JP4079668B2 - ブラシの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシの製造方法及び装置に関わり、特に、歯ブラシの製造に好適なブラシの製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
負圧吸引を利用して用毛を移送してブラシを製造する従来技術としては、例えば、特開平３−２１５２１１号公報に記載の技術が知られている。
【０００３】
この技術は、貫通孔を有する型内に用毛先端の整形孔を有する多孔質体を配するとともに、前記貫通孔に連通するように植毛孔を合わせて固定板を該型に固定し、所定長さの用毛束を供給導管を通じて気流を用いて移送する一方で、型内の前記多孔質体を通じて移送されてきた用毛を吸引し、用毛を所定の向きに配向させるようにしたものである。
【０００４】
しかし、この方法では、供給導管の周壁部の抵抗によって用毛束の内部の用毛が先に進みやすくなるため、移送の途中で用毛束の内部と外周部とで前後にずれが生じ易くなる。特に用毛束の供給導管が曲がり部を形成している場合は、用毛束の一部の用毛が供給導管の内壁に衝突し、用毛束の内部と外周部とで前後にずれが生じ易くなる。そのため、この方法では用毛がきれいに整列したブラシを製造することが困難であった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、用毛束の配向性に優れ、且つ用毛がきれいに整列したブラシを製造することができるブラシの製造方法及び装置を提供することにある。
ここで、用毛束の配向性に優れるとは、用毛束を構成する個々の用毛が、ねじれたり折れ曲がったりせずに、その長さ方向に伸び、束としてきれいにまとまっている状態をいい、用毛がきれいに整列している状態とは、前記用毛束の配向性と合わせて、用毛束の先端部が所望の形状となるように個々の用毛の先端が所定の整列形態にきれいに整列していることをいう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、周壁部に通気路を有する整列スリーブ又は挿入スリーブの整列部に所定本数の用毛を導入する用毛の導入工程と、前記整列部に導入された前記用毛を、前記通気路を通じた吸引力で該整列部内に保持して移送する用毛の移送工程と、所定位置に移送された前記用毛を前記整列部から送出する用毛の送出工程とを具備するブラシの製造方法であって、前記通気路を通じた吸引力を前記用毛に作用させて該用毛を前記整列部内に保持した状態で、前記用毛を押し込みピン又は挿入ピンで押し出して送出するブラシの製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００７】
また、本発明は、周壁部に通気路を有する整列スリーブの整列部に所定本数の用毛を導入する用毛の導入工程と、前記整列部に導入された前記用毛を、その先端部を所定の整列形態に整列させて該整列部から送出する用毛の送出工程とを具備するブラシの製造方法であって、前記挿入スリーブの前記通気路の開口部を、前記送出工程で送出される前記用毛の先端部の前記整列形態を側面視した形状に対応した形状に設けておき、前記通気路を通じた吸引によって前記用毛の先端部を所定の整列形態に整列させて前記挿入スリーブの整列部から送出するブラシの製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００８】
また、本発明は、上記本発明の記載のブラシの製造方法を実施するためのブラシの装置であって、所定本数の用毛が導入される用毛の整列部を有する整列スリーブ又は挿入スリーブと、前記整列部内に導入された前記用毛を送出する押し込みピン又は挿入ピンとを具備し、前記整列スリーブ又は挿入スリーブは、導入された前記用毛を該整列部内に吸引保持する通気路を周壁部に有しているブラシの製造装置を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、その好ましい実施形態として、歯ブラシの製造に適用した実施形態に基づいて、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、図１及び図２に示す歯ブラシの製造装置（以下、製造装置ともいう。）を用いた歯ブラシの製造方法に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図４は、本実施形態に用いられる製造装置を模式的に示すものである。これらの図において符号１は製造装置、１１は歯ブラシ本体、１２は植毛基部、１２ａは植毛基部１２に設けられた植毛孔を示している。
【００１１】
図１及び 図２に示すように、製造装置１は、所定長さに切断された多数の用毛１３を集積させる集毛手段２と、集毛手段２で集積された用毛１３の集合から所定本数の用毛１３を分離して所定位置に移送する分離移送手段３と、分離移送された用毛１３を整列部４０内で拘束せずにその長さ方向又は径方向に整列させる第１整列手段４と、分離移送された用毛１３を整列部４０に導く用毛導入手段５と、整列された用毛１３を整列部６０内で拘束せずにさらにその長さ方向又は径方向に整列させる第２整列手段６と、整列部４０で整列された用毛１３を整列部６０に導く用毛導入手段７と、整列部６０で整列された用毛１３を整列部６０の外へ送り出す用毛の送出手段８と、送出手段８で送出された用毛１３を所定方向に配向させる配向手段９とを備えている。
【００１２】
前記集毛手段２は、ベーステーブル２０上に設けられた溝状の集積部２１内に、用毛１３を起立状態で揃えて後方から前方に向けて（以下、この方向をｘ方向ともいう。）押圧し、用毛１３を所定の集積密度で集積する装置である。
【００１３】
前記分離移送手段３は、前記集毛手段２の前方において、ｘ方向と直交する方向（以下、この方向をｙ方向ともいう。）に沿って配されており、鞘部３０及びその内部に配されたピッキングブレード３１をｙ方向に所定のタイミングで往復動させて前記集積部２１内に集積された用毛１３の集合から所定本数の用毛１３を挟持して分離し、所定位置に移送する装置である。
【００１４】
前記第１整列手段４は、ローター４２がインデックスユニット４３ａによって主軸４２ａ周りに間欠的に水平回転する間に、当該ローター４２に装着された整列スリーブ４１の整列部４０内に導入された用毛１３を、整列スリーブ４１に設けられた通気路４１ａを通じて整列部４０内に吸引保持する一方で、用毛１３の上端部をタップピン４４、４５、４６でそれぞれタップするとともにエアブロワー４８でエアーを吹き付けて、用毛１３の先端部を底板４２ｄで整列させ、用毛１３をその長さ方向及び径方向に整列させる装置である。
【００１５】
図１に示すように、整列部４０は、上端開口部が上方に向けて拡開するテーパー状の形態を有しており、前記分離移送手段３で分離された用毛１３が当該整列部４０に確実に導入できるようになっている。
【００１６】
整列部４０の長さは、用毛１３の端部の広がりを防ぐほか、整列部４０内で気流を使用して効果的に用毛１３を整列できる点から、前記拡開している部分を除いた直線部分の長さＬ１が用毛１３の長さの１００〜２００％であることが好ましい。
【００１７】
整列部４０の前記直線部分におけるその軸方向に直交する断面形状は、前記植毛基部１２の植毛孔（直線部分）１２ａの軸方向に直交する断面形状よりも大きく設けられている。また、整列部４０の前記直線部分におけるその軸方向に直交する断面積は、用毛間を流れる気流によって用毛を拘束せずにその長さ方向又は径方向に整列させる点から、用毛が導入されたときの空隙率が４０〜５５％となるようにすることが好ましい。ここで、空隙率とは、（整列部４０の前記直線部分におけるその軸方向に直交する断面積−（導入される用毛の軸方向に直交する総断面積））／（整列部４０の前記直線部分におけるその軸方向に直交する断面積）の百分率である。導入される用毛の太さが同じである場合には、導入される用毛の軸方向に直交する総断面積は、（導入される用毛の総数）×（一本の用毛の軸方向に直交する断面積）である。
【００１８】
整列部４０は、前記空隙率を有する形態で、植毛孔１２ａの軸方向（挿入深さ方向）に直交する断面形態に相似形とすることが好ましいが、後述する挿入スリーブ６１の変更のみで種々の断面形状の植毛孔１２ａや挿入孔９０に用毛を挿入できるようにし、整列スリーブ４１に汎用性を持たせる場合には、予想される植毛孔１２ａの軸方向（挿入深さ方向）に直交する断面積より大きな円形又は楕円形等の形状とすることが好ましい。
【００１９】
整列スリーブ４１の周壁部の下方部には、内部から外部に通じる複数の通気路４１ａが等間隔で放射状に設けられている。そして、これらの通気路４１ａを通じて整列部４０内を負圧吸引することで、導入時の自由落下による用毛１３の跳ね返りを防止できるようになっている。また、この通気路４１ａを通じて整列部４０内を吸引することで、用毛１３の一部が整列部４０の外側即ち整列スリーブ４１の内面側に移動し、整列部４０内における用毛１３どうしに間隔を作りやすくして用毛１３の整列がスムーズに行われるようになっている。さらに、この通気路４１ａを通じて整列部４０内を吸引し続けることで、整列部４０内で用毛１３を吸引保持し、ローター４２が回転している間にも用毛１３を安定的に移送できるようになっている。
【００２０】
通気路４１ａは、整列部４０の挿入先端部で負圧吸引によって保持し、整列部６０に移送する際に、用毛１３を移送完了近くまで確実に保持する点から整列スリーブ４１の下端から３〜１０ｍｍの位置に設けることが好ましい。この位置に設けることによって、移送完了近くまで用毛束を吸引保持することができるので、自由落下等による用毛束の乱れを一層抑えることができる。一つの通気路４１ａの断面積は、用毛１３の引掛かりを防止して、整列部４０内に十分な負圧吸引力を与えて用毛１３を保持できる点から７×１０-3〜３×１０-2ｍｍ2であることが好ましい。通気路４１ａは、放射状に略均等に４〜１６本形成することが好ましい。通気路４１ａは、整列部４０に導入するときの用毛の引っ掛かりを防ぐ点から用毛１３の導入方向（下方）に向けて斜めに設けられていることが好ましい。
【００２１】
本実施形態では、ローター４２を平面視したときの９時の位置を０度とすると、０度の位置で整列スリーブ４１内へ用毛が導入され、０度から反時計回りに、４５度、９０度及び１３５度の位置でそれぞれ前記タップピン４４、４５及び４６によって用毛の上端部がタップされ、１８０度の位置で後述の挿入スリーブ６１への移送が行われるようになっている。なお、同３１５度の位置では、クリーニング用のエアブロワー（図示せず）で整列スリーブ４１内のクリーニングが行われるようになっている。
【００２２】
前記用毛導入手段５は、前記０度の位置にある前記整列スリーブ４１の下方に配された吸引管路５０を通じた整列部４０内の下向き気流による吸引、及び押圧ロッド５１による強制的なタッピングによって、前記分離移送手段３で所定位置に移送された用毛１３を整列部４０内に導入する装置である。
【００２３】
前記第２整列手段６は、前記整列部６０を内部に有する８本の挿入スリーブ６１を所定の周回軌道で移送する間に、整列部６０内に導入された用毛１３を挿入スリーブ６１に設けられた通気路６１ａを通じて吸引保持する一方で、用毛１３の上端部をタップピン６４、６５、６６でそれぞれタップするとともにエアブロワー６８でエアーを吹き付けて用毛１３の先端部を底板６２ｄで整列させ、用毛１３をその長さ方向及び径方向に整列させる装置である。
【００２４】
整列部６０の長さは、挿入ピン８１で用毛１３の端面を確実に捕らえて挿入できるようにする点から、前記拡開している上端開口部を除いた直線部分の長さＬ２が用毛１３の長さの１００〜１５０％であることが好ましい。
【００２５】
また、整列部６０の直線部分におけるその軸方向に直交する断面の面積は、用毛間を流れる気流によって用毛を拘束せずにその長さ方向又は径方向に整列させ、且つ整列部４０より低い空隙率にして植毛孔１２ａに安定して導入する点から用毛が導入されたときの前記空隙率が３２％〜４０％となるようにその断面積を設けることが好ましい。
【００２６】
図３に示すように、挿入スリーブ６１は、スリーブ本体６１ｂと、スリーブ本体６１ｂの下端から突出するノズル部６１ｃとを有している。スリーブ６１の内部には、スリーブ本体６１ｂからノズル部６１ｃに上下に貫通するように前記整列部６０が設けられている。整列部６０の導入口は、後述する送出手段８の挿入ピン（押出手段）８１の挿入が行い易いように漸次拡径されている。
【００２７】
挿入スリーブ６１の周壁部には、外部から前記整列部６０に通じるよう一対の通気路６１ａが形成されている。通気路６１ａは、用毛１３の送出方向（下方）に向けて斜めに設けられており、整列部６０内に導入されるときに用毛１３の引っ掛かりを防止できるようになっている。そして、これらの通気路６１ａを通じて整列部６０内を負圧吸引することで、前記整列部４０における通気路４１ａと同様に、挿入スリーブ６１内から用毛１３が落下することを防止できるようになっている。
【００２８】
また、図４に示すように、通気路６１ａの開口部は、挿入ピン８１の先端部８１ａが露出する形態を有している。通気路６１ａの開口部の形態をこのような形態とすることで、後述するように挿入ピン８１で用毛１３を押し出して送り出すときに、挿入ピン８１の先端部８１ａが通気路６１ａの開口部を通過すると、用毛１３の上端部が挿入ピン８１の先端部８１ａの形態に素早くに揃えられる。これにより、用毛１３を、その先端部を挿入孔９０の先端部の形状に合わせて容易に挿入することができると共に先端部の整列形態をより整列性良く挿入することができる。なお、この通気路６１ａは、前記整列スリーブ４１における通気路４１ａにおけるように、用毛の保持を目的とするもののみとすることもできる。
【００２９】
図２に示すように、製造装置１は、ローター６２を平面視したときの９時の位置を０度とすると、０度の位置で整列スリーブ４１から挿入スリーブ６１へ用毛が移送され、０度から時計回りに、４５度、９０度及び１３５度の位置でそれぞれタップピン６４、６５及び６６によって用毛の上端部がタップされ、１８０度の位置で後述のｘｙステージユニット９２に固定された前記用毛束保治具９１の挿入孔９０への用毛１３の挿入が行われるようになっている。なお、同２７０度の位置では、クリーニング用のエアブロワー（図示せず）で挿入スリーブ６１内のクリーニングが行われるようになっている。
【００３０】
ノズル部６１ｃの送出方向に直交する断面積Ａｓと、植毛孔１２ａ及び挿入部の挿入深さ方向に直交する断面積Ａｉとの比（Ａｓ／Ａｉ）は、植毛後の毛立ちを保持したり、植毛基部の背面に溶融樹脂を充填する際の植毛孔１２ａへの樹脂のもれを防止したりする点から１．０〜１．３であることが好ましい。
【００３１】
図１に示すように、前記用毛導入手段７は、前記０度の位置にある前記挿入スリーブ６１の下方に配された吸引管路７０を通じて整列部６０内の下向きの気流を生じさせて吸引する一方で、押し込みピン７３で前記整列部４０内で整列された用毛１３を下方に押し込んで整列部６０内に導入し、受取ピン７１の上端部でその先端部を揃える装置である。
【００３２】
押し込みピン７３は、整列部４０内で整列された用毛１３を押し込む過程で、前記通気路４１ａを通じた吸引を遮断する機能も有している。押し込みピン７３は、押し込みピン７３の整列部４０への噛み込み及び用毛１３の押し込みピン７３と整列部４０との間への噛み込みを防止する一方で、用毛を押し込むときの通気路４１ａによる吸引の遮断性を妨げない範囲で、用毛１３の直径より狭い所定のクリアランス（押し込みピン７３の外周と整列部４０の内周との間の最大隙間）を設けることが好ましい。該クリアランスは、０．０３〜０．１５ｍｍであることが好ましい。
【００３３】
前記用毛の送出手段８は、前記挿入スリーブ６１をその上下動機構（図示せず）で上下動させ、前記整列部６０内で整列された用毛１３を、挿入ピン（押出手段）８１で押し出して後述の用毛束保持治具９１の挿入孔９０に挿入する装置である。
【００３４】
挿入ピン８１は、整列部６０内で整列された用毛１３を押し込む過程で、前記通気路６１ａを通じた吸引を遮断する機能も有している。挿入ピン８１は、挿入ピン８１が整列部６０に噛み込み及び用毛１３が挿入ピン８１と整列部６０との間へ噛み込みを防止する一方で、用毛を押し出すときの通気路６１ａによる吸引の遮断性を妨げない範囲で、用毛１３の直径より狭い所定のクリアランス（挿入ピン８１の外周と整列部６０の内周との間の最大隙間）を設けることが好ましい。該クリアランスは、０．０３〜０．１５ｍｍであることが好ましい。また、挿入ピン８１の先端部８１ａは、その形状が、図４に示すように、後述の用毛束保持治具９１の挿入孔９０の先端形状と略対応した形状で且つ階段状に設けられていることが好ましい。
【００３５】
図３に示すように、前記配向手段９の用毛束保持治具９１は、歯ブラシ本体１１の植毛基部１２に対応した凹部９１ａを有する上板部９１ｂと、その下方に配された中板部９１ｃと、さらにその下方に固定された下板部９１ｄとを有している。前記挿通孔９０は、上板部９１ｂから下板部９１ｄに通じるように所定の向きに形成されている。中板部９１ｃは、前後動自在に配されており、用毛１３が挿入孔９０内に挿入された状態で当該用毛１３にせん断方向の力が働くようにスライドさせることで、用毛１３の配向後に当該用毛束保持治具９１を移動させる場合に、挿入孔９０内に挿入された用毛１３の配向にずれが生じないようになっている。また、下板部９１ｄを取り替えるだけで、用毛の配向方向は同じでその先端の整列形態のみを変化させた種々の歯ブラシを製造できるようになっている。
【００３６】
前記ｘｙステージユニット９２は、前記用毛束保持治具９１を水平面に沿って二次元移動させる装置であり、用毛束保持治具９１上に固定された前記歯ブラシ本体１１の基板部１２の植毛孔１２ａが、前記挿入ピン８１の昇降位置に位置決めされるように、用毛束保持治具９１を移動させる。
【００３７】
前記植毛部１２の植毛孔１２ａの一部は、その挿入深さ方向が、図３に示すように、一部が前記用毛の押出方向（ｚ方向）に対して所定角度θを有して設けられている。この範囲は、歯間到達速度及び歯垢除去効果を確保する点から−２０〜２０°であることが好ましい。
また、植毛孔１２ａの挿入口は、外方に向けて漸次拡開するようにテーパー状に設けられている。この角度αは、挿入スリーブ６１と植毛孔１２ａの位置ずれを吸収して用毛が確実に植毛孔１２ａに挿入されるようにしたり、植毛孔１２ａの植毛密度を高くする場合に用毛がスムーズに植毛孔１２ａ内に挿入されるようにしたり、用毛の挿入後に植毛基部の背面側に溶融樹脂を充填するときに植毛孔１２ａへの樹脂の漏れを防止したり、或いは当該拡開部分に用毛１３の基部端部の溶融樹脂が固まることによって植毛強度（用毛束の引き抜け強度）を高めたりする点から３０〜５０°であることが好ましい。角度が広すぎると、挿入時に用毛がテーパー部に当たった場合に用毛の長さ方向に曲折応力がかかり、毛折れ、その後の挿入ミス或いは毛立ちの乱れの原因となるほか、植毛孔１２ａどうしの間隔が広くなりすぎる場合がある。
【００３８】
製造装置１は、前記各手段を所定のシーケンスに従って同期して作動させるシーケンサーを備えた制御部（図示せず）を有しており、用毛１３の分離から挿入までの一連の動作は全て自動で行われるように構成されている。
【００３９】
次に、本実施形態の歯ブラシの製造方法を、前記製造装置１を用いたブラシの製造方法に基づいて説明する。
【００４０】
本実施形態では、先ず、図１に示すように、前記集毛手段２の前記集積部２１に所定長さの用毛１３を縦に揃えた状態で所定の集積密度で集積させる。用毛１３の集積密度は、用毛１３の太さ、用毛の材質、用毛の長さに応じて適宜設定することができるが、用毛１３を分離し易くする観点から５０〜７５％であることが好ましく、５５〜７０％であることがより好ましい。ここで用毛の集積密度とは、単位面積当たりの集積した用毛の総断面積の割合（百分率）である。
【００４１】
用毛１３には、従来から歯ブラシの用毛に用いられている通常の材質、形態のものを特に制限なく用いることができる。
用毛１３の材質としては、ナイロン等のポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等のポリエステルが挙げられる。
用毛１３の長さは、５〜２０ｍｍであることが好ましく、８〜１８ｍｍであることがより好ましい。用毛１３の太さは、６〜１０ｍｉｌ（１２７〜２５４μｍ）であることが好ましく、７〜９ｍｉｌ （１７８〜２２９μｍ）であることがより好ましい。
【００４２】
次に、用毛の分離工程で、所定長さに切断された用毛１３の集合から所定本数の用毛１３を分離する。
本実施形態では、前記分離移送手段３で集積部２１に集積された用毛１３の集合から所定本数の用毛１３を分離する。そして、用毛１３をｙ方向に移動し、前記ローター４２を平面視したときの前記０度の位置にある前記整列スリーブ４１の上方でその略同軸上において位置決めする。
【００４３】
次に、用毛の整列工程で、分離された前記用毛１３を、前記第１整列手段４における整列スリーブ４１の整列部４０に導いて、拘束せずにその長さ方向又は径方向に整列させる。ここで、拘束せずにとは、整列部４０内において、支持（保持）がないと用毛１３が容易に自由落下してしまう状態をいう。
【００４４】
用毛の整列工程では、整列スリーブ４１の前記通気路４１ａを通じた負圧吸引による気流によって整列部４０内に導入された用毛１３を保持する。この気流による保持によって、底板４２ｃのない部分における用毛１３の整列スリーブ４１内からの落下が防止される。この状態で、前記ローター４２が反時計回りに略４５度刻みで１８０度回転する。この間に、前記タップピン４４〜４６が整列部４０内の用毛１３の上端部をそれぞれタップし、用毛１３を長さ方向及び径方向に整列させる。また、前記エアブロワー４８が整列部４０内にエアーを吹き付け、用毛１３を全て整列部４０内に納め、各用毛１３の先端を底板４２ｃで整列させる。
【００４５】
次に、用毛の導入工程において、第１整列手段４で整列された用毛１３を前記挿入スリーブ６１内の整列部６０内に導いて拘束せずにその長さ方向及び径方向に整列させる。ここで、拘束せずにとは、整列部６０内において、支持（保持）がないと用毛１３が容易に自由落下してしまう状態をいう。
【００４６】
本実施形態では、前記ローター４２が前記０度の位置から１８０度回転すると、整列スリーブ４１の下方でその同軸上に位置する挿入スリーブ６１の整列部６０内が、用毛導入手段７の前記吸気管路７０を通じて前記負圧源によって負圧吸引される。その一方で、前記用毛導入手段７の前記押し込みピン７３が降下し、整列部４０内で整列された用毛１３を当該整列部４０内から下方に押し出し、用毛１３の上端が整列スリーブ４１の通気路４１ａを通過するまで用毛１３を押し込んで負圧を解く。そして、吸気管路７０を通じた負圧吸引による下向きの気流によって、用毛１３を挿入スリーブ６１の整列部６０内に素早く導く。用毛１３は前記受取ピン７１の上端面で止められる。
【００４７】
そして、挿入スリーブ６１の前記通気路６１ａを通じた負圧吸引による気流によって整列部６０内に形成された用毛１３を保持する。この気流による保持によって、底板６２ｄのない部分における用毛１３の挿入スリーブ６１内からの落下が防止される。この状態で、前記ローター６２が時計回りに略４５度刻みで１８０度回転する。この間に前記タップピン６４〜６６が用毛１３の上端部をタップし、用毛１３を長さ方向に整列させる。また、前記エアブロワー４８が整列部６０内にエアーを吹き付け、用毛１３を全て整列部６０内に納め、各用毛１３の先端を底板６２ｄで整列させる。整列部６０内の用毛の密度は用毛間を流れる気流によって用毛を拘束せずにその長さ方向及び径方向に整列させ、整列された用毛を整列部６０より高い密度にして植毛孔１２ａに安定的に挿入できるようにする点から６０〜６８％であることが好ましい。
【００４８】
次に、用毛の配向工程（挿入工程）で、整列された前記用毛１３を前記用毛束保持治具９１の挿入孔９０に挿入して所定方向に配向させる。
本実施形態では、植毛孔１２ａを有する植毛基部１２を先端部に備えたブラシ本体１１を予め成形しておき、ブラシ本体１１を、植毛孔１２ａを挿入孔９０に合わせて用毛束保持治具９１上に固定しておく。そして、前記挿入スリーブ６１で前記植毛孔１２ａを介して前記用毛１３を前記挿入ピン８１で前記挿入孔９０に挿入する。
【００４９】
本実施形態では、ローター６２の前記３時の位置における挿入スリーブ６１と挿入ピン８１の昇降のタイミングは、次にように行われるようになっている。
【００５０】
先ず、図５（ａ）に示すように、挿入スリーブ６１が、その先端部が前記用毛束保持治具９１に固定された歯ブラシ本体の植毛基部１２の上面に対して所定のギャップＧを有するように降下する。このギャップＧの範囲は、用毛１３を安定的に挿入させること及び挿入スリーブ６１の先端と植毛基部１２の接触防止の点から０．１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００５１】
次に、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、挿入ピン８１が整列部６０内の用毛１３の上方から最下点まで降下し、用毛１３を下方に押し下げる。このとき、全ての用毛１３がその軸方向にほぼ真っ直ぐに揃った状態で挿入孔９１内に挿入される。また、挿入ピン８１の先端部が用毛束保持治具９１の挿入孔９０の先端部に対応した階段状の形態に設けられているため、用毛１３の先端部の形状が挿入孔９０に挿入される前に整えられており、植毛の最終形態である挿入孔９０の先端部の形態に対応した用毛１３の挿入が可能となる。図５（ｃ）に示すように、挿入ピン８１の先端部は、最下点まで降下したときでも挿入スリーブ６１内に位置するように設定されている。
【００５２】
植毛基部の上面から突出させる用毛の長さは、０．３〜１．５ｍｍであることが好ましい。突出長さが長すぎると植毛孔１２ａの挿入口に密着した溶融塊の形成に時間を要する場合があり、短すぎると植毛強度（用毛束抜け強度）が弱くなる場合がある。
【００５３】
挿入ピン８１が最下点まで達して用毛１３の挿入孔９０への挿入が完了すると、図５（ｄ）に示すように、挿入ピン８１よりも挿入スリーブ６１のほうが先に上昇を開始する。そして、挿入スリーブ６１の先端部が全ての用毛１３の上端部（挿入ピン８１側の端部）より上に上昇して整列部６０内から当該用毛１３の上端部を露呈させた後に、図５（ｅ）に示すように、挿入ピン８１を所定位置まで上昇させ、用毛１３から離間させる。そして、用毛１３の挿入孔９０への挿入動作が完了する。
【００５４】
挿入ピン８１の先端部が最下点まで降下した状態における挿入ピン８１の先端部と挿入スリーブ６１の先端部との距離は、挿入スリーブ６１の先端から送出された用毛１３が植毛孔１２ａに挿入されるまでにその端部が広がるのを抑えることができ、挿入ピン８１で用毛１３の端部の全てを安定して挿入できるようにする点から０．５〜５ｍｍであることが好ましい。
【００５５】
一つの挿入孔９０についての挿入動作が完了した後、次に用毛１３を挿入する挿入孔９０が前記３時の位置に位置決めされるように前記ｘｙステージユニット９２が作動した後、上記の手順で用毛１３の配向が行われる。
【００５６】
次に、ブラシ本体１１を前記用毛束保持治具９１とともに用毛１３の突出端部の溶融ステーション（図示せず）に移送し、植毛基部１２の背面側に突出した前記用毛１３の端部を、レーザービーム、ヒーター、超音波等の各種溶融手段（図示せず）で溶融させ、前記植毛孔１２ａよりも断面の大きな溶融塊を形成するとともに、隣接する用毛１３の溶融塊どうしを連結させる。
【００５７】
本実施形態では、植毛基部１２を用毛束保持具９に配設した上で、用毛１３の突出端部を溶融させて溶融塊を形成するため、溶融した樹脂樹脂が仮に植毛孔１２ａ側にもれだしても外観を損なうことがない。また、植毛孔１２ａを介して用毛１３を挿入し、拘束した上で溶融塊の形成を行うため、当該溶融塊を形成する際に例えばプレスヒーター等で圧力が加えられても用毛の乱れが抑えられる。
また、本実施形態では、用毛束保持治具９１に植毛基部１２が位置決め固定され、用毛１３が植毛孔１２ａに整列状態で拘束されて挿入孔９０内に収められているため、後述のように、用毛束保持治具に位置決め固定したまま、用毛が植設された植毛基部を配向工程以後の工程に移行させることができる。従って、この後の工程における用毛の配向の乱れ（毛立ち）を抑えることができる。
【００５８】
溶融塊の形成後、ブラシ本体１１をそのまま前記用毛束保持治具９１とともに植毛基部１２の背面の成形ステーション（図示せず）に移送し、該ステーションにおいて、射出成形、背面板の接着、接着樹脂若しくは被覆基板による被覆等を行って植毛部を形成し、歯ブラシ１の製造を完了する。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態の製造装置１及びこれを用いた歯ブラシの製造方法によれば、整列部４０、６０内に用毛１３を導入し、前記通気路４１ａ、６１ａを通じた負圧吸引により整列部４０、６０内に保持して移送するため、その、用毛１３を拘束せずにその幅方向及び横方向に整列させてから植毛孔１２ａに挿入して植毛を行うようにしたので、用毛束の配向性に優れ、且つ用毛１３の先端部が広がらずにきれいに整列した歯ブラシを高速でかつ安定的に製造することができる。
【００６０】
本発明は前記実施形態に制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。
【００６１】
例えば、前記実施形態の製造装置１では、用毛を整列させる第１整列手段４の整列部４０及び第２整列手段６の整列部６０を、それぞれローター４２及びローター６２で互いに独立して移動させるようにしたが、これらを同軸上で一体的に移動させる実施形態とすることもできる。
【００６２】
本発明は、前記実施形態におけるように、整列部４０や整列部６０への用毛１３の導入の際に、前記導入手段５、７の前記負圧源による負圧吸引に伴う気流で用毛１３を移送するようにすることが好ましいが、これらの負圧源に代えて、コンプレッサー等の加圧源で発生させた加圧空気等の気流によって用毛を移送することもできる。
【００６３】
本発明は、前記実施形態におけるように、分離移送手段３として鞘部３０及びピッカー３１を往復動させて所定本数の用毛を分離移送する形態の分離移送手段を備えていることが好ましいが、分離移送手段は、これに制限されるものではなく、他の形態、例えば、ロータリー式のピッカーを備えた分離移送手段を用いることもできる。
【００６４】
また、整列スリーブ及び挿入スリーブの数、並びにインデックスユニットの割付角は、製造する歯ブラシに応じて適宜設定することができる。
【００６５】
また、本発明は、前記実施形態におけるように、植毛孔を有する植毛基部を、挿入孔を有する用毛束保持治具上に固定し、植毛孔を介して用毛を挿入孔に挿入して配向させる工程を有するブラシの製造方法に特に好適であるが、植毛基部及び用毛束保持治具を用いずに、用毛を所定方向に配向させる挿入孔を有する金型を用いるブラシの製造方法にも適用することができる。この場合には、前記実施形態における植毛基部及び植毛孔に関する種々の製造条件を、該金型及び該挿入孔に関する条件に置き換えて適用することができる。
【００６７】
また、本発明は、前記実施形態におけるように、前記整列スリーブと前記挿入スリーブとの間で整列部の整列空間を段階的に狭めることによって用毛を整列させることに加え、整列部内の用毛を整列させる手法として、前記整列スリーブ及び挿入スリーブの各通気路を通じた負圧吸引、前記各タップピンによるタッピング、及びエアブロワーによるエアブローにより用毛を整列させる手法を用いることが好ましいが、これらの負圧吸引、タッピング、エアブローは単独で又は二つを組み合わせることもできる。また、整列部内で用毛を整列させる手法として、各スリーブを所定の振動で振動させる手法を用いることができ、該手法を単独で又は前記各手法と組み合わせて用いることもできる。
【００６８】
また、前記実施形態では、用毛を一束ずつ植毛基部１２の植毛孔１２ａを介して用毛束保持治具９１の挿入孔９０に挿入するようにしたが、整列された用毛を複数の挿入孔を有する挿入治具（キャリア）に一旦移送した後、該挿入治具から前記植毛基部の植毛孔又は前記金型の挿入孔に、まとめて又は個々に挿入することもできる。
【００６９】
本発明は、前記実施形態におけるように、歯ブラシの製造に特に好適であるが、歯ブラシ以外のブラシの製造、例えば、ヘアブラシ、マッサージブラシ、洗浄ブラシその他の各種ブラシの製造にも適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、用毛束の配向性に優れ、且つ用毛がきれいに整列したブラシを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブラシの製造方法を歯ブラシの製造に適用した一実施形態における手順を模式的に示す図である。
【図２】本発明のブラシの製造装置を歯ブラシの製造装置に適用した一実施形態を示す概略平面図である。
【図３】挿入ピンで用毛を押し出して植毛孔に挿入している状態を模式的に示す要部断面図である。
【図４】挿入スリーブの通気路の開口形状を模式的に示す図である。
【図５】同製造装置における用毛束の挿入工程を模式的に示す図であり、（ａ）挿入スリーブが最下点に達した状態を示す図、（ｂ）は挿入ピンによる用毛束の挿入状態を示す図、（ｃ）は挿入ピンによる用毛束の挿入完了状態を示す図、（ｄ）は挿入スリーブのみが上昇している状態を示す図、（ｅ）は挿入ピンが上昇している状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 歯ブラシの製造装置（ブラシの製造装置）
２ 集毛手段
３ 分離移送手段
４ 第１整列手段
４０ 整列部
４１ 整列スリーブ
５ 用毛導入手段
６ 第２整列手段
６０ 整列部
６１ 挿入スリーブ
７ 用毛導入手段
８ 用毛の送出手段
９ 用毛の配向手段
９０ 挿入孔（挿入部）
９１ 用毛束保持治具
１０ 歯ブラシ
１１ 歯ブラシ本体
１２ 植毛基部
１２ａ 植毛孔
１３ 用毛
１４ 用毛束
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシの製造方法及び装置に関わり、特に、歯ブラシの製造に好適なブラシの製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
負圧吸引を利用して用毛を移送してブラシを製造する従来技術としては、例えば、特開平３−２１５２１１号公報に記載の技術が知られている。
【０００３】
この技術は、貫通孔を有する型内に用毛先端の整形孔を有する多孔質体を配するとともに、前記貫通孔に連通するように植毛孔を合わせて固定板を該型に固定し、所定長さの用毛束を供給導管を通じて気流を用いて移送する一方で、型内の前記多孔質体を通じて移送されてきた用毛を吸引し、用毛を所定の向きに配向させるようにしたものである。
【０００４】
しかし、この方法では、供給導管の周壁部の抵抗によって用毛束の内部の用毛が先に進みやすくなるため、移送の途中で用毛束の内部と外周部とで前後にずれが生じ易くなる。特に用毛束の供給導管が曲がり部を形成している場合は、用毛束の一部の用毛が供給導管の内壁に衝突し、用毛束の内部と外周部とで前後にずれが生じ易くなる。そのため、この方法では用毛がきれいに整列したブラシを製造することが困難であった。
【０００５】
従って、本発明の目的は、用毛束の配向性に優れ、且つ用毛がきれいに整列したブラシを製造することができるブラシの製造方法及び装置を提供することにある。
ここで、用毛束の配向性に優れるとは、用毛束を構成する個々の用毛が、ねじれたり折れ曲がったりせずに、その長さ方向に伸び、束としてきれいにまとまっている状態をいい、用毛がきれいに整列している状態とは、前記用毛束の配向性と合わせて、用毛束の先端部が所望の形状となるように個々の用毛の先端が所定の整列形態にきれいに整列していることをいう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、周壁部に通気路を有する整列スリーブ又は挿入スリーブの整列部に所定本数の用毛を導入する用毛の導入工程と、前記整列部に導入された前記用毛を、前記通気路を通じた吸引力で該整列部内に保持して移送する用毛の移送工程と、所定位置に移送された前記用毛を前記整列部から送出する用毛の送出工程とを具備するブラシの製造方法であって、前記通気路を通じた吸引力を前記用毛に作用させて該用毛を前記整列部内に保持した状態で、前記用毛を押し込みピン又は挿入ピンで押し出して送出するブラシの製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００７】
また、本発明は、周壁部に通気路を有する整列スリーブの整列部に所定本数の用毛を導入する用毛の導入工程と、前記整列部に導入された前記用毛を、その先端部を所定の整列形態に整列させて該整列部から送出する用毛の送出工程とを具備するブラシの製造方法であって、前記挿入スリーブの前記通気路の開口部を、前記送出工程で送出される前記用毛の先端部の前記整列形態を側面視した形状に対応した形状に設けておき、前記通気路を通じた吸引によって前記用毛の先端部を所定の整列形態に整列させて前記挿入スリーブの整列部から送出するブラシの製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００８】
また、本発明は、上記本発明の記載のブラシの製造方法を実施するためのブラシの装置であって、所定本数の用毛が導入される用毛の整列部を有する整列スリーブ又は挿入スリーブと、前記整列部内に導入された前記用毛を送出する押し込みピン又は挿入ピンとを具備し、前記整列スリーブ又は挿入スリーブは、導入された前記用毛を該整列部内に吸引保持する通気路を周壁部に有しているブラシの製造装置を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、その好ましい実施形態として、歯ブラシの製造に適用した実施形態に基づいて、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、図１及び図２に示す歯ブラシの製造装置（以下、製造装置ともいう。）を用いた歯ブラシの製造方法に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図４は、本実施形態に用いられる製造装置を模式的に示すものである。これらの図において符号１は製造装置、１１は歯ブラシ本体、１２は植毛基部、１２ａは植毛基部１２に設けられた植毛孔を示している。
【００１１】
図１及び 図２に示すように、製造装置１は、所定長さに切断された多数の用毛１３を集積させる集毛手段２と、集毛手段２で集積された用毛１３の集合から所定本数の用毛１３を分離して所定位置に移送する分離移送手段３と、分離移送された用毛１３を整列部４０内で拘束せずにその長さ方向又は径方向に整列させる第１整列手段４と、分離移送された用毛１３を整列部４０に導く用毛導入手段５と、整列された用毛１３を整列部６０内で拘束せずにさらにその長さ方向又は径方向に整列させる第２整列手段６と、整列部４０で整列された用毛１３を整列部６０に導く用毛導入手段７と、整列部６０で整列された用毛１３を整列部６０の外へ送り出す用毛の送出手段８と、送出手段８で送出された用毛１３を所定方向に配向させる配向手段９とを備えている。
【００１２】
前記集毛手段２は、ベーステーブル２０上に設けられた溝状の集積部２１内に、用毛１３を起立状態で揃えて後方から前方に向けて（以下、この方向をｘ方向ともいう。）押圧し、用毛１３を所定の集積密度で集積する装置である。
【００１３】
前記分離移送手段３は、前記集毛手段２の前方において、ｘ方向と直交する方向（以下、この方向をｙ方向ともいう。）に沿って配されており、鞘部３０及びその内部に配されたピッキングブレード３１をｙ方向に所定のタイミングで往復動させて前記集積部２１内に集積された用毛１３の集合から所定本数の用毛１３を挟持して分離し、所定位置に移送する装置である。
【００１４】
前記第１整列手段４は、ローター４２がインデックスユニット４３ａによって主軸４２ａ周りに間欠的に水平回転する間に、当該ローター４２に装着された整列スリーブ４１の整列部４０内に導入された用毛１３を、整列スリーブ４１に設けられた通気路４１ａを通じて整列部４０内に吸引保持する一方で、用毛１３の上端部をタップピン４４、４５、４６でそれぞれタップするとともにエアブロワー４８でエアーを吹き付けて、用毛１３の先端部を底板４２ｄで整列させ、用毛１３をその長さ方向及び径方向に整列させる装置である。
【００１５】
図１に示すように、整列部４０は、上端開口部が上方に向けて拡開するテーパー状の形態を有しており、前記分離移送手段３で分離された用毛１３が当該整列部４０に確実に導入できるようになっている。
【００１６】
整列部４０の長さは、用毛１３の端部の広がりを防ぐほか、整列部４０内で気流を使用して効果的に用毛１３を整列できる点から、前記拡開している部分を除いた直線部分の長さＬ１が用毛１３の長さの１００〜２００％であることが好ましい。
【００１７】
整列部４０の前記直線部分におけるその軸方向に直交する断面形状は、前記植毛基部１２の植毛孔（直線部分）１２ａの軸方向に直交する断面形状よりも大きく設けられている。また、整列部４０の前記直線部分におけるその軸方向に直交する断面積は、用毛間を流れる気流によって用毛を拘束せずにその長さ方向又は径方向に整列させる点から、用毛が導入されたときの空隙率が４０〜５５％となるようにすることが好ましい。ここで、空隙率とは、（整列部４０の前記直線部分におけるその軸方向に直交する断面積−（導入される用毛の軸方向に直交する総断面積））／（整列部４０の前記直線部分におけるその軸方向に直交する断面積）の百分率である。導入される用毛の太さが同じである場合には、導入される用毛の軸方向に直交する総断面積は、（導入される用毛の総数）×（一本の用毛の軸方向に直交する断面積）である。
【００１８】
整列部４０は、前記空隙率を有する形態で、植毛孔１２ａの軸方向（挿入深さ方向）に直交する断面形態に相似形とすることが好ましいが、後述する挿入スリーブ６１の変更のみで種々の断面形状の植毛孔１２ａや挿入孔９０に用毛を挿入できるようにし、整列スリーブ４１に汎用性を持たせる場合には、予想される植毛孔１２ａの軸方向（挿入深さ方向）に直交する断面積より大きな円形又は楕円形等の形状とすることが好ましい。
【００１９】
整列スリーブ４１の周壁部の下方部には、内部から外部に通じる複数の通気路４１ａが等間隔で放射状に設けられている。そして、これらの通気路４１ａを通じて整列部４０内を負圧吸引することで、導入時の自由落下による用毛１３の跳ね返りを防止できるようになっている。また、この通気路４１ａを通じて整列部４０内を吸引することで、用毛１３の一部が整列部４０の外側即ち整列スリーブ４１の内面側に移動し、整列部４０内における用毛１３どうしに間隔を作りやすくして用毛１３の整列がスムーズに行われるようになっている。さらに、この通気路４１ａを通じて整列部４０内を吸引し続けることで、整列部４０内で用毛１３を吸引保持し、ローター４２が回転している間にも用毛１３を安定的に移送できるようになっている。
【００２０】
通気路４１ａは、整列部４０の挿入先端部で負圧吸引によって保持し、整列部６０に移送する際に、用毛１３を移送完了近くまで確実に保持する点から整列スリーブ４１の下端から３〜１０ｍｍの位置に設けることが好ましい。この位置に設けることによって、移送完了近くまで用毛束を吸引保持することができるので、自由落下等による用毛束の乱れを一層抑えることができる。一つの通気路４１ａの断面積は、用毛１３の引掛かりを防止して、整列部４０内に十分な負圧吸引力を与えて用毛１３を保持できる点から７×１０-3〜３×１０-2ｍｍ2であることが好ましい。通気路４１ａは、放射状に略均等に４〜１６本形成することが好ましい。通気路４１ａは、整列部４０に導入するときの用毛の引っ掛かりを防ぐ点から用毛１３の導入方向（下方）に向けて斜めに設けられていることが好ましい。
【００２１】
本実施形態では、ローター４２を平面視したときの９時の位置を０度とすると、０度の位置で整列スリーブ４１内へ用毛が導入され、０度から反時計回りに、４５度、９０度及び１３５度の位置でそれぞれ前記タップピン４４、４５及び４６によって用毛の上端部がタップされ、１８０度の位置で後述の挿入スリーブ６１への移送が行われるようになっている。なお、同３１５度の位置では、クリーニング用のエアブロワー（図示せず）で整列スリーブ４１内のクリーニングが行われるようになっている。
【００２２】
前記用毛導入手段５は、前記０度の位置にある前記整列スリーブ４１の下方に配された吸引管路５０を通じた整列部４０内の下向き気流による吸引、及び押圧ロッド５１による強制的なタッピングによって、前記分離移送手段３で所定位置に移送された用毛１３を整列部４０内に導入する装置である。
【００２３】
前記第２整列手段６は、前記整列部６０を内部に有する８本の挿入スリーブ６１を所定の周回軌道で移送する間に、整列部６０内に導入された用毛１３を挿入スリーブ６１に設けられた通気路６１ａを通じて吸引保持する一方で、用毛１３の上端部をタップピン６４、６５、６６でそれぞれタップするとともにエアブロワー６８でエアーを吹き付けて用毛１３の先端部を底板６２ｄで整列させ、用毛１３をその長さ方向及び径方向に整列させる装置である。
【００２４】
整列部６０の長さは、挿入ピン８１で用毛１３の端面を確実に捕らえて挿入できるようにする点から、前記拡開している上端開口部を除いた直線部分の長さＬ２が用毛１３の長さの１００〜１５０％であることが好ましい。
【００２５】
また、整列部６０の直線部分におけるその軸方向に直交する断面の面積は、用毛間を流れる気流によって用毛を拘束せずにその長さ方向又は径方向に整列させ、且つ整列部４０より低い空隙率にして植毛孔１２ａに安定して導入する点から用毛が導入されたときの前記空隙率が３２％〜４０％となるようにその断面積を設けることが好ましい。
【００２６】
図３に示すように、挿入スリーブ６１は、スリーブ本体６１ｂと、スリーブ本体６１ｂの下端から突出するノズル部６１ｃとを有している。スリーブ６１の内部には、スリーブ本体６１ｂからノズル部６１ｃに上下に貫通するように前記整列部６０が設けられている。整列部６０の導入口は、後述する送出手段８の挿入ピン（押出手段）８１の挿入が行い易いように漸次拡径されている。
【００２７】
挿入スリーブ６１の周壁部には、外部から前記整列部６０に通じるよう一対の通気路６１ａが形成されている。通気路６１ａは、用毛１３の送出方向（下方）に向けて斜めに設けられており、整列部６０内に導入されるときに用毛１３の引っ掛かりを防止できるようになっている。そして、これらの通気路６１ａを通じて整列部６０内を負圧吸引することで、前記整列部４０における通気路４１ａと同様に、挿入スリーブ６１内から用毛１３が落下することを防止できるようになっている。
【００２８】
また、図４に示すように、通気路６１ａの開口部は、挿入ピン８１の先端部８１ａが露出する形態を有している。通気路６１ａの開口部の形態をこのような形態とすることで、後述するように挿入ピン８１で用毛１３を押し出して送り出すときに、挿入ピン８１の先端部８１ａが通気路６１ａの開口部を通過すると、用毛１３の上端部が挿入ピン８１の先端部８１ａの形態に素早くに揃えられる。これにより、用毛１３を、その先端部を挿入孔９０の先端部の形状に合わせて容易に挿入することができると共に先端部の整列形態をより整列性良く挿入することができる。なお、この通気路６１ａは、前記整列スリーブ４１における通気路４１ａにおけるように、用毛の保持を目的とするもののみとすることもできる。
【００２９】
図２に示すように、製造装置１は、ローター６２を平面視したときの９時の位置を０度とすると、０度の位置で整列スリーブ４１から挿入スリーブ６１へ用毛が移送され、０度から時計回りに、４５度、９０度及び１３５度の位置でそれぞれタップピン６４、６５及び６６によって用毛の上端部がタップされ、１８０度の位置で後述のｘｙステージユニット９２に固定された前記用毛束保治具９１の挿入孔９０への用毛１３の挿入が行われるようになっている。なお、同２７０度の位置では、クリーニング用のエアブロワー（図示せず）で挿入スリーブ６１内のクリーニングが行われるようになっている。
【００３０】
ノズル部６１ｃの送出方向に直交する断面積Ａｓと、植毛孔１２ａ及び挿入部の挿入深さ方向に直交する断面積Ａｉとの比（Ａｓ／Ａｉ）は、植毛後の毛立ちを保持したり、植毛基部の背面に溶融樹脂を充填する際の植毛孔１２ａへの樹脂のもれを防止したりする点から１．０〜１．３であることが好ましい。
【００３１】
図１に示すように、前記用毛導入手段７は、前記０度の位置にある前記挿入スリーブ６１の下方に配された吸引管路７０を通じて整列部６０内の下向きの気流を生じさせて吸引する一方で、押し込みピン７３で前記整列部４０内で整列された用毛１３を下方に押し込んで整列部６０内に導入し、受取ピン７１の上端部でその先端部を揃える装置である。
【００３２】
押し込みピン７３は、整列部４０内で整列された用毛１３を押し込む過程で、前記通気路４１ａを通じた吸引を遮断する機能も有している。押し込みピン７３は、押し込みピン７３の整列部４０への噛み込み及び用毛１３の押し込みピン７３と整列部４０との間への噛み込みを防止する一方で、用毛を押し込むときの通気路４１ａによる吸引の遮断性を妨げない範囲で、用毛１３の直径より狭い所定のクリアランス（押し込みピン７３の外周と整列部４０の内周との間の最大隙間）を設けることが好ましい。該クリアランスは、０．０３〜０．１５ｍｍであることが好ましい。
【００３３】
前記用毛の送出手段８は、前記挿入スリーブ６１をその上下動機構（図示せず）で上下動させ、前記整列部６０内で整列された用毛１３を、挿入ピン（押出手段）８１で押し出して後述の用毛束保持治具９１の挿入孔９０に挿入する装置である。
【００３４】
挿入ピン８１は、整列部６０内で整列された用毛１３を押し込む過程で、前記通気路６１ａを通じた吸引を遮断する機能も有している。挿入ピン８１は、挿入ピン８１が整列部６０に噛み込み及び用毛１３が挿入ピン８１と整列部６０との間へ噛み込みを防止する一方で、用毛を押し出すときの通気路６１ａによる吸引の遮断性を妨げない範囲で、用毛１３の直径より狭い所定のクリアランス（挿入ピン８１の外周と整列部６０の内周との間の最大隙間）を設けることが好ましい。該クリアランスは、０．０３〜０．１５ｍｍであることが好ましい。また、挿入ピン８１の先端部８１ａは、その形状が、図４に示すように、後述の用毛束保持治具９１の挿入孔９０の先端形状と略対応した形状で且つ階段状に設けられていることが好ましい。
【００３５】
図３に示すように、前記配向手段９の用毛束保持治具９１は、歯ブラシ本体１１の植毛基部１２に対応した凹部９１ａを有する上板部９１ｂと、その下方に配された中板部９１ｃと、さらにその下方に固定された下板部９１ｄとを有している。前記挿通孔９０は、上板部９１ｂから下板部９１ｄに通じるように所定の向きに形成されている。中板部９１ｃは、前後動自在に配されており、用毛１３が挿入孔９０内に挿入された状態で当該用毛１３にせん断方向の力が働くようにスライドさせることで、用毛１３の配向後に当該用毛束保持治具９１を移動させる場合に、挿入孔９０内に挿入された用毛１３の配向にずれが生じないようになっている。また、下板部９１ｄを取り替えるだけで、用毛の配向方向は同じでその先端の整列形態のみを変化させた種々の歯ブラシを製造できるようになっている。
【００３６】
前記ｘｙステージユニット９２は、前記用毛束保持治具９１を水平面に沿って二次元移動させる装置であり、用毛束保持治具９１上に固定された前記歯ブラシ本体１１の基板部１２の植毛孔１２ａが、前記挿入ピン８１の昇降位置に位置決めされるように、用毛束保持治具９１を移動させる。
【００３７】
前記植毛部１２の植毛孔１２ａの一部は、その挿入深さ方向が、図３に示すように、一部が前記用毛の押出方向（ｚ方向）に対して所定角度θを有して設けられている。この範囲は、歯間到達速度及び歯垢除去効果を確保する点から−２０〜２０°であることが好ましい。
また、植毛孔１２ａの挿入口は、外方に向けて漸次拡開するようにテーパー状に設けられている。この角度αは、挿入スリーブ６１と植毛孔１２ａの位置ずれを吸収して用毛が確実に植毛孔１２ａに挿入されるようにしたり、植毛孔１２ａの植毛密度を高くする場合に用毛がスムーズに植毛孔１２ａ内に挿入されるようにしたり、用毛の挿入後に植毛基部の背面側に溶融樹脂を充填するときに植毛孔１２ａへの樹脂の漏れを防止したり、或いは当該拡開部分に用毛１３の基部端部の溶融樹脂が固まることによって植毛強度（用毛束の引き抜け強度）を高めたりする点から３０〜５０°であることが好ましい。角度が広すぎると、挿入時に用毛がテーパー部に当たった場合に用毛の長さ方向に曲折応力がかかり、毛折れ、その後の挿入ミス或いは毛立ちの乱れの原因となるほか、植毛孔１２ａどうしの間隔が広くなりすぎる場合がある。
【００３８】
製造装置１は、前記各手段を所定のシーケンスに従って同期して作動させるシーケンサーを備えた制御部（図示せず）を有しており、用毛１３の分離から挿入までの一連の動作は全て自動で行われるように構成されている。
【００３９】
次に、本実施形態の歯ブラシの製造方法を、前記製造装置１を用いたブラシの製造方法に基づいて説明する。
【００４０】
本実施形態では、先ず、図１に示すように、前記集毛手段２の前記集積部２１に所定長さの用毛１３を縦に揃えた状態で所定の集積密度で集積させる。用毛１３の集積密度は、用毛１３の太さ、用毛の材質、用毛の長さに応じて適宜設定することができるが、用毛１３を分離し易くする観点から５０〜７５％であることが好ましく、５５〜７０％であることがより好ましい。ここで用毛の集積密度とは、単位面積当たりの集積した用毛の総断面積の割合（百分率）である。
【００４１】
用毛１３には、従来から歯ブラシの用毛に用いられている通常の材質、形態のものを特に制限なく用いることができる。
用毛１３の材質としては、ナイロン等のポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等のポリエステルが挙げられる。
用毛１３の長さは、５〜２０ｍｍであることが好ましく、８〜１８ｍｍであることがより好ましい。用毛１３の太さは、６〜１０ｍｉｌ（１２７〜２５４μｍ）であることが好ましく、７〜９ｍｉｌ （１７８〜２２９μｍ）であることがより好ましい。
【００４２】
次に、用毛の分離工程で、所定長さに切断された用毛１３の集合から所定本数の用毛１３を分離する。
本実施形態では、前記分離移送手段３で集積部２１に集積された用毛１３の集合から所定本数の用毛１３を分離する。そして、用毛１３をｙ方向に移動し、前記ローター４２を平面視したときの前記０度の位置にある前記整列スリーブ４１の上方でその略同軸上において位置決めする。
【００４３】
次に、用毛の整列工程で、分離された前記用毛１３を、前記第１整列手段４における整列スリーブ４１の整列部４０に導いて、拘束せずにその長さ方向又は径方向に整列させる。ここで、拘束せずにとは、整列部４０内において、支持（保持）がないと用毛１３が容易に自由落下してしまう状態をいう。
【００４４】
用毛の整列工程では、整列スリーブ４１の前記通気路４１ａを通じた負圧吸引による気流によって整列部４０内に導入された用毛１３を保持する。この気流による保持によって、底板４２ｃのない部分における用毛１３の整列スリーブ４１内からの落下が防止される。この状態で、前記ローター４２が反時計回りに略４５度刻みで１８０度回転する。この間に、前記タップピン４４〜４６が整列部４０内の用毛１３の上端部をそれぞれタップし、用毛１３を長さ方向及び径方向に整列させる。また、前記エアブロワー４８が整列部４０内にエアーを吹き付け、用毛１３を全て整列部４０内に納め、各用毛１３の先端を底板４２ｃで整列させる。
【００４５】
次に、用毛の導入工程において、第１整列手段４で整列された用毛１３を前記挿入スリーブ６１内の整列部６０内に導いて拘束せずにその長さ方向及び径方向に整列させる。ここで、拘束せずにとは、整列部６０内において、支持（保持）がないと用毛１３が容易に自由落下してしまう状態をいう。
【００４６】
本実施形態では、前記ローター４２が前記０度の位置から１８０度回転すると、整列スリーブ４１の下方でその同軸上に位置する挿入スリーブ６１の整列部６０内が、用毛導入手段７の前記吸気管路７０を通じて前記負圧源によって負圧吸引される。その一方で、前記用毛導入手段７の前記押し込みピン７３が降下し、整列部４０内で整列された用毛１３を当該整列部４０内から下方に押し出し、用毛１３の上端が整列スリーブ４１の通気路４１ａを通過するまで用毛１３を押し込んで負圧を解く。そして、吸気管路７０を通じた負圧吸引による下向きの気流によって、用毛１３を挿入スリーブ６１の整列部６０内に素早く導く。用毛１３は前記受取ピン７１の上端面で止められる。
【００４７】
そして、挿入スリーブ６１の前記通気路６１ａを通じた負圧吸引による気流によって整列部６０内に形成された用毛１３を保持する。この気流による保持によって、底板６２ｄのない部分における用毛１３の挿入スリーブ６１内からの落下が防止される。この状態で、前記ローター６２が時計回りに略４５度刻みで１８０度回転する。この間に前記タップピン６４〜６６が用毛１３の上端部をタップし、用毛１３を長さ方向に整列させる。また、前記エアブロワー４８が整列部６０内にエアーを吹き付け、用毛１３を全て整列部６０内に納め、各用毛１３の先端を底板６２ｄで整列させる。整列部６０内の用毛の密度は用毛間を流れる気流によって用毛を拘束せずにその長さ方向及び径方向に整列させ、整列された用毛を整列部６０より高い密度にして植毛孔１２ａに安定的に挿入できるようにする点から６０〜６８％であることが好ましい。
【００４８】
次に、用毛の配向工程（挿入工程）で、整列された前記用毛１３を前記用毛束保持治具９１の挿入孔９０に挿入して所定方向に配向させる。
本実施形態では、植毛孔１２ａを有する植毛基部１２を先端部に備えたブラシ本体１１を予め成形しておき、ブラシ本体１１を、植毛孔１２ａを挿入孔９０に合わせて用毛束保持治具９１上に固定しておく。そして、前記挿入スリーブ６１で前記植毛孔１２ａを介して前記用毛１３を前記挿入ピン８１で前記挿入孔９０に挿入する。
【００４９】
本実施形態では、ローター６２の前記３時の位置における挿入スリーブ６１と挿入ピン８１の昇降のタイミングは、次にように行われるようになっている。
【００５０】
先ず、図５（ａ）に示すように、挿入スリーブ６１が、その先端部が前記用毛束保持治具９１に固定された歯ブラシ本体の植毛基部１２の上面に対して所定のギャップＧを有するように降下する。このギャップＧの範囲は、用毛１３を安定的に挿入させること及び挿入スリーブ６１の先端と植毛基部１２の接触防止の点から０．１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００５１】
次に、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、挿入ピン８１が整列部６０内の用毛１３の上方から最下点まで降下し、用毛１３を下方に押し下げる。このとき、全ての用毛１３がその軸方向にほぼ真っ直ぐに揃った状態で挿入孔９１内に挿入される。また、挿入ピン８１の先端部が用毛束保持治具９１の挿入孔９０の先端部に対応した階段状の形態に設けられているため、用毛１３の先端部の形状が挿入孔９０に挿入される前に整えられており、植毛の最終形態である挿入孔９０の先端部の形態に対応した用毛１３の挿入が可能となる。図５（ｃ）に示すように、挿入ピン８１の先端部は、最下点まで降下したときでも挿入スリーブ６１内に位置するように設定されている。
【００５２】
植毛基部の上面から突出させる用毛の長さは、０．３〜１．５ｍｍであることが好ましい。突出長さが長すぎると植毛孔１２ａの挿入口に密着した溶融塊の形成に時間を要する場合があり、短すぎると植毛強度（用毛束抜け強度）が弱くなる場合がある。
【００５３】
挿入ピン８１が最下点まで達して用毛１３の挿入孔９０への挿入が完了すると、図５（ｄ）に示すように、挿入ピン８１よりも挿入スリーブ６１のほうが先に上昇を開始する。そして、挿入スリーブ６１の先端部が全ての用毛１３の上端部（挿入ピン８１側の端部）より上に上昇して整列部６０内から当該用毛１３の上端部を露呈させた後に、図５（ｅ）に示すように、挿入ピン８１を所定位置まで上昇させ、用毛１３から離間させる。そして、用毛１３の挿入孔９０への挿入動作が完了する。
【００５４】
挿入ピン８１の先端部が最下点まで降下した状態における挿入ピン８１の先端部と挿入スリーブ６１の先端部との距離は、挿入スリーブ６１の先端から送出された用毛１３が植毛孔１２ａに挿入されるまでにその端部が広がるのを抑えることができ、挿入ピン８１で用毛１３の端部の全てを安定して挿入できるようにする点から０．５〜５ｍｍであることが好ましい。
【００５５】
一つの挿入孔９０についての挿入動作が完了した後、次に用毛１３を挿入する挿入孔９０が前記３時の位置に位置決めされるように前記ｘｙステージユニット９２が作動した後、上記の手順で用毛１３の配向が行われる。
【００５６】
次に、ブラシ本体１１を前記用毛束保持治具９１とともに用毛１３の突出端部の溶融ステーション（図示せず）に移送し、植毛基部１２の背面側に突出した前記用毛１３の端部を、レーザービーム、ヒーター、超音波等の各種溶融手段（図示せず）で溶融させ、前記植毛孔１２ａよりも断面の大きな溶融塊を形成するとともに、隣接する用毛１３の溶融塊どうしを連結させる。
【００５７】
本実施形態では、植毛基部１２を用毛束保持具９に配設した上で、用毛１３の突出端部を溶融させて溶融塊を形成するため、溶融した樹脂樹脂が仮に植毛孔１２ａ側にもれだしても外観を損なうことがない。また、植毛孔１２ａを介して用毛１３を挿入し、拘束した上で溶融塊の形成を行うため、当該溶融塊を形成する際に例えばプレスヒーター等で圧力が加えられても用毛の乱れが抑えられる。
また、本実施形態では、用毛束保持治具９１に植毛基部１２が位置決め固定され、用毛１３が植毛孔１２ａに整列状態で拘束されて挿入孔９０内に収められているため、後述のように、用毛束保持治具に位置決め固定したまま、用毛が植設された植毛基部を配向工程以後の工程に移行させることができる。従って、この後の工程における用毛の配向の乱れ（毛立ち）を抑えることができる。
【００５８】
溶融塊の形成後、ブラシ本体１１をそのまま前記用毛束保持治具９１とともに植毛基部１２の背面の成形ステーション（図示せず）に移送し、該ステーションにおいて、射出成形、背面板の接着、接着樹脂若しくは被覆基板による被覆等を行って植毛部を形成し、歯ブラシ１の製造を完了する。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態の製造装置１及びこれを用いた歯ブラシの製造方法によれば、整列部４０、６０内に用毛１３を導入し、前記通気路４１ａ、６１ａを通じた負圧吸引により整列部４０、６０内に保持して移送するため、その、用毛１３を拘束せずにその幅方向及び横方向に整列させてから植毛孔１２ａに挿入して植毛を行うようにしたので、用毛束の配向性に優れ、且つ用毛１３の先端部が広がらずにきれいに整列した歯ブラシを高速でかつ安定的に製造することができる。
【００６０】
本発明は前記実施形態に制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。
【００６１】
例えば、前記実施形態の製造装置１では、用毛を整列させる第１整列手段４の整列部４０及び第２整列手段６の整列部６０を、それぞれローター４２及びローター６２で互いに独立して移動させるようにしたが、これらを同軸上で一体的に移動させる実施形態とすることもできる。
【００６２】
本発明は、前記実施形態におけるように、整列部４０や整列部６０への用毛１３の導入の際に、前記導入手段５、７の前記負圧源による負圧吸引に伴う気流で用毛１３を移送するようにすることが好ましいが、これらの負圧源に代えて、コンプレッサー等の加圧源で発生させた加圧空気等の気流によって用毛を移送することもできる。
【００６３】
本発明は、前記実施形態におけるように、分離移送手段３として鞘部３０及びピッカー３１を往復動させて所定本数の用毛を分離移送する形態の分離移送手段を備えていることが好ましいが、分離移送手段は、これに制限されるものではなく、他の形態、例えば、ロータリー式のピッカーを備えた分離移送手段を用いることもできる。
【００６４】
また、整列スリーブ及び挿入スリーブの数、並びにインデックスユニットの割付角は、製造する歯ブラシに応じて適宜設定することができる。
【００６５】
また、本発明は、前記実施形態におけるように、植毛孔を有する植毛基部を、挿入孔を有する用毛束保持治具上に固定し、植毛孔を介して用毛を挿入孔に挿入して配向させる工程を有するブラシの製造方法に特に好適であるが、植毛基部及び用毛束保持治具を用いずに、用毛を所定方向に配向させる挿入孔を有する金型を用いるブラシの製造方法にも適用することができる。この場合には、前記実施形態における植毛基部及び植毛孔に関する種々の製造条件を、該金型及び該挿入孔に関する条件に置き換えて適用することができる。
【００６７】
また、本発明は、前記実施形態におけるように、前記整列スリーブと前記挿入スリーブとの間で整列部の整列空間を段階的に狭めることによって用毛を整列させることに加え、整列部内の用毛を整列させる手法として、前記整列スリーブ及び挿入スリーブの各通気路を通じた負圧吸引、前記各タップピンによるタッピング、及びエアブロワーによるエアブローにより用毛を整列させる手法を用いることが好ましいが、これらの負圧吸引、タッピング、エアブローは単独で又は二つを組み合わせることもできる。また、整列部内で用毛を整列させる手法として、各スリーブを所定の振動で振動させる手法を用いることができ、該手法を単独で又は前記各手法と組み合わせて用いることもできる。
【００６８】
また、前記実施形態では、用毛を一束ずつ植毛基部１２の植毛孔１２ａを介して用毛束保持治具９１の挿入孔９０に挿入するようにしたが、整列された用毛を複数の挿入孔を有する挿入治具（キャリア）に一旦移送した後、該挿入治具から前記植毛基部の植毛孔又は前記金型の挿入孔に、まとめて又は個々に挿入することもできる。
【００６９】
本発明は、前記実施形態におけるように、歯ブラシの製造に特に好適であるが、歯ブラシ以外のブラシの製造、例えば、ヘアブラシ、マッサージブラシ、洗浄ブラシその他の各種ブラシの製造にも適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、用毛束の配向性に優れ、且つ用毛がきれいに整列したブラシを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブラシの製造方法を歯ブラシの製造に適用した一実施形態における手順を模式的に示す図である。
【図２】本発明のブラシの製造装置を歯ブラシの製造装置に適用した一実施形態を示す概略平面図である。
【図３】挿入ピンで用毛を押し出して植毛孔に挿入している状態を模式的に示す要部断面図である。
【図４】挿入スリーブの通気路の開口形状を模式的に示す図である。
【図５】同製造装置における用毛束の挿入工程を模式的に示す図であり、（ａ）挿入スリーブが最下点に達した状態を示す図、（ｂ）は挿入ピンによる用毛束の挿入状態を示す図、（ｃ）は挿入ピンによる用毛束の挿入完了状態を示す図、（ｄ）は挿入スリーブのみが上昇している状態を示す図、（ｅ）は挿入ピンが上昇している状態を示す図である。
【符号の説明】
１ 歯ブラシの製造装置（ブラシの製造装置）
２ 集毛手段
３ 分離移送手段
４ 第１整列手段
４０ 整列部
４１ 整列スリーブ
５ 用毛導入手段
６ 第２整列手段
６０ 整列部
６１ 挿入スリーブ
７ 用毛導入手段
８ 用毛の送出手段
９ 用毛の配向手段
９０ 挿入孔（挿入部）
９１ 用毛束保持治具
１０ 歯ブラシ
１１ 歯ブラシ本体
１２ 植毛基部
１２ａ 植毛孔
１３ 用毛
１４ 用毛束
Claims (13)
- 周壁部に通気路を有する整列スリーブ又は挿入スリーブの整列部に所定本数の用毛を導入する用毛の導入工程と、前記整列部に導入された前記用毛を、前記通気路を通じた吸引力で該整列部内に保持して移送する用毛の移送工程と、所定位置に移送された前記用毛を前記整列部から送出する用毛の送出工程とを具備するブラシの製造方法であって、
前記通気路を通じた吸引力を前記用毛に作用させて該用毛を前記整列部内に保持した状態で、前記用毛を押し込みピン又は挿入ピンで押し出して送出するブラシの製造方法。 - 前記整列スリーブの整列部と前記挿入スリーブの整列部との間において前記用毛を移送する工程を有している請求項１記載のブラシの製造方法。
- 前記挿入スリーブの前記通気路の開口部を、前記送出工程で送出される前記用毛の先端部の整列形態を側面視した形状に対応した形状に設けておき、前記通気路を通じた吸引によって前記用毛の先端部を所定の整列形態に整列させて前記挿入スリーブの整列部から送出する請求項１又は２記載のブラシの製造方法。
- 前記挿入スリーブの整列部から送出された用毛が挿入される用毛束保持具の挿入孔の先端形状と対応した形状を先端部に有する挿入ピンで、前記挿入スリーブの整列部内の前記用毛を押し出す請求項３記載のブラシの製造方法。
- 周壁部に通気路を有する整列スリーブの整列部に所定本数の用毛を導入する用毛の導入工程と、前記整列部に導入された前記用毛を、その先端部を所定の整列形態に整列させて該整列部から送出する用毛の送出工程とを具備するブラシの製造方法であって、
前記挿入スリーブの前記通気路の開口部を、前記送出工程で送出される前記用毛の先端部の前記整列形態を側面視した形状に対応した形状に設けておき、前記通気路を通じた吸引によって前記用毛の先端部を所定の整列形態に整列させて前記挿入スリーブの整列部から送出するブラシの製造方法。 - 前記用毛の先端部の整列形態に対応した先端形状を有する挿入ピンで前記挿入スリーブの整列部内の前記用毛を押出して送出する請求項１〜５の何れかに記載のブラシの製造方法。
- 前記挿入ピンで前記用毛を送出するときに、該挿入ピンで前記通気路を通じた吸引を遮断する請求項６記載のブラシの製造方法。
- 請求項１に記載のブラシの製造方法を実施するためのブラシの装置であって、
所定本数の用毛が導入される用毛の整列部を有する整列スリーブ又は挿入スリーブと、前記整列部内に導入された前記用毛を送出する押し込みピン又は挿入ピンとを具備し、
前記整列スリーブ又は挿入スリーブは、導入された前記用毛を該整列部内に吸引保持する通気路を周壁部に有しているブラシの製造装置。 - 前記通気路が前記用毛の送出方向に向けて斜めに設けられている請求項８記載のブラシの製造装置。
- 前記挿入ピンが、送出される前記用毛の先端部を所定の整列形態に整列させる先端形状を有している請求項８又は９記載のブラシの製造装置。
- 前記挿入スリーブの前記通気路の開口部が、前記用毛の先端部の前記整列形態を側面視した形状に対応した形状を有している請求項８〜１０の何れかに記載のブラシの製造装置。
- 前記挿入ピンで前記用毛を送出するときに、該挿入ピンで前記通気路を通じた吸引を遮断するようになしてある請求項１１記載のブラシの製造装置。
- 前記通気路が前記整列スリーブの下方部に設けられている請求項８記載のブラシの製造装置。
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