JP4778166B2 - ブラシ及びブラシの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歯ブラシ等のブラシ及びブラシの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯ブラシの製造において用毛を植毛する場合、用毛束を用毛束挿入孔に挿入した後、金属部材で用毛束を固定する方法が広く行なわれていた。この方法で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。特に歯ブラシのような植毛部が小さいブラシにおいてはこの傾向が強い。一方、金属部材を用いない方法としては、次の３つの方法があり、それぞれ目的により使い分けられている。
【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。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材料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にくい。
【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】
ここで、最近、性能を重視する観点から、種々の植毛形態が検討されているブラシにおいて、任意の形態の斜め植毛が必要となってきた。上記タイプI〜タイプIIIのうち、タイプIIは、簡素な同じ設備で品種切り替えを頻繁に行なう場合には有利である。
【０００７】
本発明は、上記タイプIIの方法で、斜め植毛を簡易且つ正確に実施することを検討したものである。
【０００８】
従来技術の斜め植毛において、基板に対し用毛束を斜め状に植毛する場合には、実開昭60-56518、特公平6-20796に記載の如く、基板の成形用金型に傾斜用毛束挿入孔を成形するための可動ピンを内蔵し、このピンを金型に対して移動可能とする構造を用いることが考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板に対して傾斜させて用毛束を植設したブラシにおいて、基板に対して傾斜した円筒状の用毛束挿入孔を形成した基板を用いた場合は、毛束の充填密度を高くすることができず、用毛束挿入孔からのプラスチック材料の漏れが生じたり、用毛束の乱れやブラシの使用時に短期間で用毛束が拡がってしまう等の問題があった。
【００１０】
また、基板に傾斜した用毛束挿入孔を成形するため、金型に可動ピンを内蔵するものでは、金型構造が複雑になって加工性が悪く、可動ピンの移動によるかじりにより金型の耐久性や磨耗粉による成形品の汚損を生じるとともに、相隣る用毛束挿入孔の間隔を近づけるにも限界がある。
【００１１】
また、１つの金型で複数のブラシを成形する場合は、傾斜のための可動ピンの複雑な機構にて金型内に多数のブラシを配置ことが困難な場合がある。
【００１２】
本発明の課題は、基板の用毛束挿入孔に用毛を高密度に植設し、用毛束の乱れを抑制し、用毛束の耐拡がり性や耐抜け強度を向上することにある。また、本発明の他の課題は、傾斜した用毛束挿入孔を有する基板にて斜めに植設（以下、本明細書では「植毛」に換え「植設」の用語を使用する）されたブラシを簡易に製造することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、下記の用毛束挿入孔を有する基板に用毛束を植設したブラシであって、該用毛束挿入孔の孔面が該基板厚み方向に対して傾斜した傾斜面を有するとともに、該基板の表面から該基板の背面方向に向かって拡径するようになされており、該用毛束が、該用毛束と該用毛束挿入孔の壁面との間隙が非対称で、かつ該基板厚み方向に対して傾斜させて該用毛束挿入孔に挿入され、該基板の背面側に突き出した該用毛束基部端面を溶融し固定されたブラシであり、該用毛束挿入孔の孔面の周方向の一部を直立面とし、該用毛束挿入孔の傾斜面は用毛束の傾斜角に略沿っているものである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１記載のブラシ用基板を製造するための成形用金型であって、用毛束挿入孔に用毛束を植設した基板を有するブラシの該基板を製造するための成形用金型であり、該成形用金型が該基板に設けられる該用毛束挿入孔を成形するための成形突部を備え、該成形突部が、該基板の表面から該基板の背面方向に向かって拡径し、かつ該用毛束挿入孔の孔面の周方向の一部をその型抜き方向に対して傾斜した該用毛束挿入孔を成形する構造を有し、かつ該用毛束挿入孔の成形後に該基板の背面から離隔して型抜きされる方向で該用毛束挿入孔の該孔面と干渉しないようにしたものである。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１記載のブラシ用基板を製造するためのブラシの製造方法であって、用毛束挿入孔を有する基板に用毛束を植設するブラシの製造方法であり、該用毛束挿入孔が表面から背面方向に向かって拡径するようになされた該基板を、用毛束整形孔を有する用毛束保持治具に位置決めし、該用毛束を、該用毛束と該用毛束挿入孔の壁面との間隙が非対称で、かつ該基板厚み方向に対して傾斜させた該用毛束挿入孔および該用毛束整形孔に挿入し、該基板の背面側に突き出した該用毛束基部端面を溶融させて固定し、次いで該基板の背面側に形成される空間に充填材を充填して該基板に該用毛束を固定化するものである。
【００１６】
尚、本明細書でスリーブの孔軸、用毛束挿入孔の孔軸のそれぞれにおいて用いる「孔軸」の文言は、それらの孔に用毛を保持させた際の用毛の長さ方向に沿う方向を意味する。また、本明細書で用毛束挿入孔の断面形状、スリーブの孔断面、用毛束挿入孔の断面積のそれぞれにおいて用いる「孔の断面」の文言は、それらの孔に用毛を保持させた際の用毛の長さ方向に垂直をなす面による断面を意味する。
【００１７】
また、本明細書で「基板の正面」の文言は、歯ブラシが製品になった際の基板において用毛束が突き出る側の面を言い、「基板の背面」の文言は、歯ブラシが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。
【００１８】
「基板の長手方向」とは、ブラシ製品になった際の基板からハンドル部へ伸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。
【００１９】
「基板の長手方向に沿う断面」とは、歯ブラシの製品を、平面上に、用毛束を下向きになるように配置した際のその平面に平行な面による断面を言う。図１、図５、図６等は長手方向に沿う断面図である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
ブラシ（歯ブラシ）製造の方法及び装置の構成をその動作とともに示しながらブラシ（歯ブラシ）の形態を以下に説明する。
【００２１】
(1)ブラシ（歯ブラシ）１０の基板１１を、図１、図２の基板成形用金型２０（上型２１と下型２２）により成形する。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により構成されるものとした。ヘッド１４は、図３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設部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を植設可能とする。
【００２２】
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への用毛束１８の植設工程後に、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、基板１１は、ヘッド１４のみからなるものでも良く、ヘッド１４への用毛束１８の植設工程後に、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。
【００２３】
ここで、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。
【００２４】
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、ブラシ（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い。用毛束１８のブリッスルとしては、ブラシ（歯ブラシ）の性能を満たす樹脂、例えばナイロン等のポリアミド、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル等からなるものを採用できる。
【００２５】
ここで、基板成形用金型２０は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、上型２１に背面充填用凹部１６を成形するための成形ブロック２３を有し、基板１１に設けられる複数の用毛束挿入孔１７のそれぞれを成形するための複数の成形突部２４を成形ブロック２３に一体に備える。各成形突部２４は、成形ブロック２３からそれぞれ同一又は異なる方向に突出するように設けられ、用毛束挿入孔１７の成形後に基板１１の背面から離隔して型抜き可能とされ、その型抜き方向で用毛束挿入孔１７の孔面と干渉せず（アンダーカット部を備えず）、かつ用毛束挿入孔１７の孔面の周方向の少なくとも一部を基板１１の長手方向に沿う断面内でその型抜き方向に斜交せしめた傾斜面１７Ａとし、基板１１の用毛束挿入孔１７に後工程で植設される用毛束１８をこの傾斜面１７Ａに沿い、又はこの傾斜面１７Ａの傾斜の範囲内で該基板１１に対し（基板１１（ハンドル１２）の長手方向に対し、又は基板１１の長手方向に沿う該基板１１の正面もしくは背面に対し）斜めに固定化される。
【００２６】
尚、背面充填用凹部１６を成形するための成形ブロック２３は、ブロック状の形態として、すべての用毛束挿入孔１７を形成する成形突部２４を一体としたものの他、複数分割しても良く、さらには、上型２１と一体とした形態でも良い。
【００２７】
また、各成形突部２４の用毛束挿入孔１７の斜交の形態は、全てが同一方向、又は複数方向に斜交した形態の他、斜交していないものと斜交したものの複合した種々の形態が採用できる（図１２）。
【００２８】
図２（Ｃ）は斜め孔を形成するため、用毛束１８の挿入形態と同様の成形突部２４を設けた成形ブロック２３である。この成形ブロック２３では成形突部２４が金型抜き方向に対し、アンダーカット部を形成するものであり、成形後に基板１１の背面から離隔して型抜きする際、基板１１及び傾斜した用毛束挿入孔１１が変形するとともに、繰り返し動作により成形突部２４が破損する場合がある。
【００２９】
従って、金型の耐久性や基板の品質を考慮すると本発明による形態は図２（Ｂ）のアンダーカット部を有さない形態である。
【００３０】
尚、成形突部２４は、図２（Ｂ）に示す如く、基板１１の正面に臨む用毛束挿入孔１７の開口径Ｄａを後工程で植設される用毛束１８の束径と概略同寸法とし、隙間なく用毛束１８を植設可能とする大きさに設定する。また、成形突部２４は、図２（Ｂ）に示す如く、基板１１の背面に臨む用毛束挿入孔１７の開口縁部に用毛束１８の挿入を容易化するための広角のテーパ状挿入ガイド１７Ｂを形成する。用毛束挿入孔１７の孔面の周方向で傾斜面１７Ａが設けられた部分では、傾斜面１７Ａを用毛束挿入孔１７の開口縁部まで延長してこれをテーパ状挿入ガイド１７Ｂとするものでも良い（図２（Ｂ））。また、成形突部２４は、用毛束挿入孔１７の孔面の周方向の一部を直立面とするものを本発明形態とし（図２、図７（Ａ））、全部を傾斜面とするものを参考形態とする（図７（Ｂ））。
【００３１】
また、成形突部２４は、用毛束挿入孔１７の孔面の周方向の全部を円形や楕円形にするものに限らず、一部又は全部を三角形、四角形、菱形、扇形としても良い。また、それらの形状を複合して用いても良い。
【００３２】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、基板１１の背面に臨む毛束挿入孔１７の開口縁部に設けられる用毛束１８のためのテーパ状挿入ガイド１７Ｂの口径を、傾斜面１７Ａの存在により実質的に拡径しているため、後述の用毛束端面溶融装置６０により用毛束１８の基部に溶融塊の形成する際、溶融塊を形成とする部分を実質的に大きくでき、用毛束１８を構成する用毛間の溶融接触面積も増大し、用毛束１８や用毛の耐抜け強度を向上させることができる。
【００３３】
(2)用毛束を植設するにあたっては、例えば、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４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。
【００３４】
このとき、基板１１の用毛束挿入孔１７は、前述した如くの傾斜面１７Ａを備えていて用毛束１８をこの傾斜面１７Ａに沿い、又はこの傾斜面１７Ａの傾斜の範囲内で該基板１１に対し斜め状植設方向に固定化可能とするものであるから、用毛束挿入孔１７に連なる用毛束整形孔３２はその孔軸方向を当該用毛束挿入孔１７に固定化される用毛束１８の中心軸方向に沿う方向に傾斜せしめられる。これにより、用毛束保持治具３０の用毛束整形孔３２は、基板１１の用毛束挿入孔１７に挿着された用毛束１８をその所望の植設方向に保持し、後工程の成形装置７０において充填される充填材１９により用毛束１８をその所望の植設方向に固定化できる。
【００３５】
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。
【００３６】
(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４）。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に押込み、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４）。
【００３７】
(4)用毛束端面溶融装置６０により、図５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）の溶融面１８Ａ（図６、図７）を成形する。用毛束１８の溶融面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。
【００３８】
尚、用毛束端面溶融装置６０としては、発熱体、熱風、レーザー、超音波振動体等を用いることができる。溶融面を冷却固化させる方式としては、自然冷却の他、強制性的に冷却することもできる。
【００３９】
(5)用毛束１８を挿入した基板１１と用毛束保持治具３０を成形装置７０に搬送し、成形装置の金型７１に位置決めする（図８、図９）。
【００４０】
(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１０）。
【００４１】
充填材１９を背面充填凹部１６に充填する際、充填圧力は１００〜４００ｋｇ重／ｃｍ２程度に達する。従って、基板１１の用毛束挿入孔１７を用毛束１８基部の溶融面１８Ａで確実に塞ぐ形態にしないと、該用毛束挿入孔と用毛束１８との間より充填材１９が漏れやすい。
【００４２】
(7)充填材１９の固化後、金型７１を開いてブラシ（歯ブラシ）１０及び用毛束保持治具３０を取出し、ブラシ（歯ブラシ）１０を用毛束保持治具３０から外す。（図１１）
【００４３】
上記実施形態による金型（７１）は、背面充填用凹部１６を充填する側のみで良いため、金型の製作費用が低減でき、また、金型構造が比較的簡単であるため、メンテナンス性が良い。
【００４４】
充填装置８０は射出成形機８１を採用できる。図８〜図１０の射出成形機８１は、射出シリンダ及び射出プランジャを縦型配置したものであるが、横型配置でも良い。また、成形装置７０の注入口７２のゲート方式は、コールドランナー方式でも、ホットランナー方式でも良い。
【００４５】
尚、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。
【００４６】
また、充填材１９として用いられる材料は、基板１１と同一材料でも異材料でも良く、ホットメルト接着剤、エラストマーでも良い。
【００４７】
充填材１９は、基板１１や用毛束１８との接着力を強化するため、基板１１や用毛束１８の構成材料と熱接着や化学的接着による接着性のある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。また、充填材１９の注入圧力は高くする方が、基板１１や用毛束１８との接着力を強化し、かつ外観性（ヒケ）を向上する。但し、圧力を高くしすぎると、基板１１と用毛束１８間より充填材１９がはみ出しバリが発生し、ブラシ（歯ブラシ）品質が低下する。
【００４８】
上記ブラシ（歯ブラシ）の製造方法及び装置によれば、ブラシ（歯ブラシ）１０は、図１２（Ａ）に示す如く、基板１１の長手方向に沿う断面内で、用毛束１８を基板１１に対し斜め状に固定化される。しかしながら、基板１１の各用毛束挿入孔１７に植設された各用毛束１８はそれらの傾斜方向を互いに平行をなす斜め状、又は互いに非平行をなす斜め状にしても良く、もしくは一部のものだけを直立状にしても良い。
【００４９】
ブラシ（歯ブラシ）１０は、基板１１の長手方向に直交する断面内では、各用毛束挿入孔１７に植設された各用毛束１８を適宜斜め状、直立状にすることで、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）に示す如くの多様な植設形態を得ることができる。図１２（Ｂ）は中央の用毛束１８を直立状、両側の用毛束１８を外方に向けて拡張状にしたもの、図１２（Ｃ）は全部の用毛束１８を直立状にしたもの、図１２（Ｄ）は中央の用毛束１８を直立状、両側の用毛束１８を内方に向けて収縮状にしたものである。ブラシ（歯ブラシ）１０では、基板１１の長手方向において離隔する各横断面のそれぞれに図１２（Ｂ）〜（Ｄ）のそれぞれの植設形態を割り付けても良く、また、その他にも上記図１２（Ａ）〜１２（Ｄ）を複合させて用毛束１７を斜めにしても良い。
【００５０】
本実施形態によれば、以下の作用がある。
▲１▼基板１１に成形される用毛束挿入孔１７の孔形状を成形する際、上型２１に備えられた用毛束挿入孔１７を形成する成形凸部２４が、その型抜き方向で用毛束挿入孔１７の孔面と干渉せず（アンダーカット部を備えず）、かつ孔面の周方向の少なくとも一部を斜め状の傾斜面１７Ａとした。従って、用毛束１８を基板１１に設けた用毛束挿入孔１７の斜め状孔面１７Ａに沿い、又はその孔面１７Ａの傾斜の範囲内に定めた植設方向にて、該用毛束挿入孔１７に斜めに植設し、その植設方向を用毛束保持治具３０の用毛束整形孔３２で保持した状態で充填材１９を充填し、用毛束１８をその植設方向で基板１１の植設部１６Ａに固定化できる。基板１１に設けられる複数の用毛束挿入孔１７のそれぞれに植設される用毛束１８の向きを、互いに（非平行の）異なる斜め状にしたり、一部のものだけ直立状にする等もでき、斜めの用毛束を有する特徴のあるブラシ（歯ブラシ）を製造することができる。
【００５１】
▲２▼上述▲１▼の用毛束挿入孔１７の成形のために金型２０に設けられる成形突部２４を、型抜き方向で用毛束挿入孔１７の孔面と干渉せず、かつ用毛束挿入孔１７の孔面の周方向の少なくとも一部をその型抜き方向に斜交せしめるだけの簡素な構成とすることができる。従って、金型構造を簡素にしながら、型抜き時に、基板１１に成形された用毛束挿入孔１７の変形や破損を生ずることがない。また、金型２０の加工性や耐久性を向上できるし、斜め孔を形成する部分の摺動も無く、金型２０にかじり等を生じないから成形品の汚損を生ずることもなく、相隣る用毛束挿入孔１７の間隔も近づけることができる。
【００５２】
▲３▼基板１１の背面に臨む用毛束挿入孔１７の開口縁部に設けられる用毛束１８のためのテーパ状挿入ガイド１７Ｂの口径を、傾斜面１７Ａの存在により実質的に拡径し、前述(4)の用毛束端面溶融装置６０により用毛束１８の基部に形成する溶融塊を大型化し、用毛束１８を構成する用毛間の溶融接触面積も増大し、用毛束１８や用毛の耐抜け強度を向上し、ブラシ（歯ブラシ）１０の品質を向上できる。
【００５３】
次いで、本発明のブラシ（歯ブラシ）の実施形態を図７（Ａ）および図７（Ｂ）をもとに説明する。
【００５４】
図７（Ａ）は本発明のブラシ（歯ブラシ）の断面図（毛束の中心軸に沿って切り取った断面）である。
【００５５】
本発明のブラシ（歯ブラシ）１０では、基板１１の厚み方向に対して傾斜させて用毛束１８を植設するための用毛束挿入孔１７が、基板１１の表面から背面方向に向かって拡径するようになされているため、高密度で用毛束１８を挿入することが可能となり、用毛束１８の乱れを抑制できる。またブラシ（歯ブラシ）１０の長期間の使用において毛束の拡がりを防止できるので、ブラシ（歯ブラシ）１０の外観に特徴を持たせることができると同時に、歯垢除去性等の機能の面でも優れたブラシ（歯ブラシ）１０を得ることができる。また、基板１１の正面の用毛束挿入孔１７の用毛充填密度が高いので、背面充填用凹部１６への充填剤の充填工程において充填材の漏れが発生せず、外観の優れたブラシ（歯ブラシ）１０となる。さらに、溶融塊の形成部が大きくでき、用毛束１８や用毛の耐抜け強度を向上させることができる。
【００５６】
また、本発明のブラシ（歯ブラシ）は、用毛束１８と用毛束挿入孔１７との間隙が非対称となるように用毛束１８が植設されているため、用毛束挿入孔１７の中で用毛束１６の長さ方向に沿って長い溶融塊を形成することができ、用毛の耐抜け強度をより一層向上させることができる。
【００５７】
図７（Ａ）では、用毛束１８が用毛束挿入孔１７の孔面の一部に沿うように植設されているが、用毛束１８と用毛束挿入孔１７との間隙が非対称となるようになされていれば、用毛束挿入孔１７に沿っている必要はない。ただし、図７（Ａ）のように孔面の一部に沿うように植設する方が、用毛束１８の乱れをより抑制することができる。
【００５８】
参考形態としては、図７（Ｂ）や図２（Ｃ）（図２（Ｃ）は基板１１および基板成型用金型２０の断面図であり、ブラシ（歯ブラシ）の断面図ではない）が挙げられる。
【００５９】
図７（Ｂ）は、用毛束挿入孔１７の孔面の基板１１の厚み方向に対してなす角度が一定となっているのに対し、図７（Ａ）は用毛束との間隙が広い側の孔面が基板厚み方向に対して小さな角度としてなされている。
【００６０】
図７（Ｂ）の場合は溶融塊の形成部が大きくでき、より用毛束１８や用毛の耐抜け強度を向上させることができるが、必要以上に溶融塊形成可能空間を大きくすると、溶融塊形成時に傾斜面１７Ａを溶融塊で緻密に塞ぐことが出来ずに、充填材１９が漏れる場合があるので、図７（Ａ）の実施形態の方がより好ましい。
【００６１】
図２（Ｃ）の形態では、用毛束挿入孔１７が基板の正面で円筒状に形成され、用毛束挿入孔１７の途中から基板背面側に向かって拡径している。この場合、用毛束の乱れを抑制する効果が高いものの、用毛束の充填密度が低くなる場合があるので、図７（Ａ）の実施形態の方がより好ましい。
【００６２】
本発明の用毛束挿入孔１７の深さ方向の断面形状としては、円形や楕円形にするものに限らず、一部又は全部を三角形、四角形、菱形、扇形としても良い。また、それらの形状を複合して用いても良い。また、一つの用毛束挿入孔においてその深さ方向で断面形状が変化していても良い（例えば、図７（Ａ）に示したように基板表面では円形で、基板背面側で楕円形とした用毛束挿入孔）。
【００６３】
上記図７（Ａ）、図７（Ｂ）は基板１１より溶融面１８Ａの高さ方向を高くしない事例である。これに対して、溶融面１８Ａの高さ方向を高く、且つ略球状にした溶融塊を形成しても溶融塊を実質的に大きくでき、用毛間の溶融接触面積を増大できる。しかし、基板１１の面より溶融塊が突出した状態であると、背面充填材１９が注入される際に溶融塊に高圧の圧力を受け、用毛束１８の傾斜角度が乱れる場合がある。例えばブラシ（歯ブラシ）１０の基板１１として最もよく使われるポリプロピレン樹脂、用毛として最もよく使われるナイロンを用いた場合は双方の物性が異なり熱接着はしない。従って、基板１１に設けられた傾斜面１７Ａと用毛束１８の溶融塊は接着しておらず、背面充填の高い圧力下では溶融塊と傾斜面１７Ａとの間にズレが生じ用毛束１８が乱れることがある。
【００６４】
本形態では、基板１１より溶融面１８Ａを高さ方向で高くしなくとも用毛間の溶融接触面積を充分確保でき、また、基板１１の面より溶融塊が突出していない分、背面充填材１９の厚みを薄くでき、口腔内で操作性の良い薄肉のヘッド形態のブラシ（歯ブラシ）１０の製造が可能である。
【００６５】
尚、図７（Ｂ）については傾斜面１７Ａを双方の断面視で拡径した形態である。この形態の場合は溶融塊の形成部が大きくでき、より用毛束１８や用毛の耐抜け強度を向上させることができるが、必要以上に溶融塊形成可能空間を大きくすると、溶融塊形成時に傾斜面１７Ａを溶融塊で緻密に塞ぐことができずに、背面充填材１９が漏れる場合がある。
【００６６】
従って、好ましい形態としては、図７（Ａ）のように、傾斜面１７Ａの一面を用毛束の傾斜角に略沿わせるように植設する形態とし、基板の正面側は、金型の抜き方向でアンダーカットにならない様に、該抜き方向と略同様な平行面とする。
【００６７】
これにより、用毛束１８が傾斜面１７Ａの一面に沿って保持されており、用毛束１８の基部を溶融する際に用毛の乱れがなく、且つ、用毛間の溶融接触面積も確保できる、より好ましい形態である。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、用毛を高密度に植設でき、用毛束の乱れが少なく、用毛束の拡がり性（耐拡がり性）や抜け強度（植毛強度）に優れたブラシ（歯ブラシ）を得ることができ、また、本発明のブラシ（歯ブラシ）の基板に傾斜した用毛束挿入孔を簡易な金型システムで成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は基板とその成形用金型を示す模式図である。
【図２】図２は金型を示す模式図である。
【図３】図３は基板の要部を示す模式図である。
【図４】図４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５】図５は用毛束端面溶融装置を示す模式図である。
【図６】図６は用毛束の溶融面形成状態を示す模式図である。
【図７】図７は基板の用毛束挿入孔への用毛束の固定状態を示す模式図である。
【図８】図８は成形装置への基板を搬送する状態を示す模式図である。
【図９】図９は金型に基板を位置決めする状態を示す模式図である。
【図１０】図１０は成形装置による樹脂の注入状態を示す模式図である。
【図１１】図１１は歯ブラシを金型及び用毛束保持治具から外した状態を示す模式図である。
【図１２】図１２は歯ブラシの植設形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ ブラシ（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
１７ 用毛束挿入孔
１７Ａ 傾斜面
１８ 用毛束
１８Ａ 溶融面
１９ 充填材
２０ 金型
２１ 上型
２２ 下型
２３ 成形ブロック
２４ 成形突部
３０ 用毛束保持治具
３１ 据付部
３２ 用毛束整形孔
４０ スリーブ
５０ 用毛束押込装置
５１ 押出ピン
６０ 用毛束端面溶融装置
７０ 成形装置
７１ 金型
７２ 注入口（ゲート）
８０ 充填装置
８１ 射出成形機
【発明の属する技術分野】
本発明は歯ブラシ等のブラシ及びブラシの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯ブラシの製造において用毛を植毛する場合、用毛束を用毛束挿入孔に挿入した後、金属部材で用毛束を固定する方法が広く行なわれていた。この方法で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。特に歯ブラシのような植毛部が小さいブラシにおいてはこの傾向が強い。一方、金属部材を用いない方法としては、次の３つの方法があり、それぞれ目的により使い分けられている。
【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。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材料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にくい。
【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】
ここで、最近、性能を重視する観点から、種々の植毛形態が検討されているブラシにおいて、任意の形態の斜め植毛が必要となってきた。上記タイプI〜タイプIIIのうち、タイプIIは、簡素な同じ設備で品種切り替えを頻繁に行なう場合には有利である。
【０００７】
本発明は、上記タイプIIの方法で、斜め植毛を簡易且つ正確に実施することを検討したものである。
【０００８】
従来技術の斜め植毛において、基板に対し用毛束を斜め状に植毛する場合には、実開昭60-56518、特公平6-20796に記載の如く、基板の成形用金型に傾斜用毛束挿入孔を成形するための可動ピンを内蔵し、このピンを金型に対して移動可能とする構造を用いることが考えられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基板に対して傾斜させて用毛束を植設したブラシにおいて、基板に対して傾斜した円筒状の用毛束挿入孔を形成した基板を用いた場合は、毛束の充填密度を高くすることができず、用毛束挿入孔からのプラスチック材料の漏れが生じたり、用毛束の乱れやブラシの使用時に短期間で用毛束が拡がってしまう等の問題があった。
【００１０】
また、基板に傾斜した用毛束挿入孔を成形するため、金型に可動ピンを内蔵するものでは、金型構造が複雑になって加工性が悪く、可動ピンの移動によるかじりにより金型の耐久性や磨耗粉による成形品の汚損を生じるとともに、相隣る用毛束挿入孔の間隔を近づけるにも限界がある。
【００１１】
また、１つの金型で複数のブラシを成形する場合は、傾斜のための可動ピンの複雑な機構にて金型内に多数のブラシを配置ことが困難な場合がある。
【００１２】
本発明の課題は、基板の用毛束挿入孔に用毛を高密度に植設し、用毛束の乱れを抑制し、用毛束の耐拡がり性や耐抜け強度を向上することにある。また、本発明の他の課題は、傾斜した用毛束挿入孔を有する基板にて斜めに植設（以下、本明細書では「植毛」に換え「植設」の用語を使用する）されたブラシを簡易に製造することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、下記の用毛束挿入孔を有する基板に用毛束を植設したブラシであって、該用毛束挿入孔の孔面が該基板厚み方向に対して傾斜した傾斜面を有するとともに、該基板の表面から該基板の背面方向に向かって拡径するようになされており、該用毛束が、該用毛束と該用毛束挿入孔の壁面との間隙が非対称で、かつ該基板厚み方向に対して傾斜させて該用毛束挿入孔に挿入され、該基板の背面側に突き出した該用毛束基部端面を溶融し固定されたブラシであり、該用毛束挿入孔の孔面の周方向の一部を直立面とし、該用毛束挿入孔の傾斜面は用毛束の傾斜角に略沿っているものである。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１記載のブラシ用基板を製造するための成形用金型であって、用毛束挿入孔に用毛束を植設した基板を有するブラシの該基板を製造するための成形用金型であり、該成形用金型が該基板に設けられる該用毛束挿入孔を成形するための成形突部を備え、該成形突部が、該基板の表面から該基板の背面方向に向かって拡径し、かつ該用毛束挿入孔の孔面の周方向の一部をその型抜き方向に対して傾斜した該用毛束挿入孔を成形する構造を有し、かつ該用毛束挿入孔の成形後に該基板の背面から離隔して型抜きされる方向で該用毛束挿入孔の該孔面と干渉しないようにしたものである。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１記載のブラシ用基板を製造するためのブラシの製造方法であって、用毛束挿入孔を有する基板に用毛束を植設するブラシの製造方法であり、該用毛束挿入孔が表面から背面方向に向かって拡径するようになされた該基板を、用毛束整形孔を有する用毛束保持治具に位置決めし、該用毛束を、該用毛束と該用毛束挿入孔の壁面との間隙が非対称で、かつ該基板厚み方向に対して傾斜させた該用毛束挿入孔および該用毛束整形孔に挿入し、該基板の背面側に突き出した該用毛束基部端面を溶融させて固定し、次いで該基板の背面側に形成される空間に充填材を充填して該基板に該用毛束を固定化するものである。
【００１６】
尚、本明細書でスリーブの孔軸、用毛束挿入孔の孔軸のそれぞれにおいて用いる「孔軸」の文言は、それらの孔に用毛を保持させた際の用毛の長さ方向に沿う方向を意味する。また、本明細書で用毛束挿入孔の断面形状、スリーブの孔断面、用毛束挿入孔の断面積のそれぞれにおいて用いる「孔の断面」の文言は、それらの孔に用毛を保持させた際の用毛の長さ方向に垂直をなす面による断面を意味する。
【００１７】
また、本明細書で「基板の正面」の文言は、歯ブラシが製品になった際の基板において用毛束が突き出る側の面を言い、「基板の背面」の文言は、歯ブラシが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。
【００１８】
「基板の長手方向」とは、ブラシ製品になった際の基板からハンドル部へ伸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。
【００１９】
「基板の長手方向に沿う断面」とは、歯ブラシの製品を、平面上に、用毛束を下向きになるように配置した際のその平面に平行な面による断面を言う。図１、図５、図６等は長手方向に沿う断面図である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
ブラシ（歯ブラシ）製造の方法及び装置の構成をその動作とともに示しながらブラシ（歯ブラシ）の形態を以下に説明する。
【００２１】
(1)ブラシ（歯ブラシ）１０の基板１１を、図１、図２の基板成形用金型２０（上型２１と下型２２）により成形する。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により構成されるものとした。ヘッド１４は、図３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設部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を植設可能とする。
【００２２】
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への用毛束１８の植設工程後に、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、基板１１は、ヘッド１４のみからなるものでも良く、ヘッド１４への用毛束１８の植設工程後に、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。
【００２３】
ここで、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。
【００２４】
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、ブラシ（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い。用毛束１８のブリッスルとしては、ブラシ（歯ブラシ）の性能を満たす樹脂、例えばナイロン等のポリアミド、ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル等からなるものを採用できる。
【００２５】
ここで、基板成形用金型２０は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、上型２１に背面充填用凹部１６を成形するための成形ブロック２３を有し、基板１１に設けられる複数の用毛束挿入孔１７のそれぞれを成形するための複数の成形突部２４を成形ブロック２３に一体に備える。各成形突部２４は、成形ブロック２３からそれぞれ同一又は異なる方向に突出するように設けられ、用毛束挿入孔１７の成形後に基板１１の背面から離隔して型抜き可能とされ、その型抜き方向で用毛束挿入孔１７の孔面と干渉せず（アンダーカット部を備えず）、かつ用毛束挿入孔１７の孔面の周方向の少なくとも一部を基板１１の長手方向に沿う断面内でその型抜き方向に斜交せしめた傾斜面１７Ａとし、基板１１の用毛束挿入孔１７に後工程で植設される用毛束１８をこの傾斜面１７Ａに沿い、又はこの傾斜面１７Ａの傾斜の範囲内で該基板１１に対し（基板１１（ハンドル１２）の長手方向に対し、又は基板１１の長手方向に沿う該基板１１の正面もしくは背面に対し）斜めに固定化される。
【００２６】
尚、背面充填用凹部１６を成形するための成形ブロック２３は、ブロック状の形態として、すべての用毛束挿入孔１７を形成する成形突部２４を一体としたものの他、複数分割しても良く、さらには、上型２１と一体とした形態でも良い。
【００２７】
また、各成形突部２４の用毛束挿入孔１７の斜交の形態は、全てが同一方向、又は複数方向に斜交した形態の他、斜交していないものと斜交したものの複合した種々の形態が採用できる（図１２）。
【００２８】
図２（Ｃ）は斜め孔を形成するため、用毛束１８の挿入形態と同様の成形突部２４を設けた成形ブロック２３である。この成形ブロック２３では成形突部２４が金型抜き方向に対し、アンダーカット部を形成するものであり、成形後に基板１１の背面から離隔して型抜きする際、基板１１及び傾斜した用毛束挿入孔１１が変形するとともに、繰り返し動作により成形突部２４が破損する場合がある。
【００２９】
従って、金型の耐久性や基板の品質を考慮すると本発明による形態は図２（Ｂ）のアンダーカット部を有さない形態である。
【００３０】
尚、成形突部２４は、図２（Ｂ）に示す如く、基板１１の正面に臨む用毛束挿入孔１７の開口径Ｄａを後工程で植設される用毛束１８の束径と概略同寸法とし、隙間なく用毛束１８を植設可能とする大きさに設定する。また、成形突部２４は、図２（Ｂ）に示す如く、基板１１の背面に臨む用毛束挿入孔１７の開口縁部に用毛束１８の挿入を容易化するための広角のテーパ状挿入ガイド１７Ｂを形成する。用毛束挿入孔１７の孔面の周方向で傾斜面１７Ａが設けられた部分では、傾斜面１７Ａを用毛束挿入孔１７の開口縁部まで延長してこれをテーパ状挿入ガイド１７Ｂとするものでも良い（図２（Ｂ））。また、成形突部２４は、用毛束挿入孔１７の孔面の周方向の一部を直立面とするものを本発明形態とし（図２、図７（Ａ））、全部を傾斜面とするものを参考形態とする（図７（Ｂ））。
【００３１】
また、成形突部２４は、用毛束挿入孔１７の孔面の周方向の全部を円形や楕円形にするものに限らず、一部又は全部を三角形、四角形、菱形、扇形としても良い。また、それらの形状を複合して用いても良い。
【００３２】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、基板１１の背面に臨む毛束挿入孔１７の開口縁部に設けられる用毛束１８のためのテーパ状挿入ガイド１７Ｂの口径を、傾斜面１７Ａの存在により実質的に拡径しているため、後述の用毛束端面溶融装置６０により用毛束１８の基部に溶融塊の形成する際、溶融塊を形成とする部分を実質的に大きくでき、用毛束１８を構成する用毛間の溶融接触面積も増大し、用毛束１８や用毛の耐抜け強度を向上させることができる。
【００３３】
(2)用毛束を植設するにあたっては、例えば、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４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。
【００３４】
このとき、基板１１の用毛束挿入孔１７は、前述した如くの傾斜面１７Ａを備えていて用毛束１８をこの傾斜面１７Ａに沿い、又はこの傾斜面１７Ａの傾斜の範囲内で該基板１１に対し斜め状植設方向に固定化可能とするものであるから、用毛束挿入孔１７に連なる用毛束整形孔３２はその孔軸方向を当該用毛束挿入孔１７に固定化される用毛束１８の中心軸方向に沿う方向に傾斜せしめられる。これにより、用毛束保持治具３０の用毛束整形孔３２は、基板１１の用毛束挿入孔１７に挿着された用毛束１８をその所望の植設方向に保持し、後工程の成形装置７０において充填される充填材１９により用毛束１８をその所望の植設方向に固定化できる。
【００３５】
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。
【００３６】
(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４）。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に押込み、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４）。
【００３７】
(4)用毛束端面溶融装置６０により、図５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）の溶融面１８Ａ（図６、図７）を成形する。用毛束１８の溶融面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。
【００３８】
尚、用毛束端面溶融装置６０としては、発熱体、熱風、レーザー、超音波振動体等を用いることができる。溶融面を冷却固化させる方式としては、自然冷却の他、強制性的に冷却することもできる。
【００３９】
(5)用毛束１８を挿入した基板１１と用毛束保持治具３０を成形装置７０に搬送し、成形装置の金型７１に位置決めする（図８、図９）。
【００４０】
(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１０）。
【００４１】
充填材１９を背面充填凹部１６に充填する際、充填圧力は１００〜４００ｋｇ重／ｃｍ２程度に達する。従って、基板１１の用毛束挿入孔１７を用毛束１８基部の溶融面１８Ａで確実に塞ぐ形態にしないと、該用毛束挿入孔と用毛束１８との間より充填材１９が漏れやすい。
【００４２】
(7)充填材１９の固化後、金型７１を開いてブラシ（歯ブラシ）１０及び用毛束保持治具３０を取出し、ブラシ（歯ブラシ）１０を用毛束保持治具３０から外す。（図１１）
【００４３】
上記実施形態による金型（７１）は、背面充填用凹部１６を充填する側のみで良いため、金型の製作費用が低減でき、また、金型構造が比較的簡単であるため、メンテナンス性が良い。
【００４４】
充填装置８０は射出成形機８１を採用できる。図８〜図１０の射出成形機８１は、射出シリンダ及び射出プランジャを縦型配置したものであるが、横型配置でも良い。また、成形装置７０の注入口７２のゲート方式は、コールドランナー方式でも、ホットランナー方式でも良い。
【００４５】
尚、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。
【００４６】
また、充填材１９として用いられる材料は、基板１１と同一材料でも異材料でも良く、ホットメルト接着剤、エラストマーでも良い。
【００４７】
充填材１９は、基板１１や用毛束１８との接着力を強化するため、基板１１や用毛束１８の構成材料と熱接着や化学的接着による接着性のある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。また、充填材１９の注入圧力は高くする方が、基板１１や用毛束１８との接着力を強化し、かつ外観性（ヒケ）を向上する。但し、圧力を高くしすぎると、基板１１と用毛束１８間より充填材１９がはみ出しバリが発生し、ブラシ（歯ブラシ）品質が低下する。
【００４８】
上記ブラシ（歯ブラシ）の製造方法及び装置によれば、ブラシ（歯ブラシ）１０は、図１２（Ａ）に示す如く、基板１１の長手方向に沿う断面内で、用毛束１８を基板１１に対し斜め状に固定化される。しかしながら、基板１１の各用毛束挿入孔１７に植設された各用毛束１８はそれらの傾斜方向を互いに平行をなす斜め状、又は互いに非平行をなす斜め状にしても良く、もしくは一部のものだけを直立状にしても良い。
【００４９】
ブラシ（歯ブラシ）１０は、基板１１の長手方向に直交する断面内では、各用毛束挿入孔１７に植設された各用毛束１８を適宜斜め状、直立状にすることで、図１２（Ｂ）〜（Ｄ）に示す如くの多様な植設形態を得ることができる。図１２（Ｂ）は中央の用毛束１８を直立状、両側の用毛束１８を外方に向けて拡張状にしたもの、図１２（Ｃ）は全部の用毛束１８を直立状にしたもの、図１２（Ｄ）は中央の用毛束１８を直立状、両側の用毛束１８を内方に向けて収縮状にしたものである。ブラシ（歯ブラシ）１０では、基板１１の長手方向において離隔する各横断面のそれぞれに図１２（Ｂ）〜（Ｄ）のそれぞれの植設形態を割り付けても良く、また、その他にも上記図１２（Ａ）〜１２（Ｄ）を複合させて用毛束１７を斜めにしても良い。
【００５０】
本実施形態によれば、以下の作用がある。
▲１▼基板１１に成形される用毛束挿入孔１７の孔形状を成形する際、上型２１に備えられた用毛束挿入孔１７を形成する成形凸部２４が、その型抜き方向で用毛束挿入孔１７の孔面と干渉せず（アンダーカット部を備えず）、かつ孔面の周方向の少なくとも一部を斜め状の傾斜面１７Ａとした。従って、用毛束１８を基板１１に設けた用毛束挿入孔１７の斜め状孔面１７Ａに沿い、又はその孔面１７Ａの傾斜の範囲内に定めた植設方向にて、該用毛束挿入孔１７に斜めに植設し、その植設方向を用毛束保持治具３０の用毛束整形孔３２で保持した状態で充填材１９を充填し、用毛束１８をその植設方向で基板１１の植設部１６Ａに固定化できる。基板１１に設けられる複数の用毛束挿入孔１７のそれぞれに植設される用毛束１８の向きを、互いに（非平行の）異なる斜め状にしたり、一部のものだけ直立状にする等もでき、斜めの用毛束を有する特徴のあるブラシ（歯ブラシ）を製造することができる。
【００５１】
▲２▼上述▲１▼の用毛束挿入孔１７の成形のために金型２０に設けられる成形突部２４を、型抜き方向で用毛束挿入孔１７の孔面と干渉せず、かつ用毛束挿入孔１７の孔面の周方向の少なくとも一部をその型抜き方向に斜交せしめるだけの簡素な構成とすることができる。従って、金型構造を簡素にしながら、型抜き時に、基板１１に成形された用毛束挿入孔１７の変形や破損を生ずることがない。また、金型２０の加工性や耐久性を向上できるし、斜め孔を形成する部分の摺動も無く、金型２０にかじり等を生じないから成形品の汚損を生ずることもなく、相隣る用毛束挿入孔１７の間隔も近づけることができる。
【００５２】
▲３▼基板１１の背面に臨む用毛束挿入孔１７の開口縁部に設けられる用毛束１８のためのテーパ状挿入ガイド１７Ｂの口径を、傾斜面１７Ａの存在により実質的に拡径し、前述(4)の用毛束端面溶融装置６０により用毛束１８の基部に形成する溶融塊を大型化し、用毛束１８を構成する用毛間の溶融接触面積も増大し、用毛束１８や用毛の耐抜け強度を向上し、ブラシ（歯ブラシ）１０の品質を向上できる。
【００５３】
次いで、本発明のブラシ（歯ブラシ）の実施形態を図７（Ａ）および図７（Ｂ）をもとに説明する。
【００５４】
図７（Ａ）は本発明のブラシ（歯ブラシ）の断面図（毛束の中心軸に沿って切り取った断面）である。
【００５５】
本発明のブラシ（歯ブラシ）１０では、基板１１の厚み方向に対して傾斜させて用毛束１８を植設するための用毛束挿入孔１７が、基板１１の表面から背面方向に向かって拡径するようになされているため、高密度で用毛束１８を挿入することが可能となり、用毛束１８の乱れを抑制できる。またブラシ（歯ブラシ）１０の長期間の使用において毛束の拡がりを防止できるので、ブラシ（歯ブラシ）１０の外観に特徴を持たせることができると同時に、歯垢除去性等の機能の面でも優れたブラシ（歯ブラシ）１０を得ることができる。また、基板１１の正面の用毛束挿入孔１７の用毛充填密度が高いので、背面充填用凹部１６への充填剤の充填工程において充填材の漏れが発生せず、外観の優れたブラシ（歯ブラシ）１０となる。さらに、溶融塊の形成部が大きくでき、用毛束１８や用毛の耐抜け強度を向上させることができる。
【００５６】
また、本発明のブラシ（歯ブラシ）は、用毛束１８と用毛束挿入孔１７との間隙が非対称となるように用毛束１８が植設されているため、用毛束挿入孔１７の中で用毛束１６の長さ方向に沿って長い溶融塊を形成することができ、用毛の耐抜け強度をより一層向上させることができる。
【００５７】
図７（Ａ）では、用毛束１８が用毛束挿入孔１７の孔面の一部に沿うように植設されているが、用毛束１８と用毛束挿入孔１７との間隙が非対称となるようになされていれば、用毛束挿入孔１７に沿っている必要はない。ただし、図７（Ａ）のように孔面の一部に沿うように植設する方が、用毛束１８の乱れをより抑制することができる。
【００５８】
参考形態としては、図７（Ｂ）や図２（Ｃ）（図２（Ｃ）は基板１１および基板成型用金型２０の断面図であり、ブラシ（歯ブラシ）の断面図ではない）が挙げられる。
【００５９】
図７（Ｂ）は、用毛束挿入孔１７の孔面の基板１１の厚み方向に対してなす角度が一定となっているのに対し、図７（Ａ）は用毛束との間隙が広い側の孔面が基板厚み方向に対して小さな角度としてなされている。
【００６０】
図７（Ｂ）の場合は溶融塊の形成部が大きくでき、より用毛束１８や用毛の耐抜け強度を向上させることができるが、必要以上に溶融塊形成可能空間を大きくすると、溶融塊形成時に傾斜面１７Ａを溶融塊で緻密に塞ぐことが出来ずに、充填材１９が漏れる場合があるので、図７（Ａ）の実施形態の方がより好ましい。
【００６１】
図２（Ｃ）の形態では、用毛束挿入孔１７が基板の正面で円筒状に形成され、用毛束挿入孔１７の途中から基板背面側に向かって拡径している。この場合、用毛束の乱れを抑制する効果が高いものの、用毛束の充填密度が低くなる場合があるので、図７（Ａ）の実施形態の方がより好ましい。
【００６２】
本発明の用毛束挿入孔１７の深さ方向の断面形状としては、円形や楕円形にするものに限らず、一部又は全部を三角形、四角形、菱形、扇形としても良い。また、それらの形状を複合して用いても良い。また、一つの用毛束挿入孔においてその深さ方向で断面形状が変化していても良い（例えば、図７（Ａ）に示したように基板表面では円形で、基板背面側で楕円形とした用毛束挿入孔）。
【００６３】
上記図７（Ａ）、図７（Ｂ）は基板１１より溶融面１８Ａの高さ方向を高くしない事例である。これに対して、溶融面１８Ａの高さ方向を高く、且つ略球状にした溶融塊を形成しても溶融塊を実質的に大きくでき、用毛間の溶融接触面積を増大できる。しかし、基板１１の面より溶融塊が突出した状態であると、背面充填材１９が注入される際に溶融塊に高圧の圧力を受け、用毛束１８の傾斜角度が乱れる場合がある。例えばブラシ（歯ブラシ）１０の基板１１として最もよく使われるポリプロピレン樹脂、用毛として最もよく使われるナイロンを用いた場合は双方の物性が異なり熱接着はしない。従って、基板１１に設けられた傾斜面１７Ａと用毛束１８の溶融塊は接着しておらず、背面充填の高い圧力下では溶融塊と傾斜面１７Ａとの間にズレが生じ用毛束１８が乱れることがある。
【００６４】
本形態では、基板１１より溶融面１８Ａを高さ方向で高くしなくとも用毛間の溶融接触面積を充分確保でき、また、基板１１の面より溶融塊が突出していない分、背面充填材１９の厚みを薄くでき、口腔内で操作性の良い薄肉のヘッド形態のブラシ（歯ブラシ）１０の製造が可能である。
【００６５】
尚、図７（Ｂ）については傾斜面１７Ａを双方の断面視で拡径した形態である。この形態の場合は溶融塊の形成部が大きくでき、より用毛束１８や用毛の耐抜け強度を向上させることができるが、必要以上に溶融塊形成可能空間を大きくすると、溶融塊形成時に傾斜面１７Ａを溶融塊で緻密に塞ぐことができずに、背面充填材１９が漏れる場合がある。
【００６６】
従って、好ましい形態としては、図７（Ａ）のように、傾斜面１７Ａの一面を用毛束の傾斜角に略沿わせるように植設する形態とし、基板の正面側は、金型の抜き方向でアンダーカットにならない様に、該抜き方向と略同様な平行面とする。
【００６７】
これにより、用毛束１８が傾斜面１７Ａの一面に沿って保持されており、用毛束１８の基部を溶融する際に用毛の乱れがなく、且つ、用毛間の溶融接触面積も確保できる、より好ましい形態である。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、用毛を高密度に植設でき、用毛束の乱れが少なく、用毛束の拡がり性（耐拡がり性）や抜け強度（植毛強度）に優れたブラシ（歯ブラシ）を得ることができ、また、本発明のブラシ（歯ブラシ）の基板に傾斜した用毛束挿入孔を簡易な金型システムで成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は基板とその成形用金型を示す模式図である。
【図２】図２は金型を示す模式図である。
【図３】図３は基板の要部を示す模式図である。
【図４】図４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５】図５は用毛束端面溶融装置を示す模式図である。
【図６】図６は用毛束の溶融面形成状態を示す模式図である。
【図７】図７は基板の用毛束挿入孔への用毛束の固定状態を示す模式図である。
【図８】図８は成形装置への基板を搬送する状態を示す模式図である。
【図９】図９は金型に基板を位置決めする状態を示す模式図である。
【図１０】図１０は成形装置による樹脂の注入状態を示す模式図である。
【図１１】図１１は歯ブラシを金型及び用毛束保持治具から外した状態を示す模式図である。
【図１２】図１２は歯ブラシの植設形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ ブラシ（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
１７ 用毛束挿入孔
１７Ａ 傾斜面
１８ 用毛束
１８Ａ 溶融面
１９ 充填材
２０ 金型
２１ 上型
２２ 下型
２３ 成形ブロック
２４ 成形突部
３０ 用毛束保持治具
３１ 据付部
３２ 用毛束整形孔
４０ スリーブ
５０ 用毛束押込装置
５１ 押出ピン
６０ 用毛束端面溶融装置
７０ 成形装置
７１ 金型
７２ 注入口（ゲート）
８０ 充填装置
８１ 射出成形機
Claims (5)
- 下記の用毛束挿入孔を有する基板に用毛束を植設したブラシであって、
該用毛束挿入孔の孔面が該基板厚み方向に対して傾斜した傾斜面を有するとともに、該基板の表面から該基板の背面方向に向かって拡径するようになされており、該用毛束が、該用毛束と該用毛束挿入孔の壁面との間隙が非対称で、かつ該基板厚み方向に対して傾斜させて該用毛束挿入孔に挿入され、該基板の背面側に突き出した該用毛束基部端面を溶融し固定されたブラシであり、
該用毛束挿入孔の孔面の周方向の一部を直立面とし、該用毛束挿入孔の傾斜面は用毛束の傾斜角に略沿っているブラシ。 - 前記基板の成形用金型が、前記基板に設けられる前記用毛束挿入孔を成形するための成形突部を備え、
該成形突部が、該用毛束挿入孔の成形後に該基板の背面から離隔して型抜きされる方向で該用毛束挿入孔の孔面と干渉しないことを特徴とする請求項１記載のブラシ。 - 請求項１記載のブラシ用基板を製造するための成形用金型であって、
用毛束挿入孔に用毛束を植設した基板を有するブラシの該基板を製造するための成形用金型であり、
該成形用金型が該基板に設けられる該用毛束挿入孔を成形するための成形突部を備え、
該成形突部が、該基板の表面から該基板の背面方向に向かって拡径し、かつ該用毛束挿入孔の孔面の周方向の一部をその型抜き方向に対して傾斜した該用毛束挿入孔を成形する構造を有し、
かつ該用毛束挿入孔の成形後に該基板の背面から離隔して型抜きされる方向で該用毛束挿入孔の該孔面と干渉しないことを特徴とする、ブラシ用基板を製造するための成形用金型。 - 請求項３記載の成型用金型を用いた、ブラシ用基板の製造方法。
- 請求項１記載のブラシ用基板を製造するためのブラシの製造方法であって、
用毛束挿入孔を有する基板に用毛束を植設するブラシの製造方法であり、
該用毛束挿入孔が表面から背面方向に向かって拡径するようになされた該基板を、用毛束整形孔を有する用毛束保持治具に位置決めし、
該用毛束を、該用毛束と該用毛束挿入孔の壁面との間隙が非対称で、かつ該基板厚み方向に対して傾斜させた該用毛束挿入孔および該用毛束整形孔に挿入し、
該基板の背面側に突き出した該用毛束基部端面を溶融させて固定し、
次いで該基板の背面側に形成される空間に充填材を充填して該基板に該用毛束を固定化するブラシの製造方法。
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