(57)【要約】【課題】現在、大手企業より出願されている製造方法においては、莫大な製造設備費用及び、一定量の糸束を張り巡らす広いスペースが必要となり、これらが商品価格上昇に撃がることとなる。本発明においては、歯ブラシの構造を一変することで、製造方法の簡易化、部品点数の縮少、製造設備費用の減少、工場スペースの小型化を課題とした。【解決手段】本発明の半球溶着歯ブラシにおいては、ハンドル手持ち部２の片側先端部分付近に、糸束挿入半球部２Ａを設け（二次加工により半球体とする）、その表面には貫通する糸束挿入小孔２Ｄを有する。その糸束挿入小孔２Ｄに糸束１を挿入し、ハンドルヒンジ部２Ｃより、ハンドル部を折り曲げハンドル底面部２Ｂで蓋をした後、超音波溶着において溶着固定し、歯ブラシ糸束先端部をダラす工程を経て商品完成となる。【選択図】図１
2020006126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の小孔を設け湾曲した半球形ブラシ挿入台座部分に、一方端を溶着固定した糸束を差し込み、放射状に開いた糸束を底面部により押え、固定したことを特徴とする半球溶着歯ブラシ。
【請求項２】
請求項１の半球溶着歯ブラシであって、その片側に棒状ハンドルを設けたことを特徴とする半球溶着歯ブラシ。
【請求項３】
請求項１及び２の、多数の小孔を設けたブラシ挿入台座部分が平面であることを特徴とする半球溶着歯ブラシ。
【請求項４】
請求項１乃至３であって、多数の小孔を設け湾曲した半球形ブラシ挿入台座部分内面小孔部に、糸束挿入及び配列を助ける目的を有するテーパー部を設けたことを特徴とする半球溶着歯ブラシ。
【請求項５】
請求項１乃至４に使用する糸束であって、その一方端を溶着固定したことを特徴とする半球溶着歯ブラシ用ブラシ素子。
【請求項６】
片側に棒状ハンドルを有し、多数の小孔を設け湾曲した半球形ブラシ挿入台座部分を射出成形により製造及び二次加工する工程と、一方端を溶着固定した糸束を製造する工程と、その糸束を湾曲した半球形ブラシ挿入台座部分に挿入する工程と、その糸束を底面部により押える工程と、その底面部を溶着固定する工程から製造される半球溶着歯ブラシの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、半球溶着歯ブラシと、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】市販される歯ブラシの大半が、樹脂性（ナイロン６１２、ポリブチルテラフトレートなど）の歯ブラシ用糸束を二つ折りした後、ブラシ台座部に開けられた小孔（直径１．４〜１．６ｍｍ、深さ２〜３．５ｍｍ、数量１０〜４０個位）に、金属（真鍮の小片、タテ１〜２ｍｍ、ヨコ２〜２．５ｍｍ、厚さ０．２〜０．３ｍｍ位）製の小片（当業者においては平線と呼び、真鍮はステンレスと異なり塩基に弱く腐食する半面、加工性に優れ低コストである）を打ち込むことで歯ブラシ用糸束を固定した植え込み歯ブラシであり、一世紀以上に亘り、この製造方法に変化はない。【０００３】今から１５〜２０年位前、各大手歯ブラシメーカーなどから溶着歯ブラシの製造方法に関する特許文献が出願され、特許登録に至っているが、色々な問題により大々的には販売されていない。特に、本発明者のような個人又は、中小企業においては、製造設備に関する問題もあり、製造不可能である。【０００４】当時、本発明者においても、３６０度円筒歯ブラシ特許出願（特許登録済）し、原在、市販されているが、部品点数が１０〜３０点位と多く量産が難しいのが現状である。又、同時期に歯ブラシ糸束と台座部分を同樹脂（歯ブラシ糸束端を溶解し、台座部分まで製造する）で製造する溶着歯ブラシに関する特許文献出願後、商品製造まで至ったが、量産が難かしく断念した。【０００５】本発明と同様に溶着歯ブラシに関する特許文献は下記に示すものなどが存在する。【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３５１５４号公報、
【特許文献２】特開２００３−１０２５５２号公報、
【特許文献３】特開２００９−５１１１６２号公報、
【特許文献４】特許登録３６４６１１８号公報、
【発明者が解決しょうとする課題】
【０００７】上記した特許文献１〜３号公報においては、個人又はベンチャー企業、中小企業では製造設備に莫大な費用が必要であり、商品化することは不可能といえる。特許文献３（特開２００９−５１１１６２号公報は、歯ブラシ糸束先端部をテーパー加工するが進歩性）は除外し、特許文献１及び２に対し図をもって本発明の課題点を説明する。
【０００８】図１４は、専用歯ブラシハンドルＹを金型所定の位置にセットする工程と、専用の歯ブラシハンドルＹの台座部に設けられた小孔と、金型所定の位置に設けられた小孔とを同一の場所（一直線上）にセットし、各小孔に同数量の糸束Ｔを貫通させ、その先端を溶着固定連結Ｕする工程と、専用の歯ブラシハンドルＹの上部空間部に同物性樹脂Ｘを注入し冷却成形固定する工程から製造される。これが特許文献１に記載される内容である。
【０００９】図１５は、金型（下型）Ｗと、金型（上型）Ｚを開いた状態において、金型（下型）Ｗの所定の位置に予め小孔が設けられ、その各小孔に同数量の糸束Ｔを通す工程と、その先端部を溶着固定Ｕした樹脂板Ｖをセットする工程と、金型（下型）Ｗと、金型（上型）Ｚを閉じ、樹脂板Ｖと好適には同物性樹脂（ポリプロピレン、ナイロン等）Ｘを金型内に一定の圧力をもって注入し、歯ブラシ全体を製造する工程の後、同数量の糸束Ｔをカットし金型を開き、歯ブラシを取り出す工程と、歯ブラシ糸束先端部をダラシ加工する工程によって製造される。これが特許文献２の内容である。
【００１０】上記した二方法においては、莫大な製造設備費用及び、一定量の糸束を張り巡らす広いスペースが必要となり、これが商品価格上昇に撃がることとなる。本発明においては構造を一変することで製造方法の簡易化、部品点数の縮少、製造設備費減少、工場スペースの小型化を課題とした。
【課題を解決するための手段】
【００１１】歯ブラシの構造を本発明においては、ハンドル手持ち部２の片側先端部分付近に、糸束挿入半球部２Ａを設け（二次加工により半球体とする）、その表面には貫通する糸束挿入小孔２Ｄを有する。その糸束挿入小孔２Ｄに糸束１を挿入し、ハンドルヒンジ部２Ｃよりハンドル部を折り曲げハンドル底面部２Ｂで蓋をした後、超音波溶着において溶着固定し、歯ブラシ糸束先端部をダラす工程を経て商品完成となる。
【発明の効果】
【００１２】従来の溶着歯ブラシの製造においては、各糸束挿入小孔に予め定量に分配された糸束を各小孔数量分挿入溶着固定するため、大型の設備が必要であったのに対し、本発明においては、ブラシ糸数の多い大型糸束（全小孔数量分）の片側先端面を溶着固定した後、各小孔に配分する構造のため、半球溶着歯ブラシの場合は、部品点数が恒に、専用樹脂ハンドル部と糸束の二点のみとなり、低コストにおいて溶着半球歯ブラシが製造でき且、量産も可能となった。
【００１３】溶着歯ブラシであることから、従来の植え込み歯ブラシと対比して、
１、糸束の抜け（脱落）が軽減する。
２、金属（平線と呼ばれる真鍮の小片）を全く使用しないため、金属アレルギーの心配がない。
３、時代の流れから樹脂製品は地球環境に戻ることはないため、再利用が当然であり人間の義務でもある。その再利用（リサイクル）が他物性が存在しないため容易である。
４、間違って真鍮（黄銅）小片を誤飲する心配はない。（真鍮の小片は角が鋭利であるだけではなく、酸性に弱く胃酸によって溶解する。この溶解は特殊なもので、塩類溶液中では、亜鉛だけ溶け出してあとに海綿状の銅が残る特異な腐食があり、これをβ黄銅の脱亜鉛現象という）。
などの効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】以下、本発明を実施するための最良の形態を図をもって説明する。【００１５】以下、説明する本発明半球溶着歯ブラシは、一切金属（糸束を固定する真鍮製の小片、寸法は約タテ１．５ｍｍ×ヨコ２ｍｍ×厚さ０．３ｍｍ、当業者において平線と呼ぶ。）を使用しない溶着歯ブラシであり、部品点数２点の溶着歯ブラシである。以下、半球溶着歯ブラシと示す。【００１６】図１は、半球溶着歯ブラシを示す正面図であり、その構造はハンドル手持ち部２の所定の位置に、糸束１を挿入する糸束挿入半球部２Ａを、先端部にハンドルヒンジ部２Ｃを、ハンドルヒンジ部２Ｃより折り曲がり底面となる部分に、ハンドル底面部２Ｂを有する。【００１７】図２は、半球溶着歯ブラシを示す平面図であり、図３は、図２をＡ−Ａ断面をもって切断した切断図である。その構造はハンドル手持ち部２の所定の位置に、糸束挿入半球部２Ａを有し、その好適な位置に糸束挿入小孔２Ｄを設け、糸束１の先端が各糸束挿入小孔２Ｄを通過後所定の位置まで挿入されハンドル底面部２Ｂを、ハンドルヒンジ部２Ｃより折り曲げ、超音波溶着凸部２Ｅと、超音波溶着凹部２Ｆを密着後、下方（矢印方向）より超音波により溶着することで、内蔵する凹凸形状先端部のみが溶触し、表面には一切の変化（傷）がなく結合する。この際、糸束１の位置決めをするために、ハンドル底面部２Ｂの所定の位置に糸束挿入凹部２Ｊと、その中央部に糸束位置決め凸部２Ｋを、糸束１の糸束溶着部１Ａの中央部に糸束溶着凹部を有する。この糸束溶着凹部１Ｂと、糸束位置決め凸部２Ｋが結合することで糸束１の位置が決まり、「ガタ」がなくなる。【００１８】図４は、半球溶着歯ブラシの金型（射出成形金型）の平面図であり、図５は、その正面図である。各部位は上記図３で説明した通りである。【００１９】図６は、糸束挿入半球部２Ａに配列された糸束挿入小孔２Ｄと、その周囲に位置する半球ブラシ挿入ツバ部２Ｇを示す図である。
この時点において、糸束挿入半球部２Ａは現状の金型技術（射出成形金型技術）においては半球形状に成形することは難しい（小孔を成形するために使用する整列したピンを金型より抜き取ることが不可能）。よって、図６に示すように糸束挿入半球部２Ａ＝平面である。【００２０】次に、糸束挿入半球部２Ａに配列した、糸束挿入小孔２Ｄの標準的な数値は、直径１．６ｍｍ、ピッチ２．４ｍｍ、小孔間０．８ｍｍであり、Ｌ間（半球部直径）は１２．８ｍｍとなる。【００２１】次に、糸束挿入小孔２Ｄの厚さ方向の形状を示すものが図７である。厚さＭの寸法は０．８〜１ｍｍが好適であり、厚さが１ｍｍの場合、糸束挿入半球部小孔外面テーパー部２Ｈのテーパー部は糸面程度が好適であるに対し、糸束挿入半球部小孔内面テーパー部２Ｉは、テーパー部の深さＯの寸法が４〜６ｍｍ、テーパー部最大径Ｎの寸法は２．１〜２．２ｍｍとすることが好適といえる。このテーパー部がこの発明においては重要な意味を持ち、その表面は滑らかであり、糸束１が滑るように挿入される必要がある（テーパー表面は機械設計における粗度▽▽以上、射出成形上級レベルが好適）。【００２２】図８は、現状の金型技術（射出成形金型技術）では製造不可能とされる糸束挿入半球部２Ａの二次加工による製造方法を図で示したものである。【００２３】予め、射出成形により製造された樹脂製ハンドル手持ち部２（全体）を、Ｒ加工用下部金型４Ａに設けられた、Ｒ加工用下部金型凸部４Ｃ上部所定位置（位置決めあり）に設置し、上部よりＲ加工用上部金型４に設けられた、Ｒ加工用上部金型凹部４Ｂを下降することで、糸束挿入半球部２Ａを挟み込み製造する。その際、各金型を所定の温度まで上昇されるヒーターが内蔵されており、それが、樹脂ブラシ部Ｒ加工用上型ヒーター部３及び、樹脂ブラシ部Ｒ加工用下型ヒーター部３Ａである。樹脂素材をポリプロピレン（ＰＰ）とした場合、ポリプロピレンの耐熱温度とされる６０℃に２０〜３０℃位加えた、８０〜９０℃が好適温度である。他の樹脂材を使用する場合においても上記同様、耐熱温度プラス２０〜３０℃が好適である。【００２４】上記した二次加工を実施した際、糸束挿入半球部２Ａに射出成形により製造された糸束挿入小孔２Ｄが、長手方向に引っ張られることにより若干楕円形になる恐れがある。しかし、植え込み歯ブラシとは異なり金属（真鍮の平線）を打ち込むことで糸束を固定する製造方法ではないため、半球溶着歯ブラシでは問題は一切ない。【００２５】次に、糸束１の製造方法を説明する。図１０に示されるように、糸束１を、糸束溶着ベース部５に下方より定量送り込む。この糸束１の材質はナイロン６１０、６１１、６１２（ナイロン糸は材質的に腰が若干弱く、ソフトな口当りが実現する。ただし、吸水性が０．４％位あり乾燥が若干遅れる）又は、ポリブチルテラフトレート（ＰＢＴ＝ポリ系の材質のため腰が強くナイロン糸と比較して口当りが硬い。吸水性においては０．１％以下と低く乾燥時間も当然短かい。特出した技術として、薬品を使用して先端部分をテーパー状にすることが可能）が好適であり、糸束溶着ベース部５より２〜３ｍｍ突出させ、糸束溶着ヒーター６Ａを内蔵した糸束溶着ヒーター本体６を接近させることにより溶解を進める。その方法は、非接触熱板を利用するか、超音波溶着を利用するかの二択になる（非接触熱板を利用した場合、溶着強度、溶着装置のコストに問題はないが、溶着時間及び、蓄燃温度の回避が難かしく、超音波溶着を利用した場合、溶着時間及び、蓄燃温度に問題はない反面、溶着強度に多少の問題がある）。溶着温度は、溶着面到達温度２００〜２５０℃位が好適といえ、高温の場合、溶着温度は短縮することができる反面、糸束１の物性に変化が生じる（劣化）恐れがあり、変色もある。【００２６】糸束溶着ヒーター本体６における溶解時間は１０〜２０秒程度で、糸束溶着部１Ａ先端部糸束は溶解する。次に、糸束成形部７により糸束溶着部１Ａを上部より押えることで、中央部に糸束溶着成形凸部７Ａを設けることで、糸束溶着凹部１Ａ及び、糸束溶着成形凹部５Ａと同時に糸束溶着部１Ａは成形され糸束溶着部直径寸法Ｓは確定する。この糸束溶着成形部７の下面（押え面）には、剥離性を上昇する目的から、フッソ加工などの表面処理を施すことが好適といえる。そして、次工程として、糸束溶着部冷却本体８が接近し、糸束冷却エアー８Ａの噴射により糸束溶着部１Ａのみならず周囲の機器の畜燃を除去することとなる。そして、この機器が移動することで、製品の製造力を上昇させることが可能であって、非接触熱板を使用する場合は、低コストで多頭構造にでき量産性の向上につながる。【００２７】図１１は、溶着成形が完了した糸束１を糸束溶着ベース部５より定量上昇させ（溶着半球歯ブラシの毛丈を市販される植え込み歯ブラシ標準品と同等の約１０ｍｍとするためには、糸丈１３ｍｍが必要）、糸束カット機９によりカットされる。【００２８】これにより完成した製品が、図９で示す糸束１である。この糸束１の標準品（本発明者がモデル品を多数製造し、使用感のテスト済）は、糸束直径寸法Ｐ＝６〜７ｍｍ、糸束丈Ｑ＝１３ｍｍ、糸束溶着部厚さ寸法Ｒ＝０．２〜０．５ｍｍ、糸束溶着部直径寸法Ｓ＝８〜１０ｍｍ、）において、糸束直径６．８ｍｍとした場合、糸径０．１３ｍｍでは糸数は２，１００〜２，２００本位となり、０．１５ｍｍでは１，６００〜１，７００本位、０．１８ｍｍでは１，１００〜１，２００本位となる。次に、同糸径の１．６ｍｍ小孔においての糸数を（表１）にて示した。
【表１】
2020006126.tif 000003
これが正しいことを証明できる計算がある。糸束直径６．８ｍｍの場合その表面積は、３．４×３．４×３．１４（π）＝３６．３ｍｍ２＝２，１００〜２，２００本を換言すると、糸束挿入小孔２Ｄの直径が１．６ｍｍの場合その表面積は、０．８×０．８×３．１４（π）＝２．０１ｍｍ２＝１１６〜１２２本（糸径０．１３ｍｍ）、８９〜９４本（糸径０．１５ｍｍ）、６１〜６６本（糸径０．１８ｍｍ）となり、表１に示したモデル及び、市販品（植え込み歯ブラシ）からの実測値と同一となった。【００２９】そして、この表１から理解できるように、金属片（真鍮の平線）を使用し且、糸束を二ツ折りする植え込み歯ブラシの糸束数は、溶着歯ブラシの糸束数に対して約３０〜３５％減となることから、市販される植え込み歯ブラシの糸径同様に、やわらかめ＝０．１３ｍｍ、ふつう＝０．１５ｍｍ、かため＝０．１８ｍｍを同条件（糸丈約１０ｍｍ×同密度）で使用した場合、糸束が同物性であれば、硬く感じられるブラシ感触となり、耐久性も上昇し「長持ち」することとなる。【００３０】ただし、本発明品においては糸束が放射状に開き広範囲を一度で磨がくことが可能で、密度が低下し、植え込み歯ブラシと同様の感触が獲られることから、同程度の耐久性となった。そして、歯ブラシの使用感は、１、糸径、２、糸丈、３、密度、４、物性の相対関係により決定する。【００３１】図９で完成した糸束１を、図１２で示す、糸束挿入半球部２Ａに挿入する。この周囲にあたる半球ブラシ挿入ツバ部２Ｇには、超音波溶着凸部２Ｅ、超音波溶着凹部２Ｆ、が合計で６ヵ所あり、図１３で示すように、ハンドル底面部２Ｂを矢印が示すように閉め、超音波溶着機１０により、表面を傷つけることなく内部に存在する凹凸部先端のみを溶解し冷却と同時に固定する。【００３２】そして、最終工程として放射状に開いた糸束端をテーパー加工又は、「ダラシ」加工して商品となる。【００３３】図１４及び図１５は現状の溶着歯ブラシ文献（特許登録済）であって、前段落において本発明と対比する。尚、この半球溶着歯ブラシに対しては、簡単な内容をもって特許出願済である。又、同時に特許出願した、円球溶着歯ブラシ、指サック半球溶着歯ブラシにおいては後日、詳しい内容を出願する予定である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明における半球溶着歯ブラシ全体を示す正面図。
【図２】本発明における半球溶着歯ブラシ全体を示す平面図。
【図３】図２に示す平面図をＡ−Ａ断面より切断した尺度２／１の頭部断面図。
【図４】半球溶着歯ブラシにおける射出成形樹脂ハンドル全体を示す平面図。
【図５】半球溶着歯ブラシにおける射出成形樹脂ハンドル全体を示す正面図。
【図６】糸束挿入半球部に整列する糸束挿入小孔の標準例を示す２／１の平面図。
【図７】糸束挿入半球部に整列する糸束挿入小孔の形状を示す１０／１の断面図。
【図８】糸束挿入部を二次加工により、半球形状に加工する製造方法を示す断面図。
【図９】糸束形状を示す２／１の正面図。
【図１０】糸束を溶着する一連の工程を示す工程図（イメージ図）。
【図１１】糸束先端をカットする工程を示す工程図（イメージ図）。
【図１２】糸束挿入半球部と、その周囲に点在する超音波溶着部を示す２／１平面図。
【図１３】糸束（点線部）挿入後、ハンドル底面部をハンドルヒンジ部より折り曲げ、超音波溶着機で溶着する工程を示す正面図。
【図１４】従来の溶着歯ブラシの製造工程を示す断面図。
【図１５】従来の溶着歯ブラシの製造工程において、小孔カバーを使用する製造工程を示す断面図。
【符合の説明】
【００３５】  １、  糸束、
１Ａ、糸束溶着部、
１Ｂ、糸束溶着凹部、
２、  ハンドル手持ち部、
２Ａ、糸束挿入半球部、
２Ｂ、ハンドル底面部、
２Ｃ、ハンドルヒンジ部、
２Ｄ、糸束挿入小孔、
２Ｅ、超音波溶着凸部、
２Ｆ、超音波溶着凹部、
２Ｇ、半球ブラシ挿入ツバ部、
２Ｈ、糸束挿入半球部小孔外面テーパー部、
２Ｉ、糸束挿入半球部小孔内面テーパー部、
２Ｊ、糸束挿入凹部、
２Ｋ、糸束位置決め凸部、
３、  樹脂ブラシ部Ｒ加工用上型ヒーター部、
３Ａ、樹脂ブラシ部Ｒ加工用下部ヒーター部、
４、  Ｒ加工用上部金型、
４Ａ、Ｒ加工用下部金型、
４Ｂ、Ｒ加工用上部金型凹部、
４Ｃ、Ｒ加工用下部金型凸部、
５、  糸束溶着ベース部、
５Ａ、糸束溶着成形凹部、
６、  糸束溶着ヒーター本体、
６Ａ、糸束溶着ヒーター、
７、  糸束溶着成形部、
７Ａ、糸束溶着成形凸部、
８、  糸束溶着部冷却本体、
８Ａ、糸束冷却エアー（イメージ）、
９、  糸束カット機、
１０、  超音波溶着機、
Ｌ、糸束挿入半球直径寸法、
Ｍ、糸束挿入小孔部厚さ寸法、
Ｎ、糸束挿入小孔部下面直径寸法、
Ｏ、糸束挿入小孔部下面テーパー長さ寸法、
Ｐ、糸束直径寸法、
Ｑ、糸束丈、
Ｒ、糸束溶着部厚さ寸法、
Ｓ、糸束溶着部直径寸法、
Ｔ、同数量の糸束、              Ｙ、専用の歯ブラシハンドル、
Ｕ、溶着固定連結（溶着固定）、  Ｚ、金型（上型）、
Ｖ、樹脂板、
Ｗ、金型（下型）、
Ｘ、同物性樹脂、
【図１】
2020006126.tif 000004
【図２】
2020006126.tif 000005
【図３】
2020006126.tif 000006
【図４】
2020006126.tif 000007
【図５】
2020006126.tif 000008
【図６】
2020006126.tif 000009
【図７】
2020006126.tif 000010
【図８】
2020006126.tif 000011
【図９】
2020006126.tif 000012
【図１０】
2020006126.tif 000013
【図１１】
2020006126.tif 000014
【図１２】
2020006126.tif 000015
【図１３】
2020006126.tif 000016
【図１４】
2020006126.tif 000017
【図１５】
2020006126.tif 000018