JPWO2009078349A1

JPWO2009078349A1 - 球形ブラシ

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Publication number: JPWO2009078349A1
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Inventors: 高橋　淳; 淳高橋
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Abstract

【課題】歯周ポケットの清掃を容易にした高密度の刷毛を備える球形ブラシと先端全天にブラシ毛を持つ筒状ブラシの製造方法、並びにこれを用いたブラシの提供。【解決手段】交差するように配置した一組のＵ字状ループワイヤーの間に長尺繊維を短繊維状に切断して多数の短繊維からなる繊維束を把持し、ワイヤーループ解放端を相反する方向に牽引するとともに捻回し、ワイヤーで把持した部分の繊維を圧縮し、同部繊維束断面積を減少させ、ワイヤー把持部の両側自由端繊維との断面積の差異によって生じるワイヤーで把持部直近の繊維束繊維間の弾性反発を利用して前記ワイヤー把持部から周辺に向けて自由端繊維を放射状に拡散した球形ブラシである。

Description

本発明は球形ブラシの製造方法と球形ブラシに関し、詳しくは、歯ブラシや各種清掃、あるいは液体塗布等に使用可能な球形ブラシの製造方法と、この製造方法により製造された球形ブラシ、取り分けこの球形ブラシを用いた歯ブラシに関する。

一般に、口腔清掃というと虫歯予防という観点から歯に付着した歯垢除去を連想しがちであるが、虫歯と並ぶ２大疾患である歯槽膿漏症の予防のためには歯牙と歯肉の間に存在する歯周ポケット内の歯垢除去清掃が重要なカギとなる。この歯槽膿漏症の予防のために歯茎をマッサージし、さらに歯周ポケット内部を効率よく清掃するために、数々のブラッシング方法が提唱され代表的な物としては歯軸に対して４５度の角度でブラシ毛の先端をポケット内に可及的に挿入し細かく前後運動を繰り返すバス法などが有名である。これらのブラッシングテクニックに対応するためブラシ毛の先端を可及的に細く加工等した各種形状に成形した歯ブラシが開発され、さらにはこれらのブラシを電動駆動とした製品も開発されている。このように現在までにブラシ毛の形状及び材質、あるいは植毛方向などに検討を加え歯周ポケットに対する清掃効果を向上するための試みがなされている。
実開昭５９?４１１２５号公報

しかしながら、前述の如く、バス法など歯周ポケット清掃に効果的なブラッシングテクニックは、歯周ポケット内に挿入する為に各歯牙に対して歯ブラシの毛先を一定の角度を正確にキープした状態でブラシを前後に細かく振動させるという極めて複雑で高度なブラッシングテクニックを要求されることになる。このため、歯周ポケット内にブラシ毛先を到達せしめる目的で、円柱状に植毛されたブラシ部を回転可能に取り付けた歯ブラシが考案されているが、歯牙長軸方向に対するブラシ方向は意識的にコントロールする必要が有り、この様なブラシを電動歯作動させたとしても少なからず歯周ポレットにブラシ毛先を挿入するブラッシングテクニックを強いられる事無く歯周ポケット清掃能力を備えた歯ブラシは存在しない。また、歯間部および、歯間部歯周ポケット内を清掃する器具として、歯間ブラシが使用されるが、これらの金属捩りブラシは、構造上の問題からブラシ毛の密度には限界があるので清掃時に軸部を構成する金属捻回部分が歯牙に当たる為に不快感が有るだけでなく、ブラシ毛の植毛方向は軸部と垂直方向に植立されたものである。

本発明は、斯かる実情に鑑み、電動歯ブラシ、あるいは一般的な手用歯ブラシに関わらず、歯面に対する正確な接触角度を意識することなく任意の方向から歯頚部歯面に向けてブラシを接触させるだけでブラシ毛先が歯周ポケット内に入り込み、このブラシを歯頚部に沿って単純に移動させるだけで効率的に歯面及び歯周ポケット内の清掃を可能とする。とりわけ電動口腔清掃器具を使用する際にしばしば経験するブラシ植毛部背面の高速振動する樹脂部品が対合歯牙をヒットする違和感を軽減する為に、ヘッド部分全周がブラシ毛で覆われたブラシと、その様なブラシを高い生産を備えた製造方法を提供すると共に、円筒形のブラシ毛外形を持つブラシ形状のブラシにおいては、抜け毛をすることが無い高密度のブラシを提供しようとするものである。

本発明は全周に放射状のブラシ毛を備えるブラシにかかるものである。上記目的は各請求項記載の発明により達成される。すなわち、ブラシの挿入方向および挿入角度に関わらず、歯面対する正確な接触角度を保つと同時に歯頚部では自動的にブラシ毛先が歯周ポケット内に挿入され、任意の方向から口腔内に挿入し、単純な前後運動あるいは回転運動を実施するだけで効果的に歯面及び歯周ポケット内を清掃可能とし、ブラシ毛維持部の樹脂などの部品を無くして電動口腔清掃器具の清掃ブラシとして使用する際に好適な全周に放射状のブラシ毛を備えるブラシを提供するために、第一の発明は、一組のＵループ形状のワイヤーを中央部で互いに交差するように配置し、交差する二本のＵループ形状ワイヤーで作られる中央のＯループ形状中に長尺繊維を短繊維状に切断して多数の短繊維からなる繊維束長軸略中央を配置し、前記一組のＵループ形状ワイヤーのそれぞれの端部を相反する方向に牽引することによって前記繊維束を圧縮固定するとともにＵループ形状ワイヤーの両端部を相反する方向に捻回することによって、中央のＯループ形状を絞り込み、前記Ｏループ形状内に配置した繊維束断面積を更に圧縮減少させ、前記繊維束の両側自由端との間に生ずる繊維束断面積の差異によって前記繊維束略中心位置から周辺に向けて前記自由端繊維束を放射状に拡散させ、同時にワイヤーの永久変形による維持力によって固定した球形ブラシである。この球形ブラシは、使用目的に従って両端の捻回ワイヤーを折り返すか、ブラシ毛両端の捻回ワイヤーの一方、あるいは両方をブラシ毛内ブラシ毛維持部直近で切除して使用する。このような製作段階で、配置した繊維束に摩擦係数の小さな材質を使用する場合等、繊維束が牽引圧縮によって仮固定される前に脱落、または変位することを防止する目的で、第２の発明は、第１の発明に記載の一組のＵループ形状にしたワイヤーを本結び状に配置しワイヤーの自体の結紮力によって繊維束の仮固定を可能とした物である。本結び状に結紮することによって、二本のＵループ形状ワイヤーで作られる中央のＯループ形状が保持されるので、作業工程中にワイヤーの牽引力を解放しても繊維束が脱落する事が無い。このためワイヤー端を牽引する工程と捻回する工程を個別に分けて実施することが可能となる。また、本結び状に配置した二本のＵループ形状ワイヤーは、牽引工程に於いてＯループ形状に捩れによる変位を発生することが無いので配置した繊維束にズレを生じさせる事が無く、従ってＯループ牽引絞り込み工程において繊維束の変位や脱落を防止する働きがある。

第三の発明では、一本のＵ字状ワイヤーを折り返し部とストッパーでループを形成する様に前記Ｕ字状ワイヤー両端をそれぞれ前記ストッパーに貫通し、Ｏループ形状を形成する物である。第一および第二の発明と同様に前記ループ内に多数の短繊維からなる繊維束の長軸略中央を配置し、前記ストッパーを保持した状態でＵ字状ワイヤー端を牽引することによって、Ｕ字状ワイヤーおよびストッパーで形成されるループ内の繊維束を圧縮し、両側自由端繊維束部直近の未圧縮繊維束に断面積の差異を生じさせることによって、前記圧縮部分両端直近の繊維相互に弾性反発が発生し繊維束Ｕ字状ワイヤーとストッパー把持部を中心として全周に自由端繊維を拡散展開させるとともにストッパーに対してＵ字状ワイヤーを捻回し、ワイヤーの永久変形によってストッパーを固定した球形ブラシである。

第四の発明は、円筒形のブラシ毛外形を持つブラシ形状のブラシにおいて抜け毛をすることが無い高密度のブラシを成形するために、第一の発明および第二の発明の球形ブラシを連続した形状とするために、Ｕループ形状のワイヤーの解放端を接続したＯループを、交差あるいは本結び状に連続的に配置し、前記Ｏループ両端の交差あるいは本結び状部分に繊維束を配置捻回することによって数珠状に展開した繊維束を連続的に形成した球形ブラシである。同様の連続的な球形ブラシ形状を得るために第四の発明は、第三の発明を応用して複数のストッパーに平行に貫通した二本のワイヤー間に間欠的にブラシ束を配置しストッパーで圧接するとともに前期ワイヤーを旋回することによってワイヤーの永久変形の維持力を利用してストッパーを固定した連続的な球形ブラシである。
これらの球形ブラシを第五の発明の様に繊維束を構成する繊維を部分的あるいは均一に異なった材質の繊維で構成すれば、形成した球形ブラシの任意の部位に使用目的に適した機械的性質を付与するか、異なった着色繊維を用いれば球形ブラシに色模様を再現することが可能となる。繊維束に同一の材質を用いる場合も、直径の異なった繊維あるいは、長手方向断面積に変化を与えた短繊維や、あるいは繊維軸方向にクリンプ加工を施した樹脂繊維など構成する繊維に形状の異なった繊維を用いることによってブラシの表層と内部に異なった機械的性質を付与する事も可能である。これらの球形ブラシは、繊維束を構成する各種繊維の配列組み合わせによって自在に変更することが可能であり、数珠状に連続する球形ブラシに於いても個々の球形ブラシにそれぞれ再現する事が可能と成る。

球形ブラシの放射状の全天展開はブラシ毛を構成する繊維の密度によって繊維同士が互いに反発し合って生まれる物であるので、球形ブラシを構成する繊維密度を落とせば繊維の展開角度は減少するために球形ブラシを形成する事はできない。第５の発明は、この問題を改善するために第四の発明の均一に異なった材質の繊維構成素材を異なる化学的性質を持った短繊維を配置して高密度に全天放射状に展開した球形ブラシを形成した後に、化学的融解処理、あるいは熱融解処理によって、選択的に特定の融解度の高い短繊維を溶融除去することによって全体としてのブラシ毛は少ないながらも全天均等に放射状に展開した球形ブラシである。

第七の発明は、第一の発明から第五の発明に記載の繊維束を構成する樹脂短繊維材料に加えて、使用目的に対して更に好適な機能を与えるために不織布、あるいは多孔体のリボン、ゴム、金属のそれぞれ一種類あるいは二種類以上の組み合わせでブラシ毛を構成した球形ブラシである。不織布と多孔体リボンとゴムは被圧縮性が高いために容易に全天展開が可能であり、それぞれの素材に研磨塗粒などを配合する事によって研磨機能を与える事も可能であり、金属材料を使用する場合は、金属の永久変形を利用して全天展開を再現する事が可能となる。

第八の発明は、第一から第七の発明に記載の球形ブラシを使用目的に好適な機能性を与えるために各種外形形状にトリミングした球形ブラシである。砲弾型に形成した球状ブラシでは、比較的狭い歯間鼓形空隙の清掃に好適な形状となり、シリンダー型に成形トリミングした球形ブラシでは、従来回転式の電動歯ブラシに応用されていた円筒形のブラシのシリンダー形状先端円形面のみのブラッシング機能に加えて側方円周面のブラッシング機能を与えることが可能となる。

第九の発明は、第一から第八の発明に記載の球形ブラシの繊維束のワイヤー圧縮保持部の一方を溶着固定することによって反対側に展開する半球状ブラシの抜け毛を防止した物である。溶着固定する事によって保持ワイヤーの反対側にブラシ毛を有することが無いにも関らずブラシ毛の脱落を防止した半球状ブラシを供することが可能となる。

本発明に係る球形ブラシの製造方法および特徴構成によれば以下のような効果が得られる。第１の発明によって、一組のＵループ形状のワイヤーを中央部で互いに交差するように配置し、交差する二本のワイヤーのＵループ形状によって生まれるＯループ形状中に長尺繊維を短繊維状に切断して多数の短繊維からなる繊維束長軸略中央を配置し、前記一組のワイヤーの端部を相反する方向に牽引することによって前記繊維束を圧縮すると供にワイヤーの端部を相反する方向に捻回し、更に圧縮し、ワイヤーの永久変形で固定することによって、配置した繊維束中央部断面積が圧縮減少し、前記繊維束の両側自由端との間に繊維束断面積の差異によって繊維が相互に反発し合い、ワイヤー挟持部繊維束略中心位置から周辺に向けて放射状に拡散した球形ブラシを形成する。球形ブラシの両端に形成される捻回ワイヤーは、使用目的に従ってブラシ毛両端の捻回ワイヤーの一方、あるいは両方を、挟持部直近あるいは、任意の長さで切断して使用する。球形ブラシの一方に捻回ワイヤーを残した物を手用ブラシハンドルに維持連結した球形歯ブラシでは、ブラシの挿入方向に関わらず歯面対して常に正確な接触角度を保ち、任意の挿入角度から単純な前後運動を実施するだけで効果的に歯面及び歯周ポケット内を清掃可能であり、さらに樹脂などのブラシ毛維持部が無いので、身体の障害によって自ら口腔清掃を行うことができない状況において介護者がブラッシンングを行う際に一般的な歯ブラシの様に先端の樹脂部分で歯茎を傷つけることが少なく、介護者、要介護者ともに快適な口腔管理が実現できる。同様にこの球形ブラシを電動口腔清掃器具とりわけ超音波電動歯ブラシの清掃ブラシとして使用すれば、先端部全周が球形ブラシ毛で覆われているので従来の超音波電動歯ブラシのブラシ部分のように先端ブラシ毛植毛部の樹脂部分が存在しないので、樹脂部分が対合歯あるいは隣在歯に接触した場合に発生する違和感を防止することが可能である。

この様に束ねた繊維束を機械的に圧縮、展開成形することによって成形した全周を繊維のみで構成された球形ブラシによれば、従来の樹脂材に形成した孔に金属平線あるいは丸線などを使用して折り返したブラシ毛を植設する植毛ブラシでは形成することができない高密度繊維束ブラシ毛が半球放射状に展開した刷毛形状を形成することも可能である。この際のブラシ毛の密度は、繊維の被圧縮性能、あるいはバネ状繊維（バルキンファイバー）などの形状による反発性能、加えて繊維束を構成する繊維数、などの構成要素を調整することによって、成形された回転ブラシの刷毛密度は自在にコントロールすることが可能である。

このように、使用するブラシ毛の材質、形状によって様々な性質の球形ブラシを作成することが可能であるが、特に繊維束に摩擦係数の小さな材質を使用する場合等においては、第２の発明のように、第１の発明に記載の一組のＵループ形状にしたワイヤーを本結び状に配置し形作られる繊維束をＯループ中に挿入しワイヤーの結紮力する事によって繊維束をより強力に仮固定することが可能となる。この本結び形状のワイヤーを牽引した場合、回転力を発生することが無く、ブラシ毛のズレや脱落を防止するので各工程時の生産効率の向上に寄与する。また、本結び形状によって繊維束の緊密な仮固定が可能となるので捻回工程前にワイヤーの牽引力を解放しても繊維束を挟持した状態を維持する事が可能となるので、ワイヤー端牽引工程、捻回工程の各工程を分離して生産するとも可能である。

第一の発明および第二の発明では交差する二本のワイヤーのＵループ形状中印位置に作られるＯループ形状内に繊維束を配置し、ワイヤーの端部を相反する方向に牽引し、相反する方向に捻回することによって繊維束断面積を圧縮減少させ自由端繊維束を放射状に拡散すると同時にワイヤーの永久変形による維持力によって固定する物であるが、第三の発明では、一本のＵ字状ワイヤーを折り返し部とストッパーでループを形成する様に前記Ｕ字状ワイヤー両端をそれぞれ前記ストッパーに貫通し、第一および第二の発明と同様に前記ループ内に多数の短繊維からなる繊維束の長軸略中央を配置し、前記ストッパーを保持した状態でＵ字状ワイヤー両端を牽引することによって、Ｕ字状ワイヤーおよびストッパーで形成されるループ内の繊維束は圧縮され両側自由端繊維束部直近の未圧縮繊維束に断面積の差異が生じ、前記圧縮部分両端直近の繊維相互の弾性反発によって繊維束Ｕ字状ワイヤーとストッパー把持部を中心として全周に自由端繊維を拡散展開すると共に、前記とともにストッパーに対してＵ字状ワイヤーを捻回することによって、ワイヤーの永久変形によってストッパーを固定することが可能となりＵ字状ワイヤーとストッパーで把持した部分の繊維束の圧縮を保つことによって球形ブラシを得る事が可能となる。この際のストッパーに対するＵ字状ワイヤーの捻回は、同時にループ直径を減少させるので牽引作用ももたらすので、牽引と捻回工程は同時に行っても良い。

第四の発明は、第一の発明および第二の発明のＵループ形状ワイヤーの解放端を接続することによってリング形状とし、そのリング形状ワイヤーを交差あるいは本結び状となる様に連続的に配置し、前記各リング形状ワーヤー両端に形成されるＯループ部分に繊維束を配置捻回することによって連続した球形ブラシを形成する物である。各球形ブラシの間隔は、ブラシ毛の長さとＯループの捻回後の全長によって決定されるが、ブラシ毛全長の二分の一が捻回後のＯループ全長より長くすればワイヤー全体をブラシ毛で覆う様な形状に形成することができる。第三の発明を応用して同様の連続的な球形ブラシ形状を得る場合も、複数のストッパーに平行に貫通した二本のワイヤー間に間欠的にブラシ束を配置しストッパーで圧接するとともに前期ワイヤーを旋回することによってワイヤーの永久変形の維持力を利用してストッパーを固定しているので、第四の発明と同様に繊維束略中央を強固に圧縮保持しているために一般的な金属捩りブラシと比較して遙かに高密度のブラシ毛をもった円筒状の外形を持つブラシを提供することが可能となると同時に、高密度ブラシでありながら抜け毛を発生することがない。さらにこれらの連続する球形ブラシのブラシ毛の植立方向は先端部において全天展開したブラシ毛で覆われたブラシ形状を得ることが可能であるので、歯間ブラシに応用した場合、一般的な歯間ブラシのように先端部ワイヤーが露出していないので、ワイヤーが歯肉に当たり疼痛を発現することがなく、先端部を覆うブラシ毛がソフトで快適な使用感を提供する。

また、この球形ブラシの展開性能は各種繊維にバルキー加工を施すことによってより密度の高い全天展開した高密度の球形ブラシを形成することが可能となるが、第五の発明のように、第一から第四の発明に記載の球形ブラシを構成する繊維束を構成する短繊維を、部分的に材質の異なった短繊維を配置して成形すれば、清掃あるいは研磨対象に対するブラシの接触角度や接触強さ等、実際の使用方法に好適な機能を与えることが可能である。更に、同一の材質を用いる場合は、部分的に直径の異なった短繊維を配置するか、繊維軸方向にクリンプ加工を施したバネ状繊維、あるいは長手方向断面積に変化を与えた短繊維を配列することによって、部分的に球形ブラシの機械的性質、あるいは拡散形状に変化を与え、一例を挙げれば、両端にキノコ状の傘をつけた形状の繊維毛の束略中央を牽引捻回圧縮することによって表面が鱗状に球面を成す球形ブラシを成形することが可能である。このように球形ブラシを構成するブラシ毛自体に三次元的な形状を与えることによってブラシの表層と内部で異なった機械的性質を付与した球形ブラシを提供することも可能である。

この様に球形ブラシの機械的な性能は第五の発明の様に自在に構成することが可能であるが、Ｏループ状のワイヤーを連続的に配置する数珠状の球形ブラシに於いては、連続的に配置した球形ブラシそれぞれの繊維束の材質、形状、色など変更することによって、それぞれの繊維束ごとに機能的差異を持たせることも可能である。

第六の発明のように球形ブラシを構成する繊維束の繊維を部分的にあるいは均一に異なった化学的性質を持つ短繊維を配置し、圧縮展開する事によって球形ブラシを形成後、化学的融解処理、あるいは熱融解処理を行い選択的に融解度の高い短繊維を溶融除去することによってブラシ密度を調節する事が可能となる。一般的に繊維束の密度を減少させると繊維毛の展開角度は減少する事になり全天展開した球形ブラシを成形する事が難しいが、全周展開する球状ブラシを形成可能な繊維数の繊維束を化学的な性質の異なる二種類の繊維で均一に構成し球状ブラシを成形する。球状に展開したブラシを形成後に構成ブラシ毛中の特定ブラシ毛のみ選択的に化学的溶融処理あるいは熱融解処理を行う事によって、ブラシ毛密度は少ないながらも全周にブラシ毛が均等展開した球状ブラシを製造する事が可能となる。これらの融解処理は球状ブラシ表層から中心部に向かって進行するので、選択的ブラシ毛融解除去処理深度は調整可能であり、特に緊密に圧縮されたワイヤー挟持部は絞り染めの様に融解処理が到達しにくい部位となるのでブラシ毛の均一な展開に障害を与える事は少なく、処理工程にシビアな調整を要求される事は無い。

更に第七の発明のように、繊維束を構成する材料を各種樹脂短繊維だけでは無く、不織布あるいは多孔体のリボン、ゴム、金属のそれぞれ一種類あるいは二種類以上の組み合わせでブラシ毛を構成することによって、第一の発明から第４の発明に記載の球形ブラシの応用範囲を拡大し使用目的に好適な機能を与えることが可能である。これらの材料は成型工程でリボンが全周に均等展開した形状を作り上げることは困難であるが、この球状ブラシの成形方法を用いる事によって、多数の不織布、スポンジあるいはゴム等のリボンを球状形体の中心部でワイヤー維持するブラシを形成する事が可能となる。

この様に、各種繊維毛をもって構成される球形ブラシであるが、第八の発明のように略球形に放射状に展開するブラシ毛を各種外形形状にワイヤー軸を中心で回転トリミングあるいは任意の形状にトリミングすることによって、第一から第七の発明に記載の球形ブラシを使用目的従って好適な機能性を与えることが可能である。

これら全ての方球形ブラシは基本的に繊維束をワイヤーで圧縮する際の機械的摩擦力による把持力によって固定されているが、第九の発明の様に第一から第八の発明に記載の球形ブラシのワイヤー両側に放射状に拡散する繊維束のどちらか一方を溶着することによって、使用目的や繊維の材質によって抜け毛脱落する危険性を回避することが可能である。球形の全面に球形ブラシ毛を持つ球形状のブラシの繊維束略中心位置を樹脂の柄に溶着あるいは接着などの方法で取り付けることによって、両側に球形ブラシを対称に持つ球形のブラシを口腔内に挿入して目的の部位に到達させ清掃することが可能となる。同じような方法でこの両側に球形ブラシを対称に持つ球形ブラシの捻回ワイヤー部を維持装置として縦方向あるいは横方向に回転する電動ブラシを提供し、超音波電動ブラシの駆動軸の先端に固定してやれば、３６０度全面にブラシ毛を持つブラシによって、挿入方向や保持角度に左右されることなくブラシ毛が清掃部位に的確に接触する効果的な電動歯ブラシによるブラッシングが可能となる。さらにこのブラシの一体化された融着固定部を軸として樹脂の柄に取り付ければ、柄に対する取り付け角度に従ってそれぞれの方向に回転自在の柄付き球形ブラシを作成することが可能となる。このブラシと軸受の回転抵抗を任意に調節してやることにより、柄を操作して口腔清掃を行う際に、適度な圧力で回転抵抗が与えられた球形ブラシは、歯面あるいは歯肉に正しい圧力で接触しながら回転し、正しい清掃運動方向に操作された場合のみ球形ブラシが歯面或いは歯肉に押しつけられる応力に従って適切な回転を発生し、常に適切な圧力で歯面あるいは歯肉をマッサージしながら清掃可能となる。これによって歯肉を傷つけることを防止するばかりではなく、正確なブラッシング方法の指導にも役立ち、加えて回転によって常に新鮮なブラシ面が清掃部位に接触することになるのでブラシの清掃効率を向上させることが可能となる。
また、この全面にブラシ毛を有する球形ブラシ略中心位置を電動ブラシに装着して回転運動、反復回転運動或いは音波、超音波振動を与えればより効率的な清掃作業が可能となる。口腔内の清掃ばかりではなく、その他この種の清掃対象面に対する接触方向に規制の無い全面球形ブラシは、特に凹凸のある部分清掃に有用であり、例に挙げれば鏡の二次元画像を見ながら顔面の洗顔及びマッサージを行う場合、皮膚表面に対して常にブラシ毛が垂直に接する部分が存在するため、ブラシが肌に適度な圧力で接触している感覚のみに頼って単純にブラシを目的の場所にマッサージしながら移動させるだけでブラシ毛先端が毛穴などの微細な凹凸に侵入し清掃能力を向上することになる。この場合、さらに電動ブラシとして、バイブレーション、音波、或いは超音波振動を球面形状の球形ブラシに与えることにより更にその効果は高まることは言うまでもない。

ところで、本発明に使用する繊維は非常に細く生産工程においてその取り扱いに苦慮するものであるが、回避方法の例としては、個別に放射状のブラシを作成する場合は、繊維束小口の一端を仮融着することによって繊維のバラケを防止することによって取り扱いを容易にする方法か、あるいは球形ブラシを連続的に作成する場合においては長尺繊維の繊維束外側を熱収縮性のあるシュリンクフィルムを用いて任意の太さの繊維束となるように固定一体化することによって一塊として取り扱うことができるので非常に便利である。このシュリンクフィルムによって棒状に一体化した繊維束の任意の位置でワイヤーを牽引結紮した後に被覆するシュリンクフィルムを剥離すると同時にワイヤーを牽引捻回することによって球形ブラシを形成することが可能となる。

このように上記発明によれば、使用目的に応じて種々の形態に球形ブラシを製造することが可能であり歯科口腔形成用品のみならず、化粧品の塗布器具や洗顔ブラシとして、あるいは一般工業会に於いては清掃研磨器具として広い用途に利用可能であるばかりか、球面状のブラシ毛形態を再現しようとする場合に従来の植毛ブラシに比較してはるかにブラシ毛密度の高いブラシを提供できる。

本発明の生産工程に於いて、交差するように配置したＵ字状ワイヤーのループ内に繊維束を挿入し、その繊維束長軸の略中央を挟持した状態を示す斜視図本発明の生産工程に於いて、繊維束の挟持状態を示す(T)と、Ｕ字状ワイヤーの端部を牽引、捻回後に自由端繊維が球形に拡散展開する状況(U)を示す断面図本発明のＵ字状ワイヤーの端部を牽引捻回し、自由端繊維が拡散展開した球形ブラシを示す斜視図Ｕ字状ワイヤーの交差配置と、本結び状配置を示す斜視図端部のＵ字状ワイヤーの間にリング状のワイヤーを交差配置し、連続する交差ループ内に繊維束を把持した状態を示す斜視図図４の端部のＵ字状ワイヤーを牽引捻回し、ループ状ワイヤーに連続的に把持した繊維束が拡散展開し連続的に連なった球形ブラシを示す斜視図本発明の球形ブラシで歯面および歯周ポケット清掃する状況を示す断面図本発明の球形ブラシを砲弾状形態にトリミングする工程を示す概略説明図図８の砲弾型球形ブラシを歯間部に挿入し、歯間鼓形空隙の部清掃状況を示す図本発明の球形ブラシをトリムカッターでシリンダー形態にトリミングする工程を示す概略説明図本発明の一実施形態に係る球形ブラシを電動器具に装着した状態を示す側面図本発明の一実施形態に係る球形ブラシを柄に装着した状態を示す側面図本発明の一生産方法を示す工程図本発明の生産工程に於いて、Ｕ字状ワイヤーをストッパーで保持し、ループ内に繊維束長軸の略中央を配置した状態を示す斜視図本発明の生産工程に於いて、繊維束の挟持状態(Y)を示すと、Ｕ字状ワイヤーの端部を牽引、捻回後に自由端繊維が球形に拡散展開する状況(Z)を示す断面図本発明の連続的な球形ブラシの生産工程に於いて、ストッパー、繊維束、ワイヤー、のセット状態(Y)と、ストッパー圧接及びワイヤー旋回工程によって連続する球形ブラシが展開した状態 (Z)を示す断面図

符号の説明

１−ａ、１−ｂ、ワイヤー２、球形ブラシ、３、ループ４、繊維４−ｘ、繊維束５、溶着部１０、歯牙支持組織１１、歯牙１２、歯周ポケット１３、歯間鼓形空隙１４、ストッパー２０、刃２１、シリンダー型トリムカッター２２、回転軸２３、曲線トリムカッター３０、超音波電動歯ブラシ３１、ノズル３２、スイッチ３３、柄３４、固定部３９、シュリンクフィルム４０、チャック４１、受け４２、繊維束カッター４３、フィルムカッター

図１〜図１６は、発明を実施する形態の一例であって、図中、図と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図に示す従来のものと同様であるが、本図示例の球形ブラシの基本的な特徴とするところは、繊維束長軸方向の略中央部を金属ワイヤーで牽引捻回することによって、繊維束を圧縮変形し、繊維束の繊維間空隙を消失し、このとき圧縮された中央部の繊維束断面積と両自由端の繊維束断面積の差異によって自由端の繊維束を放射状に拡散した点にある。

本実施例では、図１示すように、０．０２〜０．０８ｍｍ径程度のポリプロピレン製バルキンファイバーをカッターにより、球形ブラシの用途に応じた所定長さ、例えば口腔内で使用する歯ブラシ用であれば１０ｍｍ程度の短繊維状に切断し、これを目的とするブラシ展開密度に対応する様に、繊維束４-ｘを形成する。展開した球状ブラシの中央断面円周は直径を成す繊維長の３．１４倍となるので片側展開断面長は中央断面円周の半分となるので、緊密な球形ブラシを形成するために配置する繊維束直径の目安としては、１０mmの繊維を使用する場合、非圧縮時の繊維束４-x直径は、形成される球形ブラシの片側の円周長１５、７mm以上であることが望ましい。この繊維束を図１に示すように一組の二本のワイヤー１−ａ、１−ｂの中央部で互いに交差するＵループ形状中央に作られるＯループ中に繊維束１の中央が位置するように配置してワイヤーの端部を相反する方向に牽引する。図２のＴに示すように、ワイヤーは互いに交差しているので、繊維束４−ｘを縛りつけるように圧縮することによって同時に繊維束を挟持固定するので製作工程での繊維の脱落を防止する事にも役立つ。更に図２のＵに示すように、ワイヤーの両端部を相反する回転方向に捻回すると、中央部に配置した繊維束４-ｘはより一層断面積を圧縮減少させ、前記繊維束の両側自由端との間に生ずる繊維束断面積の差異によって前記繊維束略中心位置から周辺に向けて前記自由端繊維束を放射状に拡散させた球形ブラシ２を形成するとともに、ワイヤーは捻り上げられた状態で永久変形を起こし展開したブラシ毛を固定する。このようにして図３のような両端に捻回したワイヤー１−ａ、１−ｂを持つ球形ブラシ２を得る事が出きるが、使用目的に従ってワイヤー１−ａを繊維束４−ｘ圧縮部直近で切除すれば、一方にワイヤー１−ｂを持つタンポポの様な形状をした梵天状のブラシとなり、ワイヤー１−ａ、１−ｂの両方を切断すれば球形のブラシのみの雲丹の様な形状を得る事も可能であるが、バネ状繊維（バルキンファイバー）を使用することによって繊維相互の反発によって全天に展開し球形ブラシ毛中のワイヤーは外側から見えない程に密集したブラシ毛を得る事が可能となるが基本的にブラシ毛の密度は同一本数の繊維束を使用する場合、繊維束の被圧縮性とそれぞれの繊維の反発力に比例して高くなる。ここではポリプロピレンを例に挙げたが、ナイロンのように摩擦係数が小さな繊維を使用する場合は、図４に示す様な本結び状にワイヤー１−ａ、１−ｂを配置してやる事によってワイヤーの弛みを防止する事が可能となるので、繊維の脱落の危険性が減る事になる。特に、手作業で各工程を行う場合には、本結び自体に結紮能力があるので捻回工程に移行する間にワイヤーの牽引を維持する必要が無いので、生産効率を向上させる事が可能となる。また、繊維の種類に限らず本結びを状に配置したワーヤーは、ワイヤー１−ａ、１−ｂ両端を牽引しても捩れが発生する事がないので、ワイヤー自体の剛性とワイヤーの金属の摩擦力が牽引による繊維束圧縮工程を阻害しない範囲に於いて、より強力に繊維束の圧縮を行う場合に好適な手段である。

前記第一の発明および第二の発明の実施例は二本のでは交差する二本のワイヤーのＵループ形状中印位置に作られるＯループ形状内に繊維束を配置し、ワイヤーの端部を相反する方向に牽引し、相反する方向に捻回することによって繊維束断面積を圧縮減少させ自由端繊維束を放射状に拡散すると同時にワイヤーの永久変形による維持力によって固定する物であるが、第三の発明の実施例では図１４に示す様に、一本のＵ字状ワイヤー１?aの両端をストッパー１４に貫通し、ストッパー１４とＵ字状ワイヤー１?aで形成されるループ内に多数の短繊維からなる繊維束４-ｘの長軸略中央を配置し、図１５Ｙに示す様に前記ストッパー１４をｎ位置で固定保持した状態でＵ字状ワイヤー両端部をｍ方向に牽引すると、ループ内の繊維束４-ｘは圧縮され両側自由端繊維束部直近の未圧縮繊維束に断面積の差異が生じ、前記圧縮部分両端直近の繊維相互の弾性反発によって図１５Ｚに示す様に繊維束Ｕ字状ワイヤーとストッパー把持部を中心として全周に自由端繊維を拡散展開する。更にｎ位置で固定したストッパー１４に対してＵ字状ワイヤー１?ａをＡ方向に捻回するとワイヤーの永久変形によって圧縮した繊維束の反発応力に抵抗してループ円周長を維持し展開した球形ブラシ形状を固定することが可能となる。このＵ字状ワイヤー１?a牽引および捻回工程は、どちらもループ直径を減少させる作用ももたらすので、牽引と捻回工程は同時に行うと効率的に生産を行う事が可能となる。

これらの球形ブラシ２は図５に示すように、ループ状の数個のワイヤー１−ｃをワーヤ１−ａ、１−ｂを交差するように配置してそれぞれのワイヤー間に作られるＯループ中に繊維束４-ｘを配置してＵ字状ワイヤーの端部を相反するＡＢ方向に牽引捻回すれば、図６に示す様な連続した球形ブラシを作成する事が可能となる。それぞれの球形ブラシの繊維の長さを調節することによって縦方向のブラシ密度をコントロールする事が可能となる。この連続した球形ブラシは、第三の実施例に示したストッパー１４とＵ字状ワイヤー１?aを用いる場合には、連続する球形ブラシ数に従って夫々の球形ブラシ毎に繊維束１４を圧縮するためのストッパー１４を配置し、同時にあるいは順次繊維束を圧縮展開した後に一括でワイヤーを捻回固定することによって同様に形状の連続した球形ブラシを得る事ができる。この連続製造はストッパーを使用した球形ブラシに応用する場合は、図１６Ｙに示す実施例のようにワイヤー１−ａをループ状にストッパーｎ−１からｎ−７に貫通したストッパーの間に繊維束４をセットし、ストッパーｎ−１,ｎ−２,ｎ−３を順次ｍ−１、ｍ−２、ｍ−３方向に圧接移動することによって繊維束４は球形に展開する。ワイヤー１−ａをストッパーｎ−３を保持した状態でストッパーｎ−４をＡ方向に旋回し二重のワイヤー１−ａをねじる事によってストッパーｎ−３は固定されるとともにストッパーｎ−４はｍ−３方向に引き寄せられｎ−３,ｎ−４間距離が決定される。同様にストッパーｎ−５をｍ−５方向に圧接し、ｎ−５を保持した状態でｎ−６をＡ方向に旋回することによって、ストッパーｎ−５は繊維束４の圧縮に対する反発応力に抵抗して固定される。ワイヤー１−ａによって固定されたストッパーｎ−６に対してストッパーｎ−７を圧接と同時にワイヤー１−ａを旋回しストッパーｎ−７を固定することによって円筒形の外形を持つとともに、先端部にもブラシ毛を有する歯間ブラシ形状が再現される。
これらそれぞれの球形ブラシの間隔は、ストッパーの設置位置によって決定されるものであるので図示例のようにストッパーｎ−３,とｎ−４間、ｎ−５とｎ−６間の距離に従って、図１５Ｚに示すように任意の位置に球形ブラシを展開してブラシ密度を自在に調節することが可能となると共に、先端部全天ブラシ毛を持つ歯間ブラシブラシと同様の外形を形成する。
一般的に捩りブラシはブラシ毛の密度を上げた場合、繊維間の滑りによって抜け毛が発生してしまう為にブラシ毛の高密度化には限界が有るが、本発明では繊維束がそれぞれワイヤーに圧縮固定されているので捩りブラシと比較して抜け毛が無く、はるかに高密度の捩りブラシと同様の外形を持つ棒状（シリンダー形状）のブラシを提供することが可能となる。

口腔清掃にこの球形ブラシを使用する際の特徴としては、図７に示すように、ブラシの挿入方向に関わらす常にブラシ毛が歯肉溝に入り込み効率の良いブラッシングを可能とする。更に図８に示すように球形ブラシのブラシ毛を曲線トリムカッター２２で砲弾型にトリミングする事によって図９の様に、歯間鼓形空隙の形状に適合したブラシを提供する事も可能である。この砲弾型にトリミングされたブラシ２-ｂは球形ブラシと同様にブラシ毛が放射状に配列されているので、歯間部のみならず隅角部とその近辺の平滑面も含んだ歯間鼓形空隙を一度に清掃することが可能である。この球形ブラシ形成時に繊維束の端を挟持して、短側を融解圧接してブラシ束の脱落を防止した上で牽引捻回することによって図１０に示す様に、ワイヤー１−ａ、２−ｂの一方側にブラシ毛を蓄える半球状のブラシを形成する事もできる。更にこのブラシをシリンダー型トリムカッター２１でトリミングする事によって側方部にブラシ毛を持つシリンダー型のブラシを形成する事が可能である。

図１１に示すのは、超音波電動歯ブラシに球形ブラシを装着した状態を示す。図示例の様に超音波振動する先端部は全てブラシ毛で覆われているので、寿来の平線ブラシの様に軸部の振動が対合歯をヒットした際の違和感を発生する事がない。手用ブラシとして使用する際は、図１２Wの様に、横方向にワイヤー１−ａ、２−ｂを軸として回転自在に装着すれば縦方向ｊに回転するブラシを、図１２Ｖの様にワイヤー１−ａで回転自在に軸部に装着する事によって横方向kに回転する球形ブラシを提供することができる。

このように様々応用用途を持つ球形ブラシを量産するする方法としては、短尺繊維の供給手段を自動機で行う場合は、予め束ねて送り込む複数本の長尺繊維を冶具挿入時に用途に応じた所定長さの短繊維に切断して繊維束１を形成するようにしてもよいが、各種形状の球形ブラシを作成するにあたり本発明に使用する繊維は非常に細く生産工程においてその取り扱いに苦慮するものであり、この問題を解決するために図１３に示す様に、長尺繊維の繊維束１外側を熱収縮性のあるシュリンクフィルム３９を用いて任意の太さの繊維束となるように固定一体化し、このシュリンクフィルム３９によって棒状に一体化した繊維束４-ｘをＸ−１、Ｘ−２二示す様にワイヤー１−ａ、１−ｂの交差部分に送り出し、任意の位置でワイヤー１−ａ、１−ｂをチャック４０でＯ、Ｐ方向に牽引し、Ｘ?３、Ａ,Ｂ方向に捻回し繊維束４-ｘを圧迫する（Ｘ−４）。この時にシュリンクフィルムカッター４３でシュリンクフィルをカット(Ｘ−５,６)剥離する事によって繊維束が展開してＸ−７,８の様な球形ブラシを効率的に量産することが可能となる。ここで使用するシュリンクフィルム３９は何も全体を包む必要は無く、球形ブラシの直径に合わせて間欠的に結紮し、ワイヤーで牽引結紮後に切断して解放して繊維毛を展開しても良い。

尚、本発明のワイヤーはブラシ毛の牽引圧縮時にその応力に耐えうる強度を持つ材料であれば金属ワイヤーに限る物ではなく、また、球形ブラシのトリミングの形態及び融着一体化された部分の形状については、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更を与える。同様に、本発明の球形ブラシを各種器具に取り付ける際には、各種使用目的に対応する形状に種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の球形ブラシは、上記実施形態では、歯ブラシ用の固定式、回転式ブラシあるいは電動ブラシを例に挙げて説明したが、本発明に係る回転ブラシは、歯ブラシ用に限定されるものではなく、歯間ブラシ、洗顔ブラシ、被服清掃用、床面清掃用ブラシ、宝飾品研磨用ブラシ、バフ研磨用ブラシ、複写機の徐電器用ファーブラシ、クリーニングブラシ、化粧用ブラシ等、回転ブラシとして多様に使用できるものである。特に、徐電器用の場合は、ブラシを構成する樹脂として、微細な炭素粒子を含ませるなど導電性に優れたものを使用する。

Claims

一組のＵ字状ワイヤーを交差するように配置して形成されるループ内に配置した多数の短繊維からなる繊維束の長軸略中央を挟持し、前記一組のＵ字状ワイヤーの両端の解放部を相反する方向に牽引するとともに相反する方向に捻回することによって、ワイヤーで把持した部分の繊維束を圧縮するとともにワイヤーの永久変形によって圧縮部を固定し、同部繊維束断面積を減少させるワイヤー把持部の両側自由端繊維との断面積の差異によって生じるワイヤーで把持部直近の繊維束繊維相互の弾性反発を利用して前記ワイヤー把持部から周辺に向けて自由端繊維を拡散展開した後に、捻回したワイヤーの繊維束把持部直近の一方、あるいは両方を切除した球形ブラシ。
請求項１に記載の一組のＵ字ワイヤーを本結び状に配置して形成されるループ内に繊維束長軸の略中央を挟持することによって、中央部に配置した繊維束が、牽引および捻回工程時、あるいは工程前に脱落あるいは変位することを防止したことを特徴とする球形ブラシ。
請求項１に記載のＵ字状ワイヤー両端を貫通するように配置したストッパーと、そのＵ字状ワイヤーと前記ストッパーで形成されるループ内に多数の短繊維からなる繊維束の長軸略中央を配置し、前記ストッパーを保持した状態でＵ字状ワイヤー両端を牽引するとともに捻回することによって、Ｕ字状ワイヤーとストッパーで把持した部分の繊維束を圧縮し繊維束断面積を減少させするとともに、ワイヤーの永久変形によってストッパーを固定することによって、Ｕ字状ワイヤーおよびストッパーで形成されるループ内の圧縮された繊維束と両側自由端繊維束部直近の未圧縮繊維束との断面積の差異によって生じる繊維相互の弾性反発を利用して、繊維束Ｕ字状ワイヤーとストッパー把持部を中心として全周に自由端繊維を拡散展開した球形ブラシ。
請求項１、請求項２および請求項３に記載の繊維束を間歇的に配置し捻回することによって数珠状に展開した繊維束を持つことを特徴とする球形ブラシ。
請求項１、請求項２、請求項３および請求項４に記載の球形ブラシを構成する短繊維を、部分的にあるいは均一に、異なる機械的性質を持つ短繊維を配置するか、直径の異なった短繊維、長径の異なる短繊維、繊維軸方向に形状加工を施した樹脂繊維、あるいは長手方向断面積に変化を与えた短繊維を単独、あるいはそれぞれの組み合わせを以て配列した球形ブラシ。
請求項１、請求項２、請求項３および請求項４に記載の球形ブラシを構成する短繊維を、部分的にあるいは均一に、異なる化学的性質を持つ短繊維を配置し球形ブラシを形成後、化学的融解処理、あるいは熱融解処理工程によって、融解度の高い短繊維を選択的に溶融除去しブラシ密度を調節した球形ブラシ。
請求項１から５に記載の繊維束を構成する材料を樹脂短繊維に加えて、不織布あるいは多孔体のリボン、ゴム、金属のそれぞれ一種類あるいは二種類以上の組み合わせで構成したことを特徴とする球形ブラシ。
請求項１、２，３、４、５、６あるいは７に記載の放射状に拡散したブラシ毛を各種外形形状にトリミングしたことを特徴とする球形ブラシ。
請求項１、２，３、４、５、６あるいは７に記載の球形ブラシ繊維束一端を溶着することによって抜け毛を防止したことを特徴とする球形ブラシ。