JP3976647B2 - 歯ブラシの製造方法及び歯ブラシ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歯ブラシの製造方法及びその製造方法で製造した歯ブラシに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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束を用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、歯ブラシの植毛部分の厚みを薄くできない、斜め植毛が難しい等の不都合がある。一方、平線を用いない方法としては、次の３つの方法があり、使用目的により使い分けられているのが実情である。
【０００３】
(1) タイプＩ（例えば、特公平6-16725、USP4635313）
用毛束挿入孔を有する成形用金型（キャビティ）の用毛束挿入孔に用毛束を挿入し、用毛束基部にプラスチック材料を充填し、歯ブラシのハンドル部を一体的に製造する方法である。この方法は、ハンドル部の形成と用毛束の固定を同一工程で製造することができるが、構成上、成形圧を上げた際には金型（キャビティ）の用毛束挿入孔と用毛束の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（例えば、USP5458400、特開平9-182632）
予め成形された多数の用毛束挿入孔を有する基板に用毛束を植設し、この用毛束が植設された基板を金型に入れ、基板の開口部をプラスチック部材で充填する方法。この方法は、基板を成形する工程が増えるものの、一旦、基板に用毛束を植設してあり、基板と用毛束の密着部が存在し、その後にプラスチック部材で充填する方法であるため、タイプＩに比べ基板と用毛束の間からの充填材の洩れは発生し難い。
【０００５】
(3) タイプIII（例えば、特公平6-46962）
用毛束挿入孔を有する基板の用毛束挿入孔部と用毛束基部の双方を加熱後密着させ、該基板に用毛束をかしめる方法。この方法は、用毛束の固定に関して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】
上記タイプＩ〜タイプIIIの３つの方法いずれにおいても、歯ブラシのヘッド部を薄くした場合に、ヘッド部の強度を確保する必要がある。特に、タイプIIにおいては基板を形成した後に、基板の開口部を充填材で充填するため、それらの接着強度を充分に確保する必要がある。これが不充分であると、充填された充填材の収縮により基板と該充填材間の接着力が低下し、歯磨き時の繰り返し曲げ応力で基板と充填材の接着部が剥離して、基板側の強度が低減し、基板に折れを生ずるという不具合が発生する場合がある。折れた基板は口腔内を損傷させる可能性があり、基板の折れは、歯ブラシとしては致命的欠陥である。
【０００７】
本発明は、タイプIIの方法で接着強度を増すことが最大の特徴点であり、更に、基板に用毛束が植設されているため、用毛束を固定する充填剤の充填時に基板と用毛束間より充填剤の洩れ（バリ）が発生しにくいというタイプIIの有利な点を生かした上で歯磨き時の基板の折れを防止した、品質上優れた歯ブラシを製作することを課題とした。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ハンドルの先端側に設けられる基板の植毛部に用毛束の基部を配置し、用毛束を配置した基板を成形装置に位置決めし、成形装置の注入口から吐出される充填材を基板の植毛部に配置した用毛束の基部周囲に注入して接着し、基板に用毛束を固定化する歯ブラシの製造方法であって、成形装置の注入口を基板の植毛部に連なるハンドル寄り側部位に設定したものである。
【０００９】
上記歯ブラシの製造方法によれば、▲１▼成形装置の注入口を歯磨きの繰り返し曲げ応力が集中し易い、歯ブラシの植毛部に連なるハンドル寄り側の部位に設置し、注入口直下の高温・高圧で、基板と２次充填材との接着力を強固なものとして歯ブラシの強度を保持することができる。
【００１０】
▲２▼上記▲１▼の接着効果を更に高めるため、充填材が充填される基板の表面に接着部面積増加のための凹凸部を付与する。
【００１１】
また、同様の効果を得るため、充填用凹部の立上り壁面の少なくとも一部（好ましくはネック部近傍）に前述の充填材の収縮の大きい方向（通常は、植毛部の長手方向）に平行な面を付与する。
【００１２】
更に、▲３▼接着力低下時に、基板又は背面充填材単体の強度を保持可能にするため、背面充填用凹部のエッジ部に応力集中を避けるＲ、テーパー、又はステップ状の段差面を施す。
【００１３】
尚、本明細書で「基板の背面」の文言は、歯ブラシ製品になった際の基板において用毛束が突き出る側と反対側の面を言う。
【００１４】
また、請求項４の「Ｒ面」とは、端面がエッジを有さずを丸め処理をされた状態になったものを言い、略Ｒ形状の丸め処理も含まれる。第３実施形態〜第５実施形態の説明において、使用される記号「Ｒ３０１、Ｒ（３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ）」の中の「Ｒ」は同じ意味の使用である。また、「Ｃ」はテーパー状の面取り処理を言い、第３実施形態〜第５実施形態で使用される記号「Ｃ３０２、Ｃ３０２Ａ、Ｃ３０２Ｂ、Ｃ３０２Ｃ」における冒頭の「Ｃ」の文字も同じ意味の使用である。
【００１５】
「ハンドルの長手方向」とは、歯ブラシ製品になった際の基板からハンドルが延び出ている方向を言う。図１では、紙面上でハンドルの長い部分の方向である。
【００１６】
本発明に係わる「成形装置」は、充填材を吐出させるための充填機を意味するか、又は該充填機に金型等の他の部材を組み合わせた装置を意味する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）（図１〜図９）
歯ブラシの製造方法と製造装置の好ましい構成を示せば以下の通りである。
(1)歯ブラシ１０の基板１１を、図１の基板成形用金型２０（上型２１と下型２２）により成形する。本実施形態において、基板１１は、ハンドル１２にネック１３を介して一体成形されたヘッド１４により構成される。
【００１８】
ヘッド１４は、図２に示す如く、背面側の外縁に設けた立上り壁１５により囲まれる背面充填用凹部１６を備え、この背面充填用凹部１６の範囲内に定めた植毛部１６Ａの基板面１６Ｂに多数の用毛束挿入孔１７を貫通形成し、各用毛束挿入孔１７に用毛束１８を植毛可能とする。
【００１９】
基板１１は、ハンドル１２（ネック１３）に一体成形されたヘッド１４により構成され、後述するヘッド１４への植毛工程後に、ヘッド１４の背面充填用凹部１６に背面充填材１９を２次充填するものである。但し、植毛用基板１１は、ヘッド１４のみからなるものでも良く、ヘッド１４への植毛工程後に、ヘッド１４の背面充填用凹部１６のための背面充填材とハンドル１２（ネック１３）のための成形材を一体で２次充填しても良い。
【００２０】
基板１１は、ヘッド１４の外縁の全周に連続する立上り壁１５を設けたから、背面充填用凹部１６への背面充填材１９の接着面積が広くなり、接着性が良く、ヘッド１４の曲げ強度も強化できる。但し、基板１１は、ヘッド１４の外縁の一部にだけ立上り壁１５を備え、又は立上り壁１５を備えないものでも良い。
【００２１】
基板１１を構成する樹脂としては、ポリプロピレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、不飽和ポリエステル等のいずれを採用しても良く、歯ブラシ１０の必要強度と耐久性等の特性を確保できれば良く、また、基板１１を成形する際に、成形可能な流動特性と熱安定性等を備えたものであれば良い。用毛束１８のブリッスルとしては、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート等を採用できる。
【００２２】
(2)用毛束保持治具３０に基板１１を据付ける。用毛束保持治具３０は、図３に示す如く、基板１１の据付部３１と、据付部３１に据付けられる基板１１の用毛束挿入孔１７に連なる用毛束整形孔３２を備える。
【００２３】
尚、用毛束保持治具３０の材質については、金属（鉄、アルミ）の他、プラスチック、又は金属とプラスチックの複合体で構成しても良い。プラスチックとしては、テトラフルオロエチレン等が好ましく、このプラスチックは滑り性が良いため用毛束の挿入効率及び品質が高まる。また、金属材料にテトラフルオロエチレン等をコーティングすれば、滑り性と耐久性の双方を確保できるので好ましい。
【００２４】
用毛束保持治具３０は、用毛束整形孔３２の孔底面を、用毛束１８の先端部に付与すべき形状に設定してある。後述する押出しピン５１の先端形状を、用毛束整形孔３２の孔底面形状とほぼ同形状（嵌合し合う形状）とすることで、用毛束１８の先端部の整形性を向上できる。
【００２５】
(3)用毛束１８を収容するスリーブ４０により用毛束１８をピッキングする（図３）。そして、用毛束植設装置５０により、スリーブ４０に収容されている用毛束１８を押出しピン５１により押出し、用毛束１８を用毛束保持治具３０に据付けられている基板１１の用毛束挿入孔１７から用毛束保持治具３０の用毛束整形孔３２に植設し、用毛束１８の基部を基板１１の用毛束挿入孔１７に植設し、用毛束１８の先端部を用毛束整形孔３２の孔底面に押し当て整形する（図３）。
【００２６】
(4)用毛束端面溶融装置６０により、図４に示す如く、基板１１の背面側に用毛束挿入孔１７から出ている用毛束１８の基部端面を溶融又は溶融プレスし、基板１１の背面側に用毛束挿入孔１７を塞ぐ帯状（シート状）の溶融固着面１８Ａ（図５）を形成する。用毛束１８の溶融固着面１８Ａは相隣るもの同士が連続して上述の如くに帯状をなすものに限らず、各個別に塊状をなすものでも良い。
用毛束端面溶融装置６０としては、発熱体の他、超音波振動体を用いても良い。
【００２７】
(5)用毛束１８を植設した基板１１と用毛束保持治具３０を搬送装置２００にて成形装置７０内の位置決め機構２０１まで搬送し、位置決めする（図６）。
【００２８】
(6)充填装置８０により、成形装置７０の金型７１の注入口７２（ゲート）から吐出される背面充填材１９を、金型７１が基板１１の背面充填用凹部１６における背面側の、用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲に形成する空間（背面充填用凹部１６の空間）に注入して接着し、基板１１に用毛束１８を固定化する（図７、図８）。
【００２９】
(7)充填材１９の固化後、金型７１を開いて歯ブラシ１０及び用毛束保持治具３０を取出し（図９）、歯ブラシ１０を用毛束保持治具３０から外す（図９）。
【００３０】
尚、上記成形装置７０（図６〜図９）では、成形装置として縦型のものを用い、位置決め機構２０１で、基板１１を配置した用毛束保持治具３０を位置決めし、ヘッド１４の背面充填用凹部１６に背面充填材１９を射出成形する実施例を示しているが、用毛束保持治具３０を順次成形装置７０内に搬送すれば効率良く連続成形が可能である。また、必要により横型成形装置を採用しても良い。
【００３１】
また、上記実施例では、ヘッド１４に形成した背面充填用凹部１６に２次充填材を充填する基板１１を例示しているが、ヘッド１４のみへの背面充填であるから、充填量が少量で済み、更に、ほぼ同肉厚部の凹部１６への２次充填材の充填であるため、ハンドル１３等の形状に左右されず成形条件（充填圧力、温度、充填速度等の条件）を設定できる。これに対し、例えば、ヘッド部とハンドル部の一部を充填（２次充填）する方式では、ヘッド部以外にもハンドル部の形状に対応した成形条件が必要である。両方の形態を比較すると、本形態の方が、ヘッド１４に適した成形条件を設定できるので品質が安定すると言える。
【００３２】
また、ヘッド１４の凹部１６の形態が全周に外壁面を有する形態になっているため、凹部１６が形成されたヘッド１４からの充填材洩れを確実に防止しながら、充填材接着に必要な充填圧力を精度よくかけることができる。従って、基板１１はヘッド１４に凹部１６を形成している。尚、より好ましい凹部１６の形態としては、ヘッド１４及び、その近傍に形成され、更に、凹部１６の全周に外壁面を有する形態である。
【００３３】
更に、充填用凹部を充填するための上記金型７１のみを用いて歯ブラシを製造することができる。即ち、充填用凹部を充填するための上記金型７１以外の金型を用いなくても歯ブラシの製造ができるので、成形装置の構造が比較的簡単であり、メンテナンス性が良い。
【００３４】
充填材１９は、通常、基板１１と同種の材料（例えば、双方ポリプロピレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレート、不飽和ポリエステル樹脂等）を使用する。尚、歯ブラシとしてはポリプロピレン樹脂が一般的に使用されるが、基板１１とは物性の異なるポリプロピレン樹脂を充填材に使用して、充填時の成形性の向上（充填材の流動性を向上させて低圧充填を可能にすること等）を図ることができる。また、必要により、基板１１のポリプロピレン樹脂とは異なる材料（例えば熱可塑性エラストマー）を充填材に使用して、歯ブラシに弾力を付与したり、着色等を施して、外観に特徴を付与することができる。充填材用の樹脂としては、基板１１に対して接着性のよい樹脂を選択することが好ましいが、前述のいずれの樹脂も充填後の収縮する。よって、充填材１９としての前記の樹脂は、充填材１９と基板１１との接着力を低下させる性質を有すると言える。
【００３５】
そこで、基板１１や用毛束１８との接着力を強化するため、充填材１９は、基板１１や用毛束１８の構成材料と熱接着性や化学的接着性のよい材料を配合すること、基板１１を温めたり金型７１を高温にして熱接着性を高めること、充填材１９自体の注入時の溶融温度を高めることが好ましい。更に、充填材１９の注入圧力は高くする方が、基板１１や用毛束１８との接着力が向上し、かつ外観が良好になる（ヒケが減少する）点から好ましい。但し、注入圧力を高くしすぎると、基板１１と用毛束１８間より充填剤の洩れ（バリ）が発生するので、適正圧力の設定が必要である。その他、接着力の強化方法として、基板１１の表面にコロナ放電処理やプラズマ放電処理を行なった後に充填材１９を注入する方法や、基板１１の表面にプライマー剤を塗布する方法等を用いても良い。
【００３６】
しかるに、第１実施形態では、上述(5)、(6)において、成形装置７０の注入口７２を基板１１の植毛部１６Ａ（背面充填用凹部１６）に連なるハンドル１２寄り側部位に設定する（図７）。基板１１に対する注入口７２の設定範囲は、図７に示す如く、植毛部１６Ａの長手方向中央位置１６Ｃからハンドル１２寄りとなる範囲Ｌ１、より好適には、植毛部１６Ａの中央からネック１３の最も狭巾位置、また、断面積の最も小さい位置までの範囲Ｌ２及びその近傍に定めることが好ましい。
【００３７】
本実施形態によれば以下の作用がある。
成形装置７０の注入口７２から、例えば熱可塑性樹脂からなる基板１１の植毛部１６Ａに注入される充填材１９（例えば、基板１１と同様の熱可塑性樹脂）は、充填末端側で温度、圧力が低下して基板１１との熱接着力が低くなる。充填後の樹脂収縮は、充填圧力が伝達されにくい充填末端部でその程度が大きく、該収縮は、充填材１９と基板１１との接着力低下の要因となる。しかし、注入口７２の近くでは高温度、高圧力が維持され、更に樹脂収縮が小さく、基板１１との熱接着力が高い。
【００３８】
本実施形態では、成形装置７０の注入口７２を基板１１の植毛部１６Ａに連なるハンドル１２寄り側部位に設定したので、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きい、基板１１のハンドル１２寄り側部位で充填材１９との高い熱接着力を確保でき、基板１１と充填材１９の接着部の剥離を予防できる。このため、基板１１に充填材１９を接着した断面の強度を安定維持し、基板１１の折れを生ずることもない。
【００３９】
充填材１９を射出成形で注入するときには、注入口７２（ゲート部）を通過する樹脂が通路径の細いゲート部で剪断発熱を生じて高温となり、樹脂の射出温度（射出シリンダの温度）を徒に高くしなくても、熱接着力も最も必要な上述の基板１１のハンドル１２寄り側部位に有効的に高温樹脂（充填材１９）を注入して充填材１９の接着強度を向上できる。尚、射出シリンダの温度を過度に高くすると、樹脂物性の劣化、変色、炭化物の発生を招いて妥当を欠く。
【００４０】
（第２実施形態）（図１０）
第２実施形態は第１実施形態と同様に、成形装置７０の注入口７２を基板１１の植毛部１６Ａ（背面充填用凹部１６）に連なるハンドル１２寄り側部位に設定するに際し、更に、図１０に示す如く、注入口７２の注入方向を基板１１の植毛部１６Ａの基板面１６Ｂが備える用毛束挿入孔１７から外したことにある。
【００４１】
本実施形態によれば、成形装置７０で高温、高圧の充填材１９を吐出する注入口７２の注入方向を、基板１１に設けた用毛束１８のための用毛束挿入孔１７から外した。従って、注入口７２直下の高温、高圧状態の充填材１９が用毛束挿入孔１７及び溶融固着面１８Ａに伝達することが軽減され、用毛束１８の基部が植設された部分と基板１１間から充填材が洩れることを防止できる。
【００４２】
（第３実施形態）（図１１、図１２）
第３実施形態が第２実施形態と異なる点は、以下の通りである。
▲１▼基板１１における用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲で、充填材１９が充填される背面充填用凹部１６の底部の輪郭におけるハンドル側部（本実施形態では、ハンドル１２寄り側の表面）に丸みＲ３０１（図１１）又はテーパー状の面取りＣ３０２（図１２）を施したものである。
【００４３】
これによれば、充填材１９と基板１１を、例えば熱可塑性のプラスチックにより成形する場合、先にも記載した通り、接着は熱接着であるため、充填温度や、充填圧力の状況、及び、充填後の樹脂収縮により接着力が低下する場合がある。その際、折れに対する主な強度保持は基板１１の形状が重要であり、特に、凹部１６のエッジ部には応力集中が起きる。この対策としてＲ及びテーパー状のＣを配置し、応力集中による折れを防止した。
【００４４】
尚、Ｒ３０１及びＣ３０２については、Ｒを0.2mm以上、Ｃを0.2mm以上（相当形状含む）とすることが好ましく、Ｒを0.3mm以上、Ｃを0.3mm以上（相当形状含む）とすることが更に好ましく、これらのＲ３０１、Ｃ３０２は、可能な範囲で大きくとることが好ましい。Ｒが0.2mmは、丸みＲの半径0.2mmを意味し、Ｃが0.2mmは、45°で面取りされる直交２辺の各１辺の長さが0.2mmであることを意味する。
【００４５】
▲２▼第３実施形態の変形例としては、基板１１における用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲で、充填材１９が充填される背面充填用凹部１６の表面（本実施形態では、ハンドル１２寄り側の表面）にステップ状の段差面３０３を形成し、ハンドル１２が長手方向に対する略平行面１０１、１０２と略直交面１０３、１０４を付与した（図１３）。用毛束挿入孔１７を略平行面１０１に設け、注入口７２の注入方向をネック１３側の略平行面１０２に向け、略直交面１０３は背面充填用凹部１６の外縁の立上り壁１５の内周により形成され、略直交面１０４はネック１３との付根側に形成される。これによれば、基板１１において充填材１９が充填される表面に、ハンドル１２の長手方向に対する略平行面１０１、１０２と略直交面１０３、１０４を付与したから、歯磨き時にハンドル１２を介して作用する繰り返し曲げ応力に対する平行方向と直交方向の双方の接着面を形成するものとなり、充填材１９の接着強度を向上できる。
【００４６】
上記▲１▼、▲２▼において、基板１１の背面充填用凹部１６に設けるＲ３０１、Ｃ３０２及びステップ状の段差面３０３は、凹部１６の一部又は全周に渡って設けても良いが、本実施形態では、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きいハンドル１２寄り側に設けた。この様にハンドル寄りに設けた形態を採用することにより、前記曲げ応力に対し基板１１の強度を向上させ、折れを防止した好ましい形態となる。
【００４７】
（第４実施形態）（図１４）
上記第３実施形態の▲１▼、▲２▼は必要により、一部又は、全部を組み合わせることにより、効果が高まる。第４実施形態を示す図１４は、ステップ状の段差面３０３ＡとＲ（３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ）、Ｃ３０２Ａを組み合わせた事例である。
【００４８】
これにより、ステップ状の段差面３０３Ａで、歯磨き時にハンドル１２を介して作用する繰り返し曲げ応力に対する平行方向と直交方向の双方の接着面の接着強度を向上し、Ｒ（３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ）、Ｃ３０２Ａで各エッジ部における応力集中が起きないようにすることができる。
【００４９】
即ち、この第４実施形態の如く、第３実施形態の▲１▼、▲２▼を必要によりそれらの一部又は全部を互いに組合せることで、更に効果が高まる。
【００５０】
基板１１の背面充填用凹部１６に設けるＲ、Ｃ、ステップ状の段差面等の組合わせ面は、凹部１６の一部又は全周に渡って設けても良いが、本実施形態では、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きいハンドル１２寄り側に設けた。この様にハンドル寄りに設けた形態を採用することにより、前記曲げ応力に対し基板１１の強度を向上させ、折れを防止した好ましい形態である。
【００５１】
（第５実施形態）（図１５、図１６）
第５実施形態が第３実施形態と異なる点は、基板１１の背面充填用凹部１６の外縁の立上り壁１５の高さを充填材１９の充填高さよりも低くし、略平行面１０２を立上り壁１５に接続して形成し、充填材１９は、立上り壁１５の上面と略平行面１０２の上面に沿って、略直交面１０４の高さ分、かさ上げ充填されることにある。
【００５２】
即ち、第５実施形態は、基板１１の背面充填用凹部１６の外縁立上り壁１５に対し、略平行面１０２を形成した。
【００５３】
基板１１に対し、背面充填材１９を充填した場合、収縮が終了した基板１１（図１６（Ａ））に対し、背面充填材１９は充填後収縮し、その結果、ヘッド１４にそりが発生する。この状態では収縮応力がヘッド１４に残留し、背面充填凹部１６の立上り壁１５及びネック１３の立上り壁と充填材１９の接着境界面で、収縮による残留応力により接着力が低下する（図１６（Ｃ））。
【００５４】
特に、用毛束１８の溶融固着面１８Ａ（例えばナイロン（登録商標））との接着性が乏しい樹脂（例えばポリプロピレン）を充填材１９として使用した場合は、溶融固着面１８Ａの接着力は低いと考えられる。従って、収縮の大きい方向Ｘ、Ｙ（図１５（Ｂ）、（Ｃ））の接着力は弱く、これを改善するため本実施形態では、立上り壁１５に対し、略平行面１０２を樹脂収縮方向に対し略平行に設置して接着力の強化を図った。
【００５５】
本件のタイプIIの形態ではタイプIの形態に比べ、充填材１９と金型７１の接触面積が小さく、冷却効率が悪い（基板１１及び溶融固着面１８Ａはプラスチック部材であり、金型に比べ冷却しにくい）（図１６（Ｂ））。従って、充填材１９は充填後の徐冷の際に収縮が大きくなる。これは、比較的大きな収縮性を有するポリプロピレン樹脂では特に顕著である。
【００５６】
略平行面１０２は、充填材１９の収縮の最も大きいＸ方向（背面充填用凹部１６の長手方向）（図１５）と略平行な方向に設けることが好ましいが、Ｙ方向（前記長手方向に略直交する方向）にも設置しても良い。最も好ましくは、立上り壁１５の全周に形成する形態である。
【００５７】
尚、前記略平行面１０２を立上り壁１５の一部分に形成する場合は、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きいハンドル１２寄り側（ネック１３側）に設けることで、前記曲げ応力による接着力低下を抑制し、基板１１の折れを防止することができる。
【００５８】
この第５実施形態の略平行面１０２は水平な面のみならず、テーパー面やＲ面、曲面を組み合わせてた形態でも良い。また、第１〜第４実施形態を適宜組合わせて構成することができる。
【００５９】
（第６実施形態）（図１７）
第６実施形態が、第２実施形態と異なる点は、基板１１の背面充填用凹部１６における用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲で、充填材１９が充填される表面、本実施形態では、ハンドル１２寄り側の立上り壁１５の内周に、凹凸面１２１を設けた。凹凸面１２１は、立上り壁１５の内周における凹部１６の深さの全域に渡って設けても良く（図１７（Ｂ））、立上り壁１５の内周における凹部１６の深さの途中にまで設けるものでも良い（図１７（Ｃ））。凹凸面１２１は、背面充填用凹部１６の基板面１６Ｂに設けることもできる。
【００６０】
本実施形態によれば、基板１１において充填材１９が充填される表面に凹凸面１２１を付与したから、基板１１と充填材１９の接着部の面積を増やし、充填材１９の接着強度を向上できる。また、充填材１９が基板１１の表面を流れるとき、充填材１９の高温樹脂がの表面に付与されている凸部の先端を溶かして接着強度を向上する（複数の凸部が有効となる）。尚、凹凸面は基板１１の表面を荒らす微小な凹凸面でも効果がある。
【００６１】
基板１１の背面充填用凹部１６に設ける凹凸面１２１は、凹部１６の一部又は全周に渡って設けても良いが、本実施形態では、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きいハンドル１２寄り側に設けた。この様にハンドル寄りに設けた形態を採用することにより、基板１１と充填材１９の接着強度を向上でき、前記曲げ応力に対し、折れを防止した好ましい形態となる。
【００６２】
（第７実施形態）（図１８）
第７実施形態が第６実施形態と異なる点は、植毛用基板１１の背面充填用凹部１６における用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲で、充填材１９が充填される表面であって、ハンドル１２とネック１３の付根部に、凹凸面１３１を設けたことである。
【００６３】
（第８実施形態）（図１９）
第８実施形態が第６実施形態と異なる点は、基板１１の背面充填用凹部１６における用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲で、充填材１９が充填される表面であって、ハンドル１２とネック１３の付根部に、基板１１を貫通する貫通孔１４１を設け、貫通孔１４１の入側（基板１１の背面側）の直径を小径部１４１Ａ、貫通孔１４１の出側（基板１１の正面側）の直径を大径部１４１Ｂとし、小径部１４１Ａを背面充填用凹部１６と連通溝１４２により連通した。
【００６４】
本実施形態によれば、基板１１において充填材１９が充填される表面に付与される凹凸形状の応用例として、基板１１を貫通する貫通孔１４１を設け、貫通孔１４１の出側径を該貫通孔１４１の入側径より大なるものとしてあり、貫通孔１４１の出側径内にて成形せしめられる充填材１９の塊（大径部１４１Ｂ）がその外れ止めとなり、充填材１９の接着強度を向上できる。
【００６５】
尚、本発明の基板１１は、基板１１の幅方向で両側の立上り壁１５が挟む基板面１６Ｂの全幅（充填幅）を、その幅方向で用毛束挿入孔１７が設けられる全幅（植毛幅）より大きく（例えば幅方向の片側で１個の用毛束挿入孔１７の直径分以上大きく）設定するものとし、結果として、基板１１と充填材１９の接着部の面積を増やし、充填材１９の接着強度を向上できる。
【００６６】
また、本発明の充填装置８０は、ホットメルト接着剤等のためのアプリケータ（エアポンプ式、ギヤポンプ式又はスクリューポンプ式等）であっても良い。
【００６７】
また、本発明のブラシの製造方法は、基板の正面側に設けた正面充填用凹部内に用毛束の基部を配置し、成形装置の注入口から吐出される充填材をこの正面充填用凹部に注入するもの、具体的には、歯ブラシの基板に用毛束を植毛するブラシの製造方法であって、用毛束を用毛束保持治具の用毛束整形孔に植設し、用毛束保持治具の用毛束整形孔から出ている用毛束の基部まわりを基板の正面充填用凹部が囲むように該基板を据付け、基板と用毛束保持治具を成形装置に位置決めし、基板と用毛束保持治具が用毛束の基部まわりに形成する空間（正面充填用凹部の空間）にホットメルト接着剤を注入して接着し、基板に用毛束を固定化するものにも適用できる。
【００６８】
【発明の効果】
平線を使わない植毛方法のうち、成形したプラスチック板（基板）を使用するタイプIIの植毛方法において、基板とハンドル部を形成する２次充填材との接合面部分の接着力が改良され、歯ブラシを使用する際の充分な強度を確保することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１実施形態の基板とその成形用金型を示す模式図である。
【図２】図２は基板の要部を示す模式図である。
【図３】図３は用毛束保持治具と用毛束植設装置を示す模式図である。
【図４】図４は用毛束端面の溶融装置を示す模式図である。
【図５】図５は用毛束の溶融固着面形成状態を示す模式図である。
【図６】図６は成形装置への基板の位置決め状態を示す模式図である。
【図７】図７は金型と基板が接した状態を示す模式図である。
【図８】図８は成形装置による充填材の注入状態を示す模式図である。
【図９】図９は歯ブラシを用毛束保持治具から外した状態を示す模式図である。
【図１０】図１０は第２実施形態の基板の用毛束挿入孔と成形装置の注入口の配置を示す模式図である。
【図１１】図１１は第３実施形態の基板を示す模式図である。
【図１２】図１２は第３実施形態の基板の変形例を示す模式図である。
【図１３】図１３は第３実施形態の基板の変形例を示す模式図である。
【図１４】図１４は第４実施形態の基板を示す模式図である。
【図１５】図１５は第５実施形態の基板を示す模式図である。
【図１６】図１６は第５実施形態における充填材の充填状態を示す模式図である。
【図１７】図１７は第６実施形態の基板を示す模式図である。
【図１８】図１８は第７実施形態の基板を示す模式図である。
【図１９】図１９は第８実施形態の基板を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ 歯ブラシ
１１ 基板
１２ ハンドル
１３ ネック
１４ ヘッド
１５ 立上り壁
１６ 背面充填用凹部
１６Ａ 植毛部
１６Ｂ 基板面
１７ 用毛束挿入孔
１８ 用毛束
１８Ａ 溶融固着面（基部）
１９ 充填材
２０ 基板成形用金型
３０ 用毛束保持治具
３１ 基板の据付部
３２ 用毛束整形孔
４０ スリーブ
５０ 用毛束植設装置
５１ 押出ピン
６０ 溶融装置
７０ 成形装置
７１ 金型
７２ 注入口（ゲート）
８０ 充填装置
１０１、１０２ 略平行面
１０３、１０４ 略直交面
１１２ テーパー面
１２１、１３１ 凹凸面
１４１ 貫通孔
１４１Ａ 小径部
１４１Ｂ 大径部
２００ 搬送装置
２０１ 位置決め機構
３０１ Ｒ面
３０２ テーパー面
３０３ 段差面
【発明の属する技術分野】
本発明は歯ブラシの製造方法及びその製造方法で製造した歯ブラシに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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束を用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、歯ブラシの植毛部分の厚みを薄くできない、斜め植毛が難しい等の不都合がある。一方、平線を用いない方法としては、次の３つの方法があり、使用目的により使い分けられているのが実情である。
【０００３】
(1) タイプＩ（例えば、特公平6-16725、USP4635313）
用毛束挿入孔を有する成形用金型（キャビティ）の用毛束挿入孔に用毛束を挿入し、用毛束基部にプラスチック材料を充填し、歯ブラシのハンドル部を一体的に製造する方法である。この方法は、ハンドル部の形成と用毛束の固定を同一工程で製造することができるが、構成上、成形圧を上げた際には金型（キャビティ）の用毛束挿入孔と用毛束の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（例えば、USP5458400、特開平9-182632）
予め成形された多数の用毛束挿入孔を有する基板に用毛束を植設し、この用毛束が植設された基板を金型に入れ、基板の開口部をプラスチック部材で充填する方法。この方法は、基板を成形する工程が増えるものの、一旦、基板に用毛束を植設してあり、基板と用毛束の密着部が存在し、その後にプラスチック部材で充填する方法であるため、タイプＩに比べ基板と用毛束の間からの充填材の洩れは発生し難い。
【０００５】
(3) タイプIII（例えば、特公平6-46962）
用毛束挿入孔を有する基板の用毛束挿入孔部と用毛束基部の双方を加熱後密着させ、該基板に用毛束をかしめる方法。この方法は、用毛束の固定に関して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】
上記タイプＩ〜タイプIIIの３つの方法いずれにおいても、歯ブラシのヘッド部を薄くした場合に、ヘッド部の強度を確保する必要がある。特に、タイプIIにおいては基板を形成した後に、基板の開口部を充填材で充填するため、それらの接着強度を充分に確保する必要がある。これが不充分であると、充填された充填材の収縮により基板と該充填材間の接着力が低下し、歯磨き時の繰り返し曲げ応力で基板と充填材の接着部が剥離して、基板側の強度が低減し、基板に折れを生ずるという不具合が発生する場合がある。折れた基板は口腔内を損傷させる可能性があり、基板の折れは、歯ブラシとしては致命的欠陥である。
【０００７】
本発明は、タイプIIの方法で接着強度を増すことが最大の特徴点であり、更に、基板に用毛束が植設されているため、用毛束を固定する充填剤の充填時に基板と用毛束間より充填剤の洩れ（バリ）が発生しにくいというタイプIIの有利な点を生かした上で歯磨き時の基板の折れを防止した、品質上優れた歯ブラシを製作することを課題とした。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ハンドルの先端側に設けられる基板の植毛部に用毛束の基部を配置し、用毛束を配置した基板を成形装置に位置決めし、成形装置の注入口から吐出される充填材を基板の植毛部に配置した用毛束の基部周囲に注入して接着し、基板に用毛束を固定化する歯ブラシの製造方法であって、成形装置の注入口を基板の植毛部に連なるハンドル寄り側部位に設定したものである。
【０００９】
上記歯ブラシの製造方法によれば、▲１▼成形装置の注入口を歯磨きの繰り返し曲げ応力が集中し易い、歯ブラシの植毛部に連なるハンドル寄り側の部位に設置し、注入口直下の高温・高圧で、基板と２次充填材との接着力を強固なものとして歯ブラシの強度を保持することができる。
【００１０】
▲２▼上記▲１▼の接着効果を更に高めるため、充填材が充填される基板の表面に接着部面積増加のための凹凸部を付与する。
【００１１】
また、同様の効果を得るため、充填用凹部の立上り壁面の少なくとも一部（好ましくはネック部近傍）に前述の充填材の収縮の大きい方向（通常は、植毛部の長手方向）に平行な面を付与する。
【００１２】
更に、▲３▼接着力低下時に、基板又は背面充填材単体の強度を保持可能にするため、背面充填用凹部のエッジ部に応力集中を避けるＲ、テーパー、又はステップ状の段差面を施す。
【００１３】
尚、本明細書で「基板の背面」の文言は、歯ブラシ製品になった際の基板において用毛束が突き出る側と反対側の面を言う。
【００１４】
また、請求項４の「Ｒ面」とは、端面がエッジを有さずを丸め処理をされた状態になったものを言い、略Ｒ形状の丸め処理も含まれる。第３実施形態〜第５実施形態の説明において、使用される記号「Ｒ３０１、Ｒ（３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ）」の中の「Ｒ」は同じ意味の使用である。また、「Ｃ」はテーパー状の面取り処理を言い、第３実施形態〜第５実施形態で使用される記号「Ｃ３０２、Ｃ３０２Ａ、Ｃ３０２Ｂ、Ｃ３０２Ｃ」における冒頭の「Ｃ」の文字も同じ意味の使用である。
【００１５】
「ハンドルの長手方向」とは、歯ブラシ製品になった際の基板からハンドルが延び出ている方向を言う。図１では、紙面上でハンドルの長い部分の方向である。
【００１６】
本発明に係わる「成形装置」は、充填材を吐出させるための充填機を意味するか、又は該充填機に金型等の他の部材を組み合わせた装置を意味する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）（図１〜図９）
歯ブラシの製造方法と製造装置の好ましい構成を示せば以下の通りである。
(1)歯ブラシ１０の基板１１を、図１の基板成形用金型２０（上型２１と下型２２）により成形する。本実施形態において、基板１１は、ハンドル１２にネック１３を介して一体成形されたヘッド１４により構成される。
【００１８】
ヘッド１４は、図２に示す如く、背面側の外縁に設けた立上り壁１５により囲まれる背面充填用凹部１６を備え、この背面充填用凹部１６の範囲内に定めた植毛部１６Ａの基板面１６Ｂに多数の用毛束挿入孔１７を貫通形成し、各用毛束挿入孔１７に用毛束１８を植毛可能とする。
【００１９】
基板１１は、ハンドル１２（ネック１３）に一体成形されたヘッド１４により構成され、後述するヘッド１４への植毛工程後に、ヘッド１４の背面充填用凹部１６に背面充填材１９を２次充填するものである。但し、植毛用基板１１は、ヘッド１４のみからなるものでも良く、ヘッド１４への植毛工程後に、ヘッド１４の背面充填用凹部１６のための背面充填材とハンドル１２（ネック１３）のための成形材を一体で２次充填しても良い。
【００２０】
基板１１は、ヘッド１４の外縁の全周に連続する立上り壁１５を設けたから、背面充填用凹部１６への背面充填材１９の接着面積が広くなり、接着性が良く、ヘッド１４の曲げ強度も強化できる。但し、基板１１は、ヘッド１４の外縁の一部にだけ立上り壁１５を備え、又は立上り壁１５を備えないものでも良い。
【００２１】
基板１１を構成する樹脂としては、ポリプロピレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、不飽和ポリエステル等のいずれを採用しても良く、歯ブラシ１０の必要強度と耐久性等の特性を確保できれば良く、また、基板１１を成形する際に、成形可能な流動特性と熱安定性等を備えたものであれば良い。用毛束１８のブリッスルとしては、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート等を採用できる。
【００２２】
(2)用毛束保持治具３０に基板１１を据付ける。用毛束保持治具３０は、図３に示す如く、基板１１の据付部３１と、据付部３１に据付けられる基板１１の用毛束挿入孔１７に連なる用毛束整形孔３２を備える。
【００２３】
尚、用毛束保持治具３０の材質については、金属（鉄、アルミ）の他、プラスチック、又は金属とプラスチックの複合体で構成しても良い。プラスチックとしては、テトラフルオロエチレン等が好ましく、このプラスチックは滑り性が良いため用毛束の挿入効率及び品質が高まる。また、金属材料にテトラフルオロエチレン等をコーティングすれば、滑り性と耐久性の双方を確保できるので好ましい。
【００２４】
用毛束保持治具３０は、用毛束整形孔３２の孔底面を、用毛束１８の先端部に付与すべき形状に設定してある。後述する押出しピン５１の先端形状を、用毛束整形孔３２の孔底面形状とほぼ同形状（嵌合し合う形状）とすることで、用毛束１８の先端部の整形性を向上できる。
【００２５】
(3)用毛束１８を収容するスリーブ４０により用毛束１８をピッキングする（図３）。そして、用毛束植設装置５０により、スリーブ４０に収容されている用毛束１８を押出しピン５１により押出し、用毛束１８を用毛束保持治具３０に据付けられている基板１１の用毛束挿入孔１７から用毛束保持治具３０の用毛束整形孔３２に植設し、用毛束１８の基部を基板１１の用毛束挿入孔１７に植設し、用毛束１８の先端部を用毛束整形孔３２の孔底面に押し当て整形する（図３）。
【００２６】
(4)用毛束端面溶融装置６０により、図４に示す如く、基板１１の背面側に用毛束挿入孔１７から出ている用毛束１８の基部端面を溶融又は溶融プレスし、基板１１の背面側に用毛束挿入孔１７を塞ぐ帯状（シート状）の溶融固着面１８Ａ（図５）を形成する。用毛束１８の溶融固着面１８Ａは相隣るもの同士が連続して上述の如くに帯状をなすものに限らず、各個別に塊状をなすものでも良い。
用毛束端面溶融装置６０としては、発熱体の他、超音波振動体を用いても良い。
【００２７】
(5)用毛束１８を植設した基板１１と用毛束保持治具３０を搬送装置２００にて成形装置７０内の位置決め機構２０１まで搬送し、位置決めする（図６）。
【００２８】
(6)充填装置８０により、成形装置７０の金型７１の注入口７２（ゲート）から吐出される背面充填材１９を、金型７１が基板１１の背面充填用凹部１６における背面側の、用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲に形成する空間（背面充填用凹部１６の空間）に注入して接着し、基板１１に用毛束１８を固定化する（図７、図８）。
【００２９】
(7)充填材１９の固化後、金型７１を開いて歯ブラシ１０及び用毛束保持治具３０を取出し（図９）、歯ブラシ１０を用毛束保持治具３０から外す（図９）。
【００３０】
尚、上記成形装置７０（図６〜図９）では、成形装置として縦型のものを用い、位置決め機構２０１で、基板１１を配置した用毛束保持治具３０を位置決めし、ヘッド１４の背面充填用凹部１６に背面充填材１９を射出成形する実施例を示しているが、用毛束保持治具３０を順次成形装置７０内に搬送すれば効率良く連続成形が可能である。また、必要により横型成形装置を採用しても良い。
【００３１】
また、上記実施例では、ヘッド１４に形成した背面充填用凹部１６に２次充填材を充填する基板１１を例示しているが、ヘッド１４のみへの背面充填であるから、充填量が少量で済み、更に、ほぼ同肉厚部の凹部１６への２次充填材の充填であるため、ハンドル１３等の形状に左右されず成形条件（充填圧力、温度、充填速度等の条件）を設定できる。これに対し、例えば、ヘッド部とハンドル部の一部を充填（２次充填）する方式では、ヘッド部以外にもハンドル部の形状に対応した成形条件が必要である。両方の形態を比較すると、本形態の方が、ヘッド１４に適した成形条件を設定できるので品質が安定すると言える。
【００３２】
また、ヘッド１４の凹部１６の形態が全周に外壁面を有する形態になっているため、凹部１６が形成されたヘッド１４からの充填材洩れを確実に防止しながら、充填材接着に必要な充填圧力を精度よくかけることができる。従って、基板１１はヘッド１４に凹部１６を形成している。尚、より好ましい凹部１６の形態としては、ヘッド１４及び、その近傍に形成され、更に、凹部１６の全周に外壁面を有する形態である。
【００３３】
更に、充填用凹部を充填するための上記金型７１のみを用いて歯ブラシを製造することができる。即ち、充填用凹部を充填するための上記金型７１以外の金型を用いなくても歯ブラシの製造ができるので、成形装置の構造が比較的簡単であり、メンテナンス性が良い。
【００３４】
充填材１９は、通常、基板１１と同種の材料（例えば、双方ポリプロピレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレート、不飽和ポリエステル樹脂等）を使用する。尚、歯ブラシとしてはポリプロピレン樹脂が一般的に使用されるが、基板１１とは物性の異なるポリプロピレン樹脂を充填材に使用して、充填時の成形性の向上（充填材の流動性を向上させて低圧充填を可能にすること等）を図ることができる。また、必要により、基板１１のポリプロピレン樹脂とは異なる材料（例えば熱可塑性エラストマー）を充填材に使用して、歯ブラシに弾力を付与したり、着色等を施して、外観に特徴を付与することができる。充填材用の樹脂としては、基板１１に対して接着性のよい樹脂を選択することが好ましいが、前述のいずれの樹脂も充填後の収縮する。よって、充填材１９としての前記の樹脂は、充填材１９と基板１１との接着力を低下させる性質を有すると言える。
【００３５】
そこで、基板１１や用毛束１８との接着力を強化するため、充填材１９は、基板１１や用毛束１８の構成材料と熱接着性や化学的接着性のよい材料を配合すること、基板１１を温めたり金型７１を高温にして熱接着性を高めること、充填材１９自体の注入時の溶融温度を高めることが好ましい。更に、充填材１９の注入圧力は高くする方が、基板１１や用毛束１８との接着力が向上し、かつ外観が良好になる（ヒケが減少する）点から好ましい。但し、注入圧力を高くしすぎると、基板１１と用毛束１８間より充填剤の洩れ（バリ）が発生するので、適正圧力の設定が必要である。その他、接着力の強化方法として、基板１１の表面にコロナ放電処理やプラズマ放電処理を行なった後に充填材１９を注入する方法や、基板１１の表面にプライマー剤を塗布する方法等を用いても良い。
【００３６】
しかるに、第１実施形態では、上述(5)、(6)において、成形装置７０の注入口７２を基板１１の植毛部１６Ａ（背面充填用凹部１６）に連なるハンドル１２寄り側部位に設定する（図７）。基板１１に対する注入口７２の設定範囲は、図７に示す如く、植毛部１６Ａの長手方向中央位置１６Ｃからハンドル１２寄りとなる範囲Ｌ１、より好適には、植毛部１６Ａの中央からネック１３の最も狭巾位置、また、断面積の最も小さい位置までの範囲Ｌ２及びその近傍に定めることが好ましい。
【００３７】
本実施形態によれば以下の作用がある。
成形装置７０の注入口７２から、例えば熱可塑性樹脂からなる基板１１の植毛部１６Ａに注入される充填材１９（例えば、基板１１と同様の熱可塑性樹脂）は、充填末端側で温度、圧力が低下して基板１１との熱接着力が低くなる。充填後の樹脂収縮は、充填圧力が伝達されにくい充填末端部でその程度が大きく、該収縮は、充填材１９と基板１１との接着力低下の要因となる。しかし、注入口７２の近くでは高温度、高圧力が維持され、更に樹脂収縮が小さく、基板１１との熱接着力が高い。
【００３８】
本実施形態では、成形装置７０の注入口７２を基板１１の植毛部１６Ａに連なるハンドル１２寄り側部位に設定したので、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きい、基板１１のハンドル１２寄り側部位で充填材１９との高い熱接着力を確保でき、基板１１と充填材１９の接着部の剥離を予防できる。このため、基板１１に充填材１９を接着した断面の強度を安定維持し、基板１１の折れを生ずることもない。
【００３９】
充填材１９を射出成形で注入するときには、注入口７２（ゲート部）を通過する樹脂が通路径の細いゲート部で剪断発熱を生じて高温となり、樹脂の射出温度（射出シリンダの温度）を徒に高くしなくても、熱接着力も最も必要な上述の基板１１のハンドル１２寄り側部位に有効的に高温樹脂（充填材１９）を注入して充填材１９の接着強度を向上できる。尚、射出シリンダの温度を過度に高くすると、樹脂物性の劣化、変色、炭化物の発生を招いて妥当を欠く。
【００４０】
（第２実施形態）（図１０）
第２実施形態は第１実施形態と同様に、成形装置７０の注入口７２を基板１１の植毛部１６Ａ（背面充填用凹部１６）に連なるハンドル１２寄り側部位に設定するに際し、更に、図１０に示す如く、注入口７２の注入方向を基板１１の植毛部１６Ａの基板面１６Ｂが備える用毛束挿入孔１７から外したことにある。
【００４１】
本実施形態によれば、成形装置７０で高温、高圧の充填材１９を吐出する注入口７２の注入方向を、基板１１に設けた用毛束１８のための用毛束挿入孔１７から外した。従って、注入口７２直下の高温、高圧状態の充填材１９が用毛束挿入孔１７及び溶融固着面１８Ａに伝達することが軽減され、用毛束１８の基部が植設された部分と基板１１間から充填材が洩れることを防止できる。
【００４２】
（第３実施形態）（図１１、図１２）
第３実施形態が第２実施形態と異なる点は、以下の通りである。
▲１▼基板１１における用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲で、充填材１９が充填される背面充填用凹部１６の底部の輪郭におけるハンドル側部（本実施形態では、ハンドル１２寄り側の表面）に丸みＲ３０１（図１１）又はテーパー状の面取りＣ３０２（図１２）を施したものである。
【００４３】
これによれば、充填材１９と基板１１を、例えば熱可塑性のプラスチックにより成形する場合、先にも記載した通り、接着は熱接着であるため、充填温度や、充填圧力の状況、及び、充填後の樹脂収縮により接着力が低下する場合がある。その際、折れに対する主な強度保持は基板１１の形状が重要であり、特に、凹部１６のエッジ部には応力集中が起きる。この対策としてＲ及びテーパー状のＣを配置し、応力集中による折れを防止した。
【００４４】
尚、Ｒ３０１及びＣ３０２については、Ｒを0.2mm以上、Ｃを0.2mm以上（相当形状含む）とすることが好ましく、Ｒを0.3mm以上、Ｃを0.3mm以上（相当形状含む）とすることが更に好ましく、これらのＲ３０１、Ｃ３０２は、可能な範囲で大きくとることが好ましい。Ｒが0.2mmは、丸みＲの半径0.2mmを意味し、Ｃが0.2mmは、45°で面取りされる直交２辺の各１辺の長さが0.2mmであることを意味する。
【００４５】
▲２▼第３実施形態の変形例としては、基板１１における用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲で、充填材１９が充填される背面充填用凹部１６の表面（本実施形態では、ハンドル１２寄り側の表面）にステップ状の段差面３０３を形成し、ハンドル１２が長手方向に対する略平行面１０１、１０２と略直交面１０３、１０４を付与した（図１３）。用毛束挿入孔１７を略平行面１０１に設け、注入口７２の注入方向をネック１３側の略平行面１０２に向け、略直交面１０３は背面充填用凹部１６の外縁の立上り壁１５の内周により形成され、略直交面１０４はネック１３との付根側に形成される。これによれば、基板１１において充填材１９が充填される表面に、ハンドル１２の長手方向に対する略平行面１０１、１０２と略直交面１０３、１０４を付与したから、歯磨き時にハンドル１２を介して作用する繰り返し曲げ応力に対する平行方向と直交方向の双方の接着面を形成するものとなり、充填材１９の接着強度を向上できる。
【００４６】
上記▲１▼、▲２▼において、基板１１の背面充填用凹部１６に設けるＲ３０１、Ｃ３０２及びステップ状の段差面３０３は、凹部１６の一部又は全周に渡って設けても良いが、本実施形態では、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きいハンドル１２寄り側に設けた。この様にハンドル寄りに設けた形態を採用することにより、前記曲げ応力に対し基板１１の強度を向上させ、折れを防止した好ましい形態となる。
【００４７】
（第４実施形態）（図１４）
上記第３実施形態の▲１▼、▲２▼は必要により、一部又は、全部を組み合わせることにより、効果が高まる。第４実施形態を示す図１４は、ステップ状の段差面３０３ＡとＲ（３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ）、Ｃ３０２Ａを組み合わせた事例である。
【００４８】
これにより、ステップ状の段差面３０３Ａで、歯磨き時にハンドル１２を介して作用する繰り返し曲げ応力に対する平行方向と直交方向の双方の接着面の接着強度を向上し、Ｒ（３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ）、Ｃ３０２Ａで各エッジ部における応力集中が起きないようにすることができる。
【００４９】
即ち、この第４実施形態の如く、第３実施形態の▲１▼、▲２▼を必要によりそれらの一部又は全部を互いに組合せることで、更に効果が高まる。
【００５０】
基板１１の背面充填用凹部１６に設けるＲ、Ｃ、ステップ状の段差面等の組合わせ面は、凹部１６の一部又は全周に渡って設けても良いが、本実施形態では、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きいハンドル１２寄り側に設けた。この様にハンドル寄りに設けた形態を採用することにより、前記曲げ応力に対し基板１１の強度を向上させ、折れを防止した好ましい形態である。
【００５１】
（第５実施形態）（図１５、図１６）
第５実施形態が第３実施形態と異なる点は、基板１１の背面充填用凹部１６の外縁の立上り壁１５の高さを充填材１９の充填高さよりも低くし、略平行面１０２を立上り壁１５に接続して形成し、充填材１９は、立上り壁１５の上面と略平行面１０２の上面に沿って、略直交面１０４の高さ分、かさ上げ充填されることにある。
【００５２】
即ち、第５実施形態は、基板１１の背面充填用凹部１６の外縁立上り壁１５に対し、略平行面１０２を形成した。
【００５３】
基板１１に対し、背面充填材１９を充填した場合、収縮が終了した基板１１（図１６（Ａ））に対し、背面充填材１９は充填後収縮し、その結果、ヘッド１４にそりが発生する。この状態では収縮応力がヘッド１４に残留し、背面充填凹部１６の立上り壁１５及びネック１３の立上り壁と充填材１９の接着境界面で、収縮による残留応力により接着力が低下する（図１６（Ｃ））。
【００５４】
特に、用毛束１８の溶融固着面１８Ａ（例えばナイロン（登録商標））との接着性が乏しい樹脂（例えばポリプロピレン）を充填材１９として使用した場合は、溶融固着面１８Ａの接着力は低いと考えられる。従って、収縮の大きい方向Ｘ、Ｙ（図１５（Ｂ）、（Ｃ））の接着力は弱く、これを改善するため本実施形態では、立上り壁１５に対し、略平行面１０２を樹脂収縮方向に対し略平行に設置して接着力の強化を図った。
【００５５】
本件のタイプIIの形態ではタイプIの形態に比べ、充填材１９と金型７１の接触面積が小さく、冷却効率が悪い（基板１１及び溶融固着面１８Ａはプラスチック部材であり、金型に比べ冷却しにくい）（図１６（Ｂ））。従って、充填材１９は充填後の徐冷の際に収縮が大きくなる。これは、比較的大きな収縮性を有するポリプロピレン樹脂では特に顕著である。
【００５６】
略平行面１０２は、充填材１９の収縮の最も大きいＸ方向（背面充填用凹部１６の長手方向）（図１５）と略平行な方向に設けることが好ましいが、Ｙ方向（前記長手方向に略直交する方向）にも設置しても良い。最も好ましくは、立上り壁１５の全周に形成する形態である。
【００５７】
尚、前記略平行面１０２を立上り壁１５の一部分に形成する場合は、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きいハンドル１２寄り側（ネック１３側）に設けることで、前記曲げ応力による接着力低下を抑制し、基板１１の折れを防止することができる。
【００５８】
この第５実施形態の略平行面１０２は水平な面のみならず、テーパー面やＲ面、曲面を組み合わせてた形態でも良い。また、第１〜第４実施形態を適宜組合わせて構成することができる。
【００５９】
（第６実施形態）（図１７）
第６実施形態が、第２実施形態と異なる点は、基板１１の背面充填用凹部１６における用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲で、充填材１９が充填される表面、本実施形態では、ハンドル１２寄り側の立上り壁１５の内周に、凹凸面１２１を設けた。凹凸面１２１は、立上り壁１５の内周における凹部１６の深さの全域に渡って設けても良く（図１７（Ｂ））、立上り壁１５の内周における凹部１６の深さの途中にまで設けるものでも良い（図１７（Ｃ））。凹凸面１２１は、背面充填用凹部１６の基板面１６Ｂに設けることもできる。
【００６０】
本実施形態によれば、基板１１において充填材１９が充填される表面に凹凸面１２１を付与したから、基板１１と充填材１９の接着部の面積を増やし、充填材１９の接着強度を向上できる。また、充填材１９が基板１１の表面を流れるとき、充填材１９の高温樹脂がの表面に付与されている凸部の先端を溶かして接着強度を向上する（複数の凸部が有効となる）。尚、凹凸面は基板１１の表面を荒らす微小な凹凸面でも効果がある。
【００６１】
基板１１の背面充填用凹部１６に設ける凹凸面１２１は、凹部１６の一部又は全周に渡って設けても良いが、本実施形態では、歯磨き時の繰り返し曲げ応力が特に大きいハンドル１２寄り側に設けた。この様にハンドル寄りに設けた形態を採用することにより、基板１１と充填材１９の接着強度を向上でき、前記曲げ応力に対し、折れを防止した好ましい形態となる。
【００６２】
（第７実施形態）（図１８）
第７実施形態が第６実施形態と異なる点は、植毛用基板１１の背面充填用凹部１６における用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲で、充填材１９が充填される表面であって、ハンドル１２とネック１３の付根部に、凹凸面１３１を設けたことである。
【００６３】
（第８実施形態）（図１９）
第８実施形態が第６実施形態と異なる点は、基板１１の背面充填用凹部１６における用毛束１８の基部（溶融固着面１８Ａ）周囲で、充填材１９が充填される表面であって、ハンドル１２とネック１３の付根部に、基板１１を貫通する貫通孔１４１を設け、貫通孔１４１の入側（基板１１の背面側）の直径を小径部１４１Ａ、貫通孔１４１の出側（基板１１の正面側）の直径を大径部１４１Ｂとし、小径部１４１Ａを背面充填用凹部１６と連通溝１４２により連通した。
【００６４】
本実施形態によれば、基板１１において充填材１９が充填される表面に付与される凹凸形状の応用例として、基板１１を貫通する貫通孔１４１を設け、貫通孔１４１の出側径を該貫通孔１４１の入側径より大なるものとしてあり、貫通孔１４１の出側径内にて成形せしめられる充填材１９の塊（大径部１４１Ｂ）がその外れ止めとなり、充填材１９の接着強度を向上できる。
【００６５】
尚、本発明の基板１１は、基板１１の幅方向で両側の立上り壁１５が挟む基板面１６Ｂの全幅（充填幅）を、その幅方向で用毛束挿入孔１７が設けられる全幅（植毛幅）より大きく（例えば幅方向の片側で１個の用毛束挿入孔１７の直径分以上大きく）設定するものとし、結果として、基板１１と充填材１９の接着部の面積を増やし、充填材１９の接着強度を向上できる。
【００６６】
また、本発明の充填装置８０は、ホットメルト接着剤等のためのアプリケータ（エアポンプ式、ギヤポンプ式又はスクリューポンプ式等）であっても良い。
【００６７】
また、本発明のブラシの製造方法は、基板の正面側に設けた正面充填用凹部内に用毛束の基部を配置し、成形装置の注入口から吐出される充填材をこの正面充填用凹部に注入するもの、具体的には、歯ブラシの基板に用毛束を植毛するブラシの製造方法であって、用毛束を用毛束保持治具の用毛束整形孔に植設し、用毛束保持治具の用毛束整形孔から出ている用毛束の基部まわりを基板の正面充填用凹部が囲むように該基板を据付け、基板と用毛束保持治具を成形装置に位置決めし、基板と用毛束保持治具が用毛束の基部まわりに形成する空間（正面充填用凹部の空間）にホットメルト接着剤を注入して接着し、基板に用毛束を固定化するものにも適用できる。
【００６８】
【発明の効果】
平線を使わない植毛方法のうち、成形したプラスチック板（基板）を使用するタイプIIの植毛方法において、基板とハンドル部を形成する２次充填材との接合面部分の接着力が改良され、歯ブラシを使用する際の充分な強度を確保することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１実施形態の基板とその成形用金型を示す模式図である。
【図２】図２は基板の要部を示す模式図である。
【図３】図３は用毛束保持治具と用毛束植設装置を示す模式図である。
【図４】図４は用毛束端面の溶融装置を示す模式図である。
【図５】図５は用毛束の溶融固着面形成状態を示す模式図である。
【図６】図６は成形装置への基板の位置決め状態を示す模式図である。
【図７】図７は金型と基板が接した状態を示す模式図である。
【図８】図８は成形装置による充填材の注入状態を示す模式図である。
【図９】図９は歯ブラシを用毛束保持治具から外した状態を示す模式図である。
【図１０】図１０は第２実施形態の基板の用毛束挿入孔と成形装置の注入口の配置を示す模式図である。
【図１１】図１１は第３実施形態の基板を示す模式図である。
【図１２】図１２は第３実施形態の基板の変形例を示す模式図である。
【図１３】図１３は第３実施形態の基板の変形例を示す模式図である。
【図１４】図１４は第４実施形態の基板を示す模式図である。
【図１５】図１５は第５実施形態の基板を示す模式図である。
【図１６】図１６は第５実施形態における充填材の充填状態を示す模式図である。
【図１７】図１７は第６実施形態の基板を示す模式図である。
【図１８】図１８は第７実施形態の基板を示す模式図である。
【図１９】図１９は第８実施形態の基板を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ 歯ブラシ
１１ 基板
１２ ハンドル
１３ ネック
１４ ヘッド
１５ 立上り壁
１６ 背面充填用凹部
１６Ａ 植毛部
１６Ｂ 基板面
１７ 用毛束挿入孔
１８ 用毛束
１８Ａ 溶融固着面（基部）
１９ 充填材
２０ 基板成形用金型
３０ 用毛束保持治具
３１ 基板の据付部
３２ 用毛束整形孔
４０ スリーブ
５０ 用毛束植設装置
５１ 押出ピン
６０ 溶融装置
７０ 成形装置
７１ 金型
７２ 注入口（ゲート）
８０ 充填装置
１０１、１０２ 略平行面
１０３、１０４ 略直交面
１１２ テーパー面
１２１、１３１ 凹凸面
１４１ 貫通孔
１４１Ａ 小径部
１４１Ｂ 大径部
２００ 搬送装置
２０１ 位置決め機構
３０１ Ｒ面
３０２ テーパー面
３０３ 段差面
Claims (6)
- ハンドルの先端側に設けられる基板の植毛部に用毛束の基部を配置し、用毛束を配置した基板を成形装置に位置決めし、成形装置の注入口から吐出される充填材を基板の植毛部に配置した用毛束の基部周囲に注入して接着し、基板に用毛束を固定化する歯ブラシの製造方法であって、
成形装置の注入口を基板の植毛部に連なるハンドル寄り側の部位に設定した歯ブラシの製造方法。 - 前記基板における用毛束の基部周囲で、充填材が充填される表面の少なくとも一部に、凹凸形状を付与した請求項１に記載の歯ブラシの製造方法。
- 前記基板が、充填材を充填する充填用凹部を有し、該凹部の立上り壁部の少なくとも一部に、充填用凹部の長手方向又は該長手方向と略直交する方向に対して略平行な面を付与した請求項１又は２に記載の歯ブラシの製造方法。
- 前記基板が、充填材を充填する充填用凹部を有し、該凹部に設けられた立上り壁部の凹部深さ方向の断面の少なくとも一部に、Ｒ面、テーパー面、又はハンドルの長手方向に対する略直交面と略平行面を互いに交差させたステップ状の段差面、又は、それらを複合した形態を付与した請求項１〜３のいずれかに記載の歯ブラシの製造方法。
- 前記基板が用毛束の基部を植設する用毛束挿入孔を備えるとき、成形装置の注入口の注入方向を上記用毛束挿入孔から外した請求項１〜４のいずれかに記載の歯ブラシの製造方法。
- 請求項１〜５のいずれかの製造方法により製造された歯ブラシ。
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