した状態であり、それによって、ストリッパ３５の第１端３１の「成形」面は、金型キャビティ２０ａの内部表面の一部を形成する。

離型又は剥離ステーション３において、ストリッパ３５は、完成したハウジング４０をコア１５から取り外す、あるいは剥離する。このとき、ストリッパ３５はコア１５上で離型位置ＤＰに配置されており、それによって、ハウジング４０に接触しているストリッパ３５は、コア１５の第１端に向かって移動して、ハウジング４０をコア１５から取り外す。矢印「Ｙ」は、ストリッパがハウジング４０をコア１５から取り外すときの、コアに沿ったストリッパの動きを示す。完成したハウジング４０は、第２コンポーネント４２に少なくとも部分的にオーバーモールディングされた第１コンポーネント４１によって構成された、略中空の構造体を有している。

第４位置４では、可動ストリッパ３５は、コア１５上の受動的位置ＰＰにおいて休止している。ここから、コア１５は、９０°の回転工程によって第１ステーションへと移送され、射出成形プロセスを繰り返すことができる。

図２Ａに、第１プラスチック材料４１ａが第１成形ステーション１に射出される前の、第１成形ステーションの拡大断面図を示す。第１金型１０は、第１金型キャビティ１０ａを形成するように配置された第１半金型１１及び第２半金型１２を含む。第２半金型１２を通過して第１金型キャビティ１３に達している第１射出ノズル１９が示されている。コア１５は、その第１端１６が第１金型キャビティ１０ａの内側に配設されるように配置されている。摺動ストリッパ３５は、コア１５の表面１７に接触しており、第１金型キャビティ１０ａ外側の受動的位置ＰＰに配置されている。

図２Ｂに、第１プラスチックコンポーネント４１を第１金型キャビティ１０ａで形成するために、溶融状態の第１プラスチック材料４１ａを、ノズル１９によって第１金型キャビティ内へ射出した後の、第１成形ステーション１の拡大断面図を示す。ストリッパ３５は、金型１０外側の受動的位置ＰＰにおいて休止している。

図３Ａに、第２プラスチック材料が第２成形ステーション２に射出される前の、第２成形ステーションの拡大断面図を示す。第２金型２０は、第２金型キャビティ２０ａを形成するように配置された第１半金型２１及び第２半金型２２を含む。第２半金型２２を通過して第２金型キャビティ２０ａに達している第２射出ノズル２９が示されている。コア１５は、第１プラスチック材料４１ａでできた第１プラスチック部４１を有しており、その第１端１６が第２金型キャビティ２０ａの内側に配されるように配置されている。摺動ストリッパ３５は、ストリッパの第１端３１の成形面が金型２０の一部を形成する成形位置ＭＰへと移動する。図３Ａ及び図３Ｂに示すストリッパ３５の例示的な実施形態では、ストリッパ３５の第１端３１の表面は傾斜しているが、当業者であれば、ストリッパ３５の第１端３１は任意の所望の形状であり得ることを理解するであろう。

図３Ｂに、第１プラスチックコンポーネント４１に接合された第２プラスチックコンポーネント４２を形成するために、射出ノズル２９によって第２プラスチック材料４２ａを第２成形ステーション２へと射出した後の、第２成形ステーションの拡大断面図を示す。作製中の多成分ハウジングのデザインによっては、第２プラスチック材料４２ａを、コア１５に接触しない第１コンポーネントの外側表面を完全に又は部分的にオーバーモールディングするために射出することができる。図３Ｂでは、ストリッパ３５は、第２金型２０に隣接する成形位置ＭＰに配置され、第２金型キャビティ２０ａの一部を形成している。第２プラスチック材料４２ａに接触しているストリッパの第１端３１の傾斜面により、第１コンポーネント４１及び第２コンポーネント４２を含む得られた多成分ハウジング４０（図４）の第２部４２において、対応するアンダーカット３３が形成される。

図５に、図１〜図３Ｂに示したものと類似しているが、本発明の新規なプロセスを説明する成形装置の実施形態を示す。この実施形態では、作製中の多成分ハウジング１００の構成に許容差除去要素が用いられている。この例示的な実施形態では、可動ストリッパ３５は、少なくとも２つのパーツ、すなわち「半分体」である第１ストリッパパーツ３６及び第２ストリッパパーツ３７を含んでおり、これらは、プロセスに応じて調和的に又は互いに独立して動くように構成され得る。このタイプのストリッパ３０は、図１３Ａ及び図１３Ｂにより詳細に示されている。

図５及び図６に、第１金型１０の第１金型キャビティ１０ａ内のコア１５上に第１プラスチック材料４１ａが射出された後の第１成形ステーション１を示す。第１金型キャビティ１０ａは、第１キャビティ長さＬ１（図６）を有している。本明細書中で上述したように、冷却及び凝固中、第１プラスチック材料４１ａは収縮する。その結果得られた第１コンポーネント４１は、凝固した第１プラスチック材料４１ａを含んでおり、第１キャビティ長さＬ１よりも長手方向収縮Ｓ（図６Ａ）の量だけ小さい第１凝固長さＬＳ１を有する。第１コンポーネント４１は、任意の好適な肉厚を有していてもよい。かかる肉厚は、第１コンポーネント４１全体で一定であってもよいし、変化を有していてもよい。歯ブラシのハンドル用に設計された多成分ハウジングに特に好適な例示的な一実施形態では、第１コンポーネント４１は、約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍ、より具体的には約０．９ｍｍ〜約１．９ｍｍの厚さを有していてもよい。

例えば、ポリプロプレンを含み、かつ、液体状態で約１５０ｍｍの長さと約０．７〜２．４ｍｍの平均厚さを有するプラスチック材料は、凝固時に、絶対値で約０．３ｍｍ〜約１．５ｍｍ（プロセス条件によって変わり、平均は約０．６ｍｍ）、すなわち、元の長さの約０．２％〜約１．０％だけ減少すると予想される。必然的に、この例における第１コンポーネント４１は、平均凝固長さＬＳ１＝１５０．０ｍｍ−０．６ｍｍ＝１４９．４ｍｍを有することとなる。収縮範囲の上限においては、第１コンポーネント４１の平均凝固長さＬＳ１は、約１４８．５ｍｍ（１５０．０ｍｍ−１．５ｍｍ＝１４８．５ｍｍ）となる。このような相当な収縮による長さ方向の許容差を除去又は著しく小さくするために、本開示のプロセスは、凝固したプラスチックコンポーネントに影響を与える、これらのコンポーネントを含むプラスチック材料の収縮によってもたらされる長さのバラツキを少なくとも部分的に吸収するように、あるいは完全に除去するように設計された許容差除去要素を用いている。

図５及び図７に、互いに接合された第１コンポーネント４１及び第２コンポーネント４２を含む複合中間パーツ４５を形成するために、第２金型２０の第２金型キャビティ２０ａ内に第２プラスチック材料４２ａが射出された後の第２成形ステーション２を示す。第２コンポーネント４２は、任意の好適な肉厚を有していてもよい。かかる肉厚は、第２コンポーネント４２全体で一定であってもよいし、変化を有していてもよい。歯ブラシのハンドル用に設計された多成分ハウジングに特に好適な例示的な一実施形態では、第２コンポーネント４２は、約０．５ｍｍ〜約２．５ｍｍ、より具体的には約１．０ｍｍ〜約１．６ｍｍの厚さを有していてもよい。

中間パーツ４５もまた、任意の好適な、一定あるいは変化を有する肉厚を有していてもよい。当業者であれば、１つ以上のコンポーネントをオーバーモールディングする１種類以上のプラスチック材料によって中間パーツ４５が形成される実施形態では、すなわち、ハウジングの少なくともいくつかの部分においてプラスチック材料／コンポーネントの２つ以上の層を含む実施形態では、これらの部分で得られたハウジングの厚さは、プラスチック材料の関連する層の厚さの和を含むことを理解するであろう。歯ブラシのハンドル用に設計された多成分ハウジングに特に好適な例示的な一実施形態では、第１コンポーネント４２は、約０．８ｍｍ〜約２．５ｍｍ、より具体的には約１．０ｍｍ〜約１．２ｍｍの厚さを有していてもよい。

第２コンポーネント４２は、第１コンポーネント４１の端のうちの１つに一体的に取り付けられた許容差除去要素５０を含む。溶融状態の第２プラスチック材料４２ａは、第２金型キャビティ２０ａ内に射出されると、第１材料４１ａの収縮によって生じたスペースに流入し、かかる空間を少なくとも部分的に占有する。第２プラスチック材料４２ａは、第１コンポーネント４１に接触し、一体的に取り付けられる。このように、「収縮」スペースを占有する第２材料４２ａによって収縮が吸収される。第２プラスチック材料４２ａが凝固して許容差除去要素５０を形成する場合、許容差除去要素もまたある程度収縮する。しかし、許容差除去要素５０の長さは第１コンポーネント４１の何分かの１であるため、許容差除去要素５０に影響を与える長さ方向の収縮は、第１プラスチック材料４１ａの長さ方向の収縮の何分かの１である。

複数の同一の多成分ハウジングを大量生産するという状況においては、個々の許容差除去要素の平均長さＨ、最大長さＨｍａｘ、及び最小長さＨｍｉｎは、個々の許容差除去要素によって吸収される第１材料の個々の収縮量に応じて変わる。したがって、複数の大量生産された多成分ハウジングの完成品の個々の許容差除去要素が長さ方向に互いに異なる程度は、長さ方向でそれぞれ生じる収縮よりも大きい。

しかし、完成したハウジングにおいては、長さのバラツキは、個々の許容差除去要素間における長さ方向の収縮の差異によって主に決定される。第１プラスチック材料と第２プラスチック材料との間に近似の収縮率があり、第１コンポーネントと許容差除去要素との間に少なくとも１０倍の長さの差異があると想定すると、かかる長さ方向の収縮の差異は、個々の第１コンポーネント間の差異の少なくとも１０分の１である。したがって、複数の大量生産された多成分ハウジングでは、許容差除去要素のうちの少なくともいくつか同士の間において、平均長さＨ、最大長さＨｍａｘ、及び最小長さＨｍｉｎは、複数ある個々の多成分ハウジング間の長さＬの長さ方向最大寸法バラツキよりも少なくとも１０倍大きい長さ方向の寸法だけ異なる。

（第１コンポーネント４１を含む）第１材料４１ａ及び（許容差除去要素５０を含む）第２材料４２ａの収縮率が略近似していると仮定すると、第１コンポーネント４１と許容差除去要素５０との間の絶対収縮差は、この二者間の長さの差異にほぼ比例すると予想することができる。例えば、第１コンポーネント４１が許容差除去要素５０の約１０倍の長さを有しているとすると、前者の長さ方向の収縮は、後者の約１０倍であると予想される。

更に、少なくともいくつかの実施形態において、第１プラスチック材料４１ａの収縮率に対して比例的に小さい収縮率を有するプラスチック材料を、許容差除去要素５０を形成する第２プラスチック材料４２ａとして選択することができる。このような場合、許容差除去要素５０の長さ方向絶対収縮は、第１プラスチック材料４１ａの収縮率に比例的に近似している収縮率を有する材料の長さ方向絶対収縮よりも小さくなる。比例的に低い収縮率を有する第２プラスチック材料４２ａは、ハウジングの略大きい又は機能的に異なる部分の形成には適していない又は望ましくないことがある。というのは、このような低収縮材料は、固有の望ましくない特性を１種類以上有していることがあるからである。しかし、このような材料は、許容差除去要素５０を含むハウジングの比較的短いパーツを形成する目的であれば許容されることがある。これは、特に、許容差除去要素が完成したハウジングにおいて不可視であり、その外観及び品質に影響を与えない場合にあてはまる。

図７Ａに、第２成形ステーション２０の別の実施形態及び本発明のプロセスの工程を概略的に示す。ここでは、互いに接合された第１コンポーネント４１及び第２コンポーネント４２を含む中間パーツ４５は、第２プラスチック材料４２ａ（又は第２プラスチックコンポーネント４２）の第１部分４２１及び第２部分４２２を含む。第１部分４２１は、第１コンポーネント４１を少なくとも部分的にオーバーモールディングする。第２部分４２２は、第１コンポーネント４１の端のうちの１つに隣接する許容差除去要素５０を形成する。本文脈において、「第１部分４２１」及び「第２部分４２２」という用語は、説明の目的で慣例的に用いられていることを理解されたい。例えば図７Ａに示すようないくつかの実施形態では、第１部分４２１を第２部分４２２から分離する明確に定義された厳密な境界線又は境界は存在しないことがあり、第２コンポーネント４２全体としては、第１部分４２１及び第２部分４２２が一体的に接続された単一の要素であってもよい。

図７Ａの例示的な実施形態では、第２プラスチック材料４２ａの第１部分４２１及び第２部分４２２は、それぞれ、別個の射出ノズル（すなわち、第１部分４２１を主に射出するノズル２９ａ及び第２部分４２２を主に射出するノズル２９ｂ）によって主に射出されるものとして示されている。しかし、他の可能な実施形態では、第２プラスチック材料４２ａの２つの部分４２１及び４２２を、単一の射出ノズルから及び／又は単一の射出ショットによって射出できることが理解されるべきである。これらの実施形態の全ては、本発明の範囲内である。

例示的な許容差除去要素５０の一実施形態を、図７Ｂ及び図７Ｃに概略的に示す。図に示す許容差除去要素５０は、近位端５１及び近位端５１に対向する遠位端５２を有するリング型構造を有していてもよい。金型２０内では、近位端５１は、第１コンポーネント４１の端のうちの１つに隣接している。許容差除去要素５０の内壁５５の形状は、金型コア１５の、許容差除去要素５０が形成された部分の形状を反映している。許容差除去要素５０の外壁５６の形状は、第２金型キャビティ２０ａの、許容差除去要素５０が形成された部分の形状を反映している。

したがって、追加的な機能属性（例えば、ある物品の一部となるように設計されたハウジングを有する物品の別の要素にハウジングを取り付けるために用いられ得る係止手段など）を有するように許容差除去要素５０を構築する必要がある場合、コア１５及び／又は金型キャビティ２０ａの関連する部分をそれに応じた形状とする必要がある。図７Ｂ及び図７Ｃに示す許容差除去要素５０の例示的な実施形態は、内壁５５に形成された２つの互いに対向する溝又はアンダーカット５９を有している。

図７Ａ及び図７Ｂに示す許容差除去要素５０は、近位端５１を含んだ（仮想垂直軸に対して）略対称の前面を有しているが（図７Ｃ）、当業者であれば、許容差除去要素の形状は、作製中の多成分ハウジングの形状及び本明細書に記載した他の事項によって大いに影響を受けることを理解するであろう。すなわち、許容差除去要素の任意の好適な形状が、本発明によって企図される。

かかる形状には、あらゆる所望の好適なバランスを有する円形、矩形、三角形、多角形、楕円形、卵型などの幾何学的形状及びそれらの組み合わせ、並びに、対称、非対称、及び不規則な形状を挙げることができる。図９Ｃ及び図９Ｂに示す例示的な実施形態では、許容差除去要素５０は、その外周全体において一定の長さＨを有する、略対称のリング構造を有している。このような例においては、最大長さＨｍａｘと、最小長さＨｍｉｎと、平均長さＨとは等しいと言える。

一方で、図７Ｂ及び図７Ｃに示す許容差除去要素５０は、最小長さＨｍｉｎから最大長さＨｍａｘの範囲内の不均一な長さを有している。いくつかの実施形態では、１つ以上の長さを有する許容差除去要素の平均長さＨは、Ｈｍａｘ及びＨｍｉｎの算術平均、すなわちＨ＝１／２（Ｈｍｉｎ＋Ｈｍａｘ）として計算することができる。図７Ｂ及び図７Ｃの実施形態では徐々に変化する長さが示されているが、許容差除去要素５０の種々の他の実施形態は、許容差除去要素５０の外周全体において離散及び／又は不規則的あるいは重畳変化する長さを有し得ることが企図される。本明細書中で使用するとき、「外周」という用語は、曲線状のジオメトリを有する形（円形に限定されない任意の形状を、全体的に又は部分的に含むことがある）を取り囲む境界線を指す。

本明細書中で説明されるように、許容差除去要素の形状は、作製中の多成分ハウジングの形状によって主に決定される。図１７に、ＨｍｉｎからＨｍａｘまで徐々に変化しない長さを有する許容差除去要素５０の例示的な一実施形態を示す。同様に、図７Ｂ及び図７Ｃの実施形態では、最小長さＨｍｉｎが最大長さＨｍａｘに正対向する、すなわち、最小長さＨｍｉｎ及び最大長さＨｍａｘが互いに１８０°となるように配置されている許容差除去要素５０を示しているが、最小長さＨｍｉｎ及び最大長さＨｍａｘが互いに正対向せず、図１８の例示的な実施形態に示すように、許容差除去要素の外周上において互いに１８０°より小さい又は大きい角度となるように配置されている実施形態が企図される。

図８に、第２プラスチック材料４２ａによって形成された許容差除去要素５０を含む中間パーツ４５を少なくとも部分的にオーバーモールディングするように、第３プラスチック材料４３ａが第３成形ステーション３０内へ射出された後の、第３成形ステーションを示す。可動ストリッパ３５ａが、コア１５上で成形位置に配置され、第３金型３０の一部を形成している。すなわち、ストリッパ３５ａの第１端の表面が、第３金型キャビティ３０ａ内に射出される第３プラスチック材料４３ａに接触するように意図された第３金型キャビティの表面の一部を形成している。ストリッパ３５ではなくストリッパ３５ａがこの例示的な実施形態に示されているが、当業者であれば、単一のストリッパ３５をプロセス全体で使用することができることを理解するであろう。単一のストリッパを使用することは、ストリッパが割出し版（index plate）に接続されている又はその一部を形成しているプロセスの実施形態において、特に有益であり得る。

図８Ａに、第３成形ステーション３０（その内部には中間パーツ４５が配置されている）の別の例示的な実施形態を示し、また、第３プラスチック材料４３ａによって中間パーツ４５をオーバーモールディングする工程を示す。可動ストリッパ３５ａが、コア１５上で成形位置に配置され、第３金型３０の一部を形成している。この実施形態では、第３材料４３ａは、図８に示すオーバーモールディングパターンとは異なるパターンで中間パーツ４５を覆う。また、この例示的な実施形態では、第３金型の対辺に配置された２つの別個の射出ノズル３９ａ及び３９ｂを介して、第３材料４３ａが第３金型３０内へ射出される。

図８Ｂは、図８Ａに示す断面図の一部の拡大図であり、第３プラスチック材料３０に許容差除去要素５０の外側表面を完全にオーバーモールディングさせることができ、更には許容差除去要素の遠位端５２を超えてタッチアップ領域６０内へと延伸させる方法を示している。ストリッパ３５ｂの第１端３１の表面が、溶融状態の第３プラスチック材料４３ａがその先へ進むことを阻止する。図９Ｂに、別の実施形態における同様の部分を示す。

図８Ｃに、図８に示したものと同様の拡大部分図を示すが、ここに示すのは、許容差除去要素５０の更なる実施形態である。図８Ｃの実施形態では、許容差除去要素は、アンダーカット５９を有するように構築されている。説明の目的で、アンダーカット５９は許容差除去要素５０の一辺上にのみ存在するように示されているが、許容差除去要素５０に２つ以上のアンダーカットが存在し得る実施形態が企図される。また、アンダーカットが許容差除去要素の外周全体に延在する実施形態も企図される。ただし、このような構成においては、強制的な離型が余儀なくされるおそれがある。歯ブラシのハウジングに特に好適な特定の一実施形態では、許容差除去要素５０は、底部の蓋を固定するための２つのアンダーカット５９（図２０及び図２１）を有することができる。このようなアンダーカットは、例えば、コアのスライダを用いて作製することができる（図示せず）。

第３金型キャビティの形状及び奥行き、許容差除去要素３０のサイズ及び形状、ストリッパ３５ｂの第１端３１の形状及び位置、並びに同様の要素などの協働する全パーツの相対的な寸法は、ストリッパ３５ａの第１端３１の一部と許容差除去要素５０の遠位端５２の一部との間に配設されるタッチアップ部４３ｂ（複数可）を形成するように、第３プラスチック材料４３ａが、中間パーツ４５の端を含む許容差除去要素の遠位端をわずかに超えて延在するように有益に設計することができる。中間パーツの長手方向の許容差が小さくなり、オーバーモールディング中の中間パーツの圧縮又はバリが回避されるため、許容差除去要素５０は有益である。第３プラスチック材料４３ａが許容差除去要素５０の遠位端３２を超えて延伸しない実施形態も企図される。このような実施形態では、第３プラスチック材料４３ａは、許容差除去要素５０の遠位端３２と同一平面を成し得る。

第１端３１が許容差除去要素５０に接触しない場合（図９Ｂ）、タッチアップ距離ＴＤが、ストリッパの第１端３１に接触している第３プラスチック材料４３ａの縁と許容差除去要素５０の遠位端５２との間で形成され得る。一実施形態では、タッチアップ距離は約０．５ｍｍ〜約３ｍｍであり得る。別の実施形態では、タッチアップ距離ＴＤは約１ｍｍ〜約２ｍｍであり得る。更なる実施形態では、タッチアップ距離は、約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍまで小さくなり得る。

図９に、多成分ハウジング及び本開示のプロセスの別の実施形態を概略的に示す。液体状の第２材料４２ａが、第１プラスチック材料４１ａでできた凝固した第１コンポーネント４１の端に隣接する場所において、第２金型２０の第２金型キャビティ２０ａ内へ射出される。（便宜上、射出ノズルは図示しない。）凝固時に第１プラスチック材料４１ａが収縮した結果、凝固した第１コンポーネント４１は「収縮」長さＬＳ１を有している。第１プラスチック材料４１ａが収縮したため、第１コンポーネント４１の長さＬＳ１は、その前のプロセス工程（図示せず）において液体状の第１プラスチック材料４１ａで満たされた第１金型キャビティ１０の長さより小さい。第１プラスチック材料４１ａが収縮した結果第１プラスチック材料４１ａによって「空けられた」スペースを含む第２金型キャビティ２０ａが、射出された第２材料４２ａによって満たされる。これによって、凝固した第１プラスチックコンポーネント４１に影響を与える収縮が「除去」される。

第２材料４２ａが凝固して第１コンポーネント４１に取り付けられると、許容差除去要素５０が形成される。液体状の第１プラスチック材料４１ａの長さＬ１と、許容差除去要素５０を形成する液体状の第２プラスチック材料４２ａの長さＬＴ１（図９）との間に顕著な差異があるため、許容差除去要素５０を形成する第２プラスチック材料４２ａの長さ方向絶対収縮は、第１コンポーネント４１を形成する第１プラスチック材料４１ａの長さ方向絶対収縮より著しく小さくなる。しかし、第２材料４２ａが、第１コンポーネント４１に提供された第１プラスチック材料４１ａの長さ方向に存在する収縮を「吸収」し、かつ、中間パーツ４５の長さ方向絶対収縮は、許容差除去要素５０を形成する第２プラスチック材料４２ａの絶対収縮によって定義されるため、中間パーツ４５の全体的な長さ方向絶対収縮は、第１コンポーネント４１の絶対収縮よりも著しく小さくなる。

第２金型キャビティ２０ａの長さＬ２は、第１金型キャビティ１０ａの長さよりも、所望の許容差除去要素の形成を可能とする距離だけ大きい。この距離は、いくつかの基本的な考え方に基づいて計算することができる。第２金型キャビティ２０ａの長さＬ２と第１金型キャビティ１０ａの長さＬ１との間の差異は、第１材料４１ａの予想される収縮量よりも大きいものであるべきである。更に、第２金型キャビティ２０ａの長さＬ２と第１金型キャビティ１０ａの長さＬ１との間の差異は、所望の長さ、具体的には、本明細書中で説明したように、例えば許容差除去要素５０が不均一な長さを有する場合は最小長さＨｍｉｎを有する許容差除去要素５０を形成するのに十分なものであるべきである。

作製中のハウジングのプロセス、材料、及びデザインに応じて、許容差除去要素５０の最小長さＨｍｉｎは、概して、１ｍｍ〜約２０ｍｍ、より具体的には約２ｍｍ〜約１５ｍｍ、更に具体的には約３ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲内であり得る。最大長さＨｍａｘは、約１０ｍｍ〜約３０ｍｍ、より具体的には約１５ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲内であり得る。許容差除去要素５０の平均長さＨは、約３ｍｍ〜約２０ｍｍ、より具体的には約５〜約１０ｍｍの範囲内であり得る。

図９Ａの例示的な実施形態では、凝固した許容差除去要素５０は、一定の長さＨを有している（図９Ｃ及び図９Ｄ）。したがって、中間パーツ４５の結果的な長さＬＳ２は、凝固した第１コンポーネント４１の長さＬＳ１と、第１コンポーネント４１の端に取り付けられた凝固した許容差除去要素５０の長さＨとで構成されることになる。なお、いくつかの実施形態において、図７Ａの例示的な実施形態に示すように、許容差除去要素５０を形成する第２材料４２ａが、その端に接触する第１コンポーネント４１の長手方向に延伸する表面の少なくとも一部をオーバーモールディングし得るような場合でも、許容差除去要素５０の長さＨ／Ｈｍａｘ／Ｈｍｉｎの測定は、長手方向軸と平行に、そして許容差除去要素５０に隣接する第１コンポーネントの端から行われる。

したがって、中間コンポーネント４５を第３金型３０内で第３プラスチック材料４３ａによってオーバーモールディングする場合（図９Ａ）、製造者は、この工程のための非常に小さい長さ方向の許容差を頼りにすることができる。この非常に小さい長さ方向の許容差は、許容差除去要素５０の非常に小さい長さ方向の収縮と、その後で発生する、第３プラスチック材料４３ａによってオーバーモールディングされる中間部４５の非常に小さい長さ方向の収縮とによって得られる。完成した多成分ハウジングの長さは、その最大直交寸法Ｈｍａｘの少なくとも３倍である。

凝固した第３プラスチック材料４３ａによって形成された第３コンポーネント４３は、任意の好適な肉厚を有していてもよい。かかる肉厚は、第３コンポーネント４３全体で一定であってもよく、変化を有していてもよい。歯ブラシのハンドル用に設計された多成分ハウジングに特に好適な例示的な一実施形態では、ＴＰＥ材料を含む第３コンポーネント４３は、約０．４ｍｍ〜約２．５ｍｍ、より具体的には約０．７ｍｍ〜約１．４ｍｍの厚さを有していてもよい。同様に、中間パーツ４５は、任意の好適な一定又は変化を有する肉厚を有していても良い。

歯ブラシのハンドル用に設計された多成分ハウジングに特に好適な例示的な一実施形態では、中間コンポーネント４５は、約１．６ｍｍ〜約５．０ｍｍの厚さを有していてもよい。少なくとも第１、第２、及び第３プラスチック材料を含む完成したハウジングは、任意の好適な肉厚を有していてもよく、この肉厚は一定であってもよいし変化を有していてもよい。歯ブラシのハンドル用に設計された多成分ハウジングに特に好適な例示的な一実施形態では、多成分ハウジングは、特に２層、３層、又はそれ以上の層のプラスチック材料を含むハウジングの部分において、約２．４ｍｍ〜約７．５ｍｍ、より具体的には約２．０ｍｍ〜約３．５ｍｍの合計の厚さを有していてもよい。

図９Ｂの拡大部分図に、第３プラスチック材料４３ａが許容差除去要素５０の外側表面を完全にオーバーモールディングして、許容差除去要素５０の遠位端５２を超えて延伸し、許容差除去要素５０の遠位端５２の表面を少なくとも部分的に覆う実施形態を示す。図８Ｂの実施形態において指摘したように、このような例では、第３プラスチック材料４３ａによって、中間パーツ４５の端を約０．５ｍｍ〜約３ｍｍ超えるようにタッチアップ距離を形成することができ、それによって、タッチアップ部（複数可）を有益に形成することができる。図７〜図９Ａの実施形態では、中間パーツ４５の内壁は、第２コンポーネント４２及び／又は第３コンポーネント４３に接触するコア１５の部分よりも長いコアの部分に接触する第１コンポーネント４１の材料によって主に形成されている。

図１４〜図１７に、許容差除去要素５０のいくつかの例示的な実施形態を示す。ここでは、構築中の許容差除去要素１００のデザインにとって好適である限りにおいて、考え得るあらゆる形状を示す。図１４の実施形態では、許容差除去要素５０の近位端５１及び遠位端５２の両方は、直線状であり、多成分ハウジング（図示せず）の長手方向軸に対して傾斜している。図１５の実施形態では、近位端５１は凹部及び直線部を含み、遠位端５２は凹状である。図１６の実施形態では、近位端５１は２つの対向する曲線部の間に配設された直線部を含み、遠位端５２は長手方向軸に対して略垂直である。図１７の実施形態では、近位端は２つの直線部を有しており、そのうちの１つはハウジングの長手方向軸に対して垂直であり、もう１つは長手方向軸に対して傾斜している。遠位端５２は凹状である。図１８の実施形態では、近位端５１及び遠位端５２はそれぞれ凹状であり、最大長さＨｍａｘを有する部分が互いに対向するように配設されており、最小長さＨｍｉｎを有する部分が、外周上において、最大長さＨｍａｘを有する部分に対して約９０°となるように配置されている。

本開示のプロセスは、小型電子装置（例えば、歯ブラシ、具体的には電動歯ブラシなどの種々の電気ツール及びパーソナルケア器具など）の大量生産に首尾よく用いることができる。一態様では、本開示のプロセスは、歯ブラシ３００（例えば、図２２に示す例示的な電動ハブラシ）のハンドル用の多成分ハウジングの作製を対象としている。当分野で知られているように、電動歯ブラシなどの電動ツールのハンドルは、典型的には、かかる装置で用いられる電動モータ、バッテリ、配線、種々の電子部品、及びその他の駆動要素用のハウジングとして機能する。図２２に示す例示的な電動ハブラシ３００は、本開示の多成分ハウジング１００を含むハンドル３１０と、洗浄要素を有する可動ヘッド３３０を含む交換可能な替え要素３２０とを含んでいる。

図１９〜図２１に、電動歯ブラシ（例示的な実施形態を、図２２に概略的に示す）のハンドル用の、作製中の多成分ハウジング１００の特定の一実施形態を構成するための、いくつかの段階を斜視図又は不等角図によって示す。図１９に、第１プラスチック材料でできた第１コンポーネント１４１を含むハウジングが部分的に作製された状態を示す。図２０に、第２プラスチック材料でできており、かつ、許容差除去要素１５０を含む第２コンポーネント１４２に取り付けられた第１コンポーネント１４１を含む中間パーツ１４５を示す。図２１に、許容差除去要素１５０の外側表面を完全にオーバーモールディングする第３プラスチック材料でできた第３コンポーネント１４３によって部分的に覆われている中間パーツ１４５を含む、完成したハウジング１００を示す。

第１硬質プラスチック材料１４１及び第２硬質プラスチック材料１４２は、色、不透明度、多孔率、及び硬度からなる群から選択される少なくとも１種類の特性において互いに異なっていることがある。いくつかの実施形態では、第１硬質プラスチック１４１及び第２硬質プラスチック１４２のうちの少なくとも１つは透明又は半透明であってよく、軟質材料は不透明であってよい。特定の一実施形態では、第１コンポーネント１４１は、例えば第１ポリプロプレン材料などの第１硬質プラスチック材料を含んでいてもよく、第２コンポーネント１４２は、例えば第２ポリプロプレン材料などの第２硬質プラスチック材料を含んでいてもよく、第３コンポーネント１４３は、例えば熱可塑性エラストマーなどの軟質材料を含んでいてもよい。第１コンポーネント１４１は透明又は半透明であってよい。第２コンポーネント１４２は半透明又は不透明であってよい。第３コンポーネント１４３は不透明であってよい。

なお、必要に応じて、その他のプラスチック材料／コンポーネントを多成分ハウジングの製造に用いることができることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、第４及び／又は第５及び／又は第６プラスチック材料を用いて、作製中のハウジングの追加要素を形成することができる。電動歯ブラシにおいては、例えば第４プラスチック材料を用いて、歯ブラシのハンドル上に配設された制御ボタンを封止することができる。第４（第５、第６など）プラスチック材料は、第１、第２、及び第３プラスチック材料のうちの少なくとも１つと同一であってもよく、あるいは、これらのうちの１つと異なっていてもよい。

大量生産においては、作製中の多成分ハウジング内の許容差除去要素の形成を用いる本開示のプロセスによって、製造者は、多成分ハウジングの非常に小さい長さ方向の寸法を頼りにすることができ、ひいては製造中の個々の多成分ハウジング間における非常に小さい長さ方向の許容差を頼りにすることができる。

公称全長が約１２０ｍｍ〜約２００ｍｍで、かつ、例えば電動歯ブラシ又はその他の電動ツールのハンドルを形成するために構成された多成分ハウジングの大部分については、多成分ハウジングは、絶対値で０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍの長さ方向の許容差を有すると予想される。いくつかの例において、個別のハウジング間の長さ方向寸法バラツキが、反対の偏差（例えば、あるハウジングでは＋０．０５ｍｍ、別のハウジングでは−０．０５ｍｍ）で構成され得ると仮定すると、個々の多成分ハウジング間における全長の長さ方向最大寸法バラツキは、０．１ｍｍ以下であると予想される。相対的に見ると、多成分ハウジングは、多成分ハウジングの公称全長に対して約０．００６％〜約０．０３％の長さ方向の許容差を有すると予想され、個々のハウジング間において約０．０１２％〜約０．０６％の長さの長さ方向最大バラツキを有すると予想される。

本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。そうではなく、それぞれのかかる寸法は、特に指示のない限り、列挙される値、かつその値を取り囲む機能的に同等の範囲を意味することが意図される。例えば、「１０ｍｍ」として開示される寸法は、「約１０ｍｍ」を意味するものとする。

あらゆる相互参照又は関連する特許又は出願を含む、本明細書に引用される全ての文献の開示内容が、明確に除外ないしは別の形で限定されない限り、参照によりその全容を本明細書に援用するものとする。いかなる文献の引用も、本明細書中で開示又は特許請求される任意の発明に対する先行技術であるとはみなされず、あるいはそれを単独で又は他の任意の参考文献（単数又は複数）と組み合わせたときに、そのような任意の発明を教示、示唆、又は開示するとはみなされない。更に、本文書における用語の任意の意味又は定義が、参照することによって組み込まれた文書内の同じ用語の意味又は定義と矛盾する場合、本文書におけるその用語に与えられた意味又は定義が適用されるものとする。

本発明の特定の実施形態を例示及び説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、他の様々な変更及び修正を行うことができることは当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内に含まれるそのような全ての変更及び修正は、添付の特許請求の範囲にて網羅することを意図したものである。

Claims (14)

1. 第１プラスチック材料を含み、かつ、第１端及び前記第１端に対向する第２端を有する第１コンポーネントと、第２プラスチック材料を含む第２コンポーネントと、第３プラスチック材料を含む第３コンポーネントとを少なくとも含む多成分ハウジングであって、前記第１、第２、及び第３コンポーネントは、互いに接合されることによって、長手方向軸と、上端及び前記上端に対向する下端と、前記長手方向軸に平行であり、かつ、前記上端と前記下端との間に延在する長さＬと、前記長手方向軸に対して垂直に延在する最大直交寸法Ｄｍａｘとを有する実質的に筒状の構造体を形成し、前記ハウジングの前記長さＬは、前記長手方向軸に対して垂直に延在する前記最大直交寸法Ｄｍａｘの少なくとも３倍であり、
   前記ハウジングは、前記第２プラスチック材料でできた少なくとも１つの許容差除去要素を含んでおり、具体的には、前記第２プラスチック材料は、硬質プラスチック材料であり、かつ、前記第１コンポーネントの前記第１端及び前記第２端のうちの１つに前記長手方向軸に沿って取り付けられており、前記許容差除去要素は、近位端及び前記近位端に対向する遠位端を有し、前記近位端は、前記第１コンポーネントの前記第１端及び前記第２端のうちの少なくとも１つに隣接しており、前記許容差除去要素は、前記近位端と前記遠位端との間で前記長手方向軸に平行に延在する平均長さＨを有しており、前記平均長さＨは、前記ハウジングの前記長さＬの少なくとも１０分の１であり、
   前記第３コンポーネントは、前記ハウジングの外側表面を少なくとも部分的に形成し、それによって、前記許容差除去要素は、前記第３プラスチック材料によって少なくとも部分的にオーバーモールディングされている、ハウジング。
2. 前記許容差除去要素の前記平均長さＨは約３ｍｍ〜約２０ｍｍであり、具体的には、前記許容差除去要素の前記平均長さＨは約５ｍｍ〜約１０ｍｍである、請求項１に記載のハウジング。
3. 前記第１プラスチック材料、前記第２プラスチック材料、及び前記第３プラスチック材料のうちの少なくとも１つは硬質プラスチック材料を含み、前記第１プラスチック材料、前記第２プラスチック材料、及び前記第３プラスチック材料のうちの少なくとも１つは軟質プラスチック材料を含む、請求項１又は２に記載のハウジング。
4. 前記許容差除去要素は、前記長手方向軸に平行に延在する約１ｍｍ〜約２０ｍｍの最小長さＨｍｉｎを有しており、具体的には、前記最小長さＨｍｉｎは約２ｍｍ〜約１５ｍｍであり、更に具体的には、前記最小長さＨｍｉｎは約３ｍｍ〜約１０ｍｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のハウジング。
5. 前記許容差除去要素は、前記長手方向軸に平行に延在する約１０ｍｍ〜約３０ｍｍの最大長さＨｍａｘを有している、請求項１〜４のいずれか一項に記載のハウジング。
6. 前記許容差除去要素は、前記許容差除去要素によって前記ハウジングが０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍの長さ方向の許容差を有するように構成されており、及び／又は、前記許容差除去要素は、前記許容差除去要素によって前記ハウジングが前記ハウジングの前記長さＬに対して約０．００６％〜約０．０３％の長さ方向の許容差を有するように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のハウジング。
7. 前記許容差除去要素の外側表面は前記第３コンポーネントによって完全に覆われており、任意で、前記第３コンポーネントは、前記許容差除去要素の前記遠位端を超えて前記遠位端から約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの距離まで延伸している、請求項１〜６のいずれか一項に記載のハウジング。
8. 前記第１プラスチック材料、前記第２プラスチック材料、及び前記第３プラスチック材料は、色、不透明度、多孔率、及び硬度からなる群から選択される少なくとも１種類の特性において互いに異なっている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のハウジング。
9. 前記許容差除去要素は、前記第１材料に一体的に取り付けられている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のハウジング。
10. 歯ブラシのハンドル用の多成分ハウジングであって、前記ハウジングは、上端と、前記上端に対向する下端と、前記上端と前記下端の間の長手方向軸と、を有しており、前記ハウジングは、前記上端と前記下端との間で延在する約１２０ｍｍ〜約２００ｍｍの長さＬと、前記長手方向軸に対して垂直に延在する最大直交寸法Ｄｍａｘとを有しており、前記ハウジングの前記長さＬは、前記長手方向軸に対して垂直に延在する前記最大直交寸法Ｄｍａｘの少なくとも３倍であり、前記ハウジングは、
    第１硬質プラスチック材料でできており、かつ、第１端と前記第１端に対向する第２端を有している第１コンポーネントと、第２硬質プラスチック材料でできた第２コンポーネントと、軟質プラスチック材料でできた第３コンポーネントとを少なくとも含み、前記第１コンポーネントと、前記第２コンポーネントと、前記第３コンポーネントとは互いに接合されることによって略筒状の構造体を形成し、
    前記ハウジングは、前記第２プラスチック材料でできており、かつ、前記第１コンポーネントの前記第１端及び前記第２端のうちの１つに前記長手方向軸に沿って取り付けられた、少なくとも１つの許容差除去要素を含んでおり、前記許容差除去要素は、前記第１コンポーネントに隣接する近位端と、前記近位端に対向する遠位端とを有し、前記許容差除去要素は、前記許容差除去要素の前記近位端と前記遠位端との間で前記長手方向軸に平行に延在する約３ｍｍ〜約２０ｍｍの平均長さＨを有し、前記許容差除去要素は、前記軟質プラスチック材料によって少なくとも部分的にオーバーモールディングされており、前記許容差除去要素は、前記許容差除去要素によって前記ハウジングが前記ハウジングの前記長さＬに対して約０．００６％〜約０．０３％の長さ方向の許容差を有するように構成されている、ハウジング。
11. 前記第１硬質プラスチック材料は、色、不透明度、多孔率、及び硬度からなる群から選択される少なくとも１種類の特性において、第２硬質プラスチック材料とは異なっている、請求項１０に記載のハウジング。
12. 前記第１硬質プラスチック材料及び前記第２硬質プラスチック材料のうちの少なくとも１つは少なくとも部分的に透明又は不透明であり、他方は不透明であり、任意で、前記軟質プラスチック材料は不透明であり、具体的には、前記許容差除去要素は前記軟質プラスチック材料によって完全にオーバーモールディングされている、請求項１０又は１１に記載のハウジング。
13. 前記軟質プラスチック材料は、前記許容差除去要素の前記遠位端を超えて前記遠位端から約０．５ｍｍ〜約３ｍｍの距離まで延伸している、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のハウジング。
14. 前記第２硬質プラスチック材料は、前記第１硬質プラスチック材料を少なくとも部分的にオーバーモールディングしており、任意で、前記軟質プラスチック材料は、前記第１硬質プラスチック材料を少なくとも部分的にオーバーモールディングしている、請求項１０〜１３のうちの１つに記載のハウジング。

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