(57)【要約】【課題】使用者の口腔内の損傷を抑制することの可能な歯ブラシを提供する。【解決手段】先端側に植毛面を有するヘッド部１４と、ヘッド部より後端側に配置され、ハンドル部本体を含むハンドル部１６と、植毛面とハンドル部との間に配置されたネック部１５とを有する。植毛面よりも後端側に、ヘッド部への外力で生じた曲げに関する応力特性が平面応力状態を示して変形する変形部１５Ａを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に植毛面を有するヘッド部と、前記ヘッド部より後端側に配置され、ハンドル部本体を含むハンドル部と、前記植毛面と前記ハンドル部との間に配置されたネック部とを有し、
前記植毛面よりも後端側に、前記ヘッド部への外力で生じた曲げに関する応力特性が平面応力状態を示して変形する変形部を有することを特徴とする歯ブラシ。
【請求項２】
前記変形部は、前記植毛面と平行で前記ハンドル部の長さ方向と直交する方向の曲げについて、前記平面応力状態を示して変形することを特徴とする請求項１記載の歯ブラシ。
【請求項３】
前記ヘッド部から前記ハンドル部の先端側の一部に亘って配置され硬質樹脂で形成された硬質部材と、
前記硬質部材の少なくとも一部を内部に収容し、軟質樹脂で形成された軟質部と、
を含み、
前記変形部は、前記硬質部材が配置された領域の少なくとも一部に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の歯ブラシ。
【請求項４】
前記変形部における前記硬質部材は、前記曲げ方向の厚さが０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下であり、曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項３記載の歯ブラシ。
【請求項５】
前記変形部における前記硬質部材の前記曲げ方向の厚さをＤ、前記変形部における前記硬質部材の、前記ハンドル部の長さ方向と直交する断面における最長断面長さをＬとすると、
Ｄ×√2 ≦ Ｌ
の関係を満足することを特徴とする請求項４記載の歯ブラシ。
【請求項６】
前記変形部における前記硬質部材の前記曲げ方向に関する断面二次モーメントは、０．０５ｍｍ４以上、５．８ｍｍ４以下であることを特徴とする請求項４または５に記載の歯ブラシ。
【請求項７】
前記変形部における前記硬質部材は、断面形状が正方形、長方形、多角形、楕円形のいずれかであることを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の歯ブラシ。
【請求項８】
前記硬質樹脂は、ポリプロピレンであることを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載の歯ブラシ。
【請求項９】
先端側に植毛面を有するヘッド部と、前記ヘッド部より後端側に配置され、ハンドル部本体を含むハンドル部と、前記植毛面と前記ハンドル部との間に配置されたネック部とを有する歯ブラシを設計する工程と、
設計した前記歯ブラシを成形する工程とを含み、
前記歯ブラシを設計する工程は、前記ヘッド部への外力で生じた曲げに関する応力特性が平面応力状態を示して変形する変形部を、前記植毛面よりも後端側に配置する設計を含むことを特徴とする歯ブラシ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯ブラシおよび歯ブラシ製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯ブラシを使用時（具体的には、歯ブラシを口にくわえた状態の時）の転倒により口腔外傷を負う場合があり、特に、歯ブラシの使用者が１〜３才の乳幼児である場合に、口腔外傷を負うケースが多い。
【０００３】
従来、ヘッド部及びネック部の欠損や折れを抑制可能な歯ブラシとして、特許文献１に開示された歯ブラシがある。
特許文献１には、硬質樹脂で構成された基台の表面に、ヘッド部の表面積とネック部の表面積との合計の７０％以上を覆う軟質樹脂からなる被覆層が形成された歯ブラシが開示されている。
【０００４】
特許文献１には、上記構成とすることで、ヘッド部やネック部に過度な負荷が加えられた場合でも、ハンドル体を折れにくくすることが可能となることや、ヘッド部又はネック部が折れた場合でも、被覆層により折れた部分が露出することを抑制可能なことが開示されている。上記構成とされた特許文献１に開示された歯ブラシは、ヘッド部の先端部を構成する基台が軟質樹脂で覆われているため、強く噛んだり、口腔内にヘッド部の先端が強く当たったりした際、上記軟質樹脂がクッション材として機能する。
このため、特許文献１に開示された歯ブラシを使用することで、ヘッドの先端部に起因する口腔内の損傷を抑制することが可能となる。
【０００５】
また、特許文献２には、歯ブラシに対してハンドル部の長手方向に所定の圧縮力がかかった場合に、連結部に塑性変形による屈曲が生じ、ヘッド部の植毛面が屈曲の内側に位置する歯ブラシが開示されている。特許文献２に開示された歯ブラシは、ハンドル部の口腔内への侵入量をより規制することで安全性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−４５８号公報
【特許文献２】特開２０１６−０３４３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された歯ブラシのネック部は、該ネック部を構成する基台の表面を覆うように、該基台よりも厚さが薄い軟質樹脂よりなる被覆層が設けられている。そのため、特許文献１に開示された歯ブラシのヘッド部は、例えば、該歯ブラシの延在方向（具体的には、歯ブラシの後端から先端に向かう方向）に外力が加えられた際、使用者の口腔内が損傷しないように、ヘッド部の先端に伝わる外力を十分逃がすように、曲がることが困難であった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された歯ブラシは、ハンドル部の口腔内への侵入量が規制されても、塑性変形した連結部が剛体として口腔内に残留しているため、使用者の口腔内の損傷を回避するという観点からは十分な対策とはいえない。
【０００９】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、使用者の口腔内の損傷を抑制することの可能な歯ブラシおよび歯ブラシ製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様に従えば、先端側に植毛面を有するヘッド部と、前記ヘッド部より後端側に配置され、ハンドル部本体を含むハンドル部と、前記植毛面と前記ハンドル部との間に配置されたネック部とを有し、前記植毛面よりも後端側に、前記ヘッド部への外力で生じた曲げに関する応力特性が平面応力状態を示して変形する変形部を有することを特徴とする歯ブラシが提供される。
【００１１】
また、上記本発明の一態様に係る歯ブラシにおいて、前記変形部は、前記植毛面と平行で前記ハンドル部の長さ方向と直交する方向の曲げについて、前記平面応力状態を示して変形することを特徴とする。
【００１２】
また、上記本発明の一態様に係る歯ブラシにおいて、前記ヘッド部から前記ハンドル部の先端側の一部に亘って配置され硬質樹脂で形成された硬質部材と、前記硬質部材の少なくとも一部を内部に収容し、軟質樹脂で形成された軟質部と、を含み、前記変形部は、前記硬質部材が配置された領域の少なくとも一部に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
また、上記本発明の一態様に係る歯ブラシにおいて、前記変形部における前記硬質部材は、前記曲げ方向の厚さが０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下であり、曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【００１４】
また、上記本発明の一態様に係る歯ブラシにおいて、前記変形部における前記硬質部材の前記曲げ方向の厚さをＤ、前記変形部における前記硬質部材の、前記ハンドル部の長さ方向と直交する断面における最長断面長さをＬとすると、Ｄ×√2 ≦ Ｌの関係を満足することを特徴とする。
【００１５】
また、上記本発明の一態様に係る歯ブラシにおいて、前記変形部における前記硬質部材の前記曲げ方向に関する断面二次モーメントは、０．０５ｍｍ４以上、５．８ｍｍ４以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、上記本発明の一態様に係る歯ブラシにおいて、前記変形部における前記硬質部材は、断面形状が正方形、長方形、多角形、楕円形のいずれかであることを特徴とする。
【００１７】
また、上記本発明の一態様に係る歯ブラシにおいて、前記硬質樹脂は、ポリプロピレンであることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第２の態様に従えば、先端側に植毛面を有するヘッド部と、前記ヘッド部より後端側に配置され、ハンドル部本体を含むハンドル部と、前記植毛面と前記ハンドル部との間に配置されたネック部とを有する歯ブラシを設計する工程と、設計した前記歯ブラシを成形する工程とを含み、前記歯ブラシを設計する工程は、前記ヘッド部への外力で生じた曲げに関する応力特性が平面応力状態を示して変形する変形部を、前記植毛面よりも後端側に配置する設計を含むことを特徴とする歯ブラシ製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、使用者の口腔内の損傷を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る歯ブラシの側面図である。
【図２】図１に示す歯ブラシの正面図である。
【図３】図１に示す歯ブラシを背面図である。
【図４】図１に示す硬質部材を拡大した側面図である。
【図５】図２に示す硬質部材を拡大した正面図である。
【図６】図３に示す硬質部材を拡大した背面図である。
【図７】図４に示す硬質部材のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図８】図４に示す硬質部材のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図９】平面応力状態の概念を示す図である。
【図１０】断面が矩形状である場合の最長断面長さＬを示す図である。
【図１１】本実施の形態の歯ブラシの製造工程を示す断面図であり、第１の金型を用いて硬質部材を形成する工程を説明するための図である。
【図１２】本実施の形態の歯ブラシの製造工程を示す断面図であり、第２の金型を用いて、第１の軟質樹脂、軟質部、及びハンドル部本体を形成する工程を説明するための図である。
【図１３】サンプルに対する曲げ強さ試験を説明するための図である。
【図１４】サンプルに対するＩＺＯＤ強度試験を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の歯ブラシおよび歯ブラシ製造方法の実施の形態を、図１ないし図１４を参照して説明する。
なお、以下の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。ここでは、例えば、硬質樹脂および軟質樹脂の双方を用い、また、ヘッド部とハンドル部との間に、ヘッド部の最大幅以下のネック部が配置される場合の例を用いて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係る歯ブラシ１０の側面図である。図２は、図１に示す歯ブラシの正面図である。図２では、説明の便宜上、図１に示す複数の毛束１２−１で構成されたブラシ部１２の図示を省略する。図３は、図１に示す歯ブラシの背面図である。
図４は、図１に示す硬質部材を拡大した側面図である。図５は、図２に示す硬質部材を拡大した正面図である。図６は、図３に示す硬質部材を拡大した背面図である。
【００２３】
図１〜図６に示す構造体において、同一構成部分には、同一符号を付す。図１〜図６に示すＸ方向は、歯ブラシ１０を使用していない状態におけるハンドル体１１の延在方向（ネック部１５の延在方向）を示している。図１及び図４に示すＺ方向は、歯ブラシ１０を使用していない状態において、植毛面２１−１ｂに対して直交する方向（法線方向）を示している。図２、図３、図５、及び図６に示すＹ方向は、歯ブラシ１０の幅方向（Ｚ方向およびＸ方向に対して直交する方向）を示している。
【００２４】
歯ブラシ１０は、ハンドル体１１と、ブラシ部１２と、を有する。ハンドル体１１は、ヘッド部１４と、ネック部１５と、ハンドル部１６と、ヘッド部１４、ネック部１５、及びハンドル部１６の一部を構成する硬質部材１７と、を有する。本実施の形態では、植毛面２１−１ｂとハンドル部１６との間に、Ｙ方向の幅が、ヘッド部１４の幅（Ｙ方向の最大幅）よりも小さいネック部１５が配置される歯ブラシ１０について説明する。
【００２５】
ヘッド部１４は、硬質樹脂で構成されたベース部材２１と、ベース部材２１の一部を覆う第１の軟質樹脂２２と、を有する。ベース部材２１は、硬質樹脂で構成された硬質部材１７の構成要素の一部であり、ベース部材本体２１−１と、２つの支持部２１−２と、を有する。ベース部材本体２１−１は、ベース部材本体２１−１の側面及び底面２１−１ａに第１の軟質樹脂２２を配置することが可能なように、ヘッド部１４の外形を１〜２ｍｍ程度縮小させた形状とされている。ベース部材本体２１−１は、先端部２１−１Ａと、底面２１−１ａと、植毛面２１−１ｂと、植毛穴２１−１Ｂと、を有する。
【００２６】
先端部２１−１Ａは、ベース部材本体２１−１のうち、ヘッド部１４とネック部１５とが接続される側とは反対側に位置する部分である。先端部２１−１Ａは、使用者が歯ブラシ１０を使用して歯磨きをする際、使用者の口腔内と対向する部分である。先端部２１−１Ａの形状は、例えば、丸みを帯びた形状（ラウンド形状）にするとよい。
【００２７】
図７は、図４に示す硬質部材１７のＡ−Ａ線方向の断面図である。硬質部材１７の底面２１−１ａは、第１の軟質樹脂２２で覆われる部分であり、植毛面２１−１ｂの反対側に配置されている。底面２１−１ａは、例えば、平坦な面とすることができる。
【００２８】
植毛面２１−１ｂは、平坦な面とされている。植毛面２１−１ｂは、複数の植毛穴２１−１Ｂを露出している。植毛面２１−１ｂは、ヘッド部１４における第１露出部として、第１の軟質樹脂２２から露出されている。このように、第１の軟質樹脂２２よりも硬い硬質樹脂を用いてベース部材本体２１−１を構成すると共に、複数の植毛穴２１−１Ｂ及び植毛面２１−１ｂを第１の軟質樹脂２２から露出させることで、複数の植毛穴２１−１Ｂに対して、平線植毛法を用いて、ブラシ部１２を構成する毛束１２−１を植毛（植設）することができる。
【００２９】
植毛面２１−１ｂは、後述する図１２に示す第２の金型５１を用いて、第１の軟質樹脂２２、軟質部２６、及びハンドル部本体３１を樹脂成型する際、一方の金型５１−２（図１２参照）の内面と接触する面である。このように、植毛面２１−１ｂが第２の金型５１を構成する一方の金型５１−２の内面と接触することで、複数の植毛穴２１−１Ｂ及び植毛面２１−１ｂに第１の軟質樹脂２２が形成されることを抑制できる。
【００３０】
植毛穴２１−１Ｂは、植毛面２１−１ｂを構成する側のベース部材本体２１−１に複数設けられている。植毛穴２１−１Ｂには、ブラシ部１２を構成する毛束１２−１が植毛される穴である。複数の植毛穴２１−１Ｂの配列としては、例えば、図２に示すような配列を用いることが可能であるが、これに限定されず、いわゆる碁盤目状の配列や千鳥状の配列等、いかなる配列パターンであってもよい。また、複数の植毛穴２１−１Ｂの数は、図２に示す植毛穴２１−１Ｂの数に限定されず、例えば、１０〜６０穴の範囲内で適宜設定することができる。つまり、複数の植毛穴２１−１Ｂの配列、及び植毛穴２１−１Ｂの数は、目的に応じて適宜設定することができる。植毛穴２１−１Ｂの形状としては、特に限定されず、例えば、真円形状、楕円等の円形状、三角形状や四角形状等の多角形状等を用いることができる。また、植毛穴２１−１Ｂの直径は、毛束１２−１の太さに応じて決定することができ、具体的には、例えば、１〜３ｍｍの範囲内で適宜設定することができる。
【００３１】
Ｚ方向におけるヘッド部１４の厚さが５．０ｍｍの場合、Ｚ方向のベース部材本体２１−１の厚さ（言い換えれば、底面２１−１ａと植毛面２１−１ｂとの間の厚さ）は、例えば、４．２ｍｍとすることができる。この場合、植毛面２１−１ｂを基準としたときの複数の植毛穴２１−１Ｂの深さは、例えば、２．５ｍｍとすることができる。ヘッド部１４の厚さとは、一例として、ヘッド部１４におけるＸ方向の中央部分で測定した厚さである。
【００３２】
２つの支持部２１−２は、ベース部材本体２１−１の底面２１−１ａからＺ方向（図１に示す状態の場合、下方）に突出するように設けられている。２つの支持部２１−２のうち、一方がベース部材本体２１−１の先端側に配置されており、他方がベース部材本体２１−１の後端側に配置されている。２つの支持部２１−２は、Ｘ方向において対向するように配置されている。２つの支持部２１−２は、それぞれ平坦な面とされた突出面２１−２ａを有する。２つの突出面２１−２ａは、第１の軟質樹脂２２の外面から露出されると共に、第１の軟質樹脂２２の外面に対して面一とされている。すなわち、支持部２１−２は、ヘッド部１４における第２露出部として、図３に示すように、植毛面２１−１ｂとは逆側に露出している。
【００３３】
突出面２１−２ａは、後述する図１１に示す第１の金型４１を用いて、ベース部材本体２１−１を含む硬質部材１７を成型する際、第１の金型４１（図１１参照）の内面と接触する部分である。このように、突出面２１−２ａが第１の金型４１（図１１参照）の内面と接触することで、２つの支持部２１−２の周囲及び底面２１−１ａに第１の軟質樹脂２２を形成することができる。
【００３４】
上記構成とされたベース部材２１は、その後端が芯部２５の先端側端部と一体的に構成されている。ベース部材２１を構成する硬質樹脂としては、第１の軟質樹脂２２よりも硬い樹脂を用いる。具体的には、ベース部材本体２１−１を構成する硬質樹脂としては、ブラッシング時の強度確保を考慮して、例えば、曲げ弾性率（ＪＩＳ７１７１）が５００〜３０００ＭＰａの範囲内にある樹脂を用いることができる。この範囲にあることで、口腔内への挿入時の操作性と、変形部１５Ａの平面応力状態の確保とを両立可能である。
【００３５】
このような硬質樹脂の具体例としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）、セルロースプロピオネート（ＣＰ）、ポリアリレート、ポリカーボネート、アクリロニトリル・スチレン共重合樹脂（ＡＳ）等を例示することができる。上記硬質樹脂は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
第１の軟質樹脂２２は、植毛面２１−１ｂ、複数の植毛穴２１−１Ｂ、２つの支持部２１−２の端面２１−２ａを露出させた状態で、ベース部材本体２１−１の側面及び底面２１−１ａを覆うように設けられている。これにより、第１の軟質樹脂２２は、ベース部材本体２１−１の先端部２１−１Ａを覆うように配置されている。
【００３７】
このように、ベース部材本体２１−１の先端部２１−１Ａを覆うように第１の軟質樹脂２２を配置することで、使用者が歯ブラシ１０を使用時において、先端部２１−１Ａに配置された第１の軟質樹脂２２がクッション材として機能するため、歯ブラシ１０の後端側から先端側に向かう方向に外力が加えられて、先端２１−１Ａに配置された第１の軟質樹脂２２が使用者の口腔内に強く押し当てられた際、使用者の口腔内が損傷することを抑制できる。
【００３８】
ベース部材本体２１−１の側面及び底面２１−１ａに配置する第１の軟質樹脂２２の厚さは、例えば、目的に応じて、０．２〜２．０ｍｍの範囲内で適宜設定することが可能であるが、例えば、０．８ｍｍとすることができる。
【００３９】
なお、図１〜図３では、一例として、ベース部材本体２１−１の側面及び底面２１−１ａを覆うように第１の軟質樹脂２２を設けた場合を例に挙げて説明したが、第１の軟質樹脂２２は、少なくともベース部材本体２１−１の先端部２１−１Ａを覆うように配置されていればよい。
【００４０】
第１の軟質樹脂２２としては、例えば、その硬度が、ＪＩＳ Ｋ ７２１５  ショアＡの硬度が９０以下である軟質樹脂を用いるとよい。このような軟質樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー等のエラストマー樹脂を例示することができるが、中でもポリプロピレン（ＰＰ）との溶着性の観点からスチレン系エラストマーが好ましい。スチレン系エラストマーの具体例としては、例えば、株式会社クラレ製のセプトン（商品名）、リケンテクノス株式会社製のレオストマー（商品名）等を例示することができる。
【００４１】
また、第１の軟質樹脂２２は、ベース部材２１を構成する硬質樹脂の種類に応じて、適宜選択するとよい。具体的には、ベース部材２１を構成する硬質樹脂として、ポリプロピレン（ＰＰ）を用いる場合、第１の軟質樹脂２２としては、例えば、ポリオレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマーが好ましく、スチレン系エラストマーがより好ましい。ベース部材２１を構成する硬質樹脂と第１の軟質樹脂２２との組み合わせを、上記組み合わせとすることで、ベース部材２１と第１の軟質樹脂２２との間の密着性を十分に確保することができる。
【００４２】
上記構成とされたヘッド部１４の長さ（Ｘ方向の長さ）は、特に限定されず、例えば、１０〜３０ｍｍの範囲内が好ましく、１２〜２８ｍｍの範囲内がより好ましい。ヘッド部１４の長さが１０ｍｍ以上であると、毛束１２−１を植設可能な植毛面２１−１ｂの面積を十分に確保することができる。また、ヘッド部１４の長さが３０ｍｍ以下であると、口腔内での歯ブラシ１０の操作性を高めることができる。
【００４３】
上記構成とされたヘッド部１４の幅（ヘッド部１４におけるＹ方向の最大幅）は、特に限定されず、例えば、７〜１３ｍｍの範囲内が好ましく、８〜１２ｍｍの範囲内がより好ましい。ヘッド部１４の幅が７ｍｍ以上であると、毛束１２−１が植設される植毛面２１−１ｂの面積を十分に確保することができる。また、ヘッド部１４の幅が１３ｍｍ以下であると、口腔内での歯ブラシ１０の操作性を高めることができる。
【００４４】
ここで、図２を参照して、ヘッド部１４の後端とネック部１５の先端との境界の位置、及びネック部１５の後端とハンドル部１６の先端との境界の位置について定義する。本発明では、植毛面２１−１ｂとハンドル部１６との間において、Ｙ方向の幅がヘッド部１４の最大幅と同一、またはヘッド部１４の最大幅よりも小さい箇所をネック部に含む。
【００４５】
なお、本実施形態では、ヘッド部１４の先端からハンドル部１６の後端に向かうＸ方向において、Ｙ方向の幅が狭くなり、該幅の変化量が大きくなり、やがてＹ方向の該幅の変化量がほとんどなくなる位置を、ヘッド部１４の後端とネック部１５の先端との境界の位置とする。また、ネック部１５の先端からハンドル部１６の後端に向かうＸ方向において、Ｙ方向の幅が広くなり、該幅の変化量が大きくなり、やがてＹ方向の該幅の変化量がほとんどなくなる位置を、ネック部１５の後端とハンドル部１６の先端との境界の位置とする。なお、本発明において、ヘッド部１４の先端からＸ方向においてヘッド部１４の先端から最も離間した位置に配置された植毛穴のハンドル部１６の後端側の位置を、ヘッド部１４の後端とネック部１５の先端との境界の位置としてもよい。Ｘ方向におけるネック部１５の長さは、例えば、２０〜７０ｍｍの範囲内で適宜設定することができ、この場合、ヘッド部の長さとネック部の長さとを合計した長さは、例えば、４０〜８５ｍｍの範囲内で適宜設定することができる。
【００４６】
ネック部１５は、ヘッド部１４とハンドル部１６とを接続する部分である。また、ネック部１５は、ヘッド部１４への外力で生じた曲げに関する応力特性が平面応力状態を示して変形する変形部１５Ａを有している。Ｙ方向におけるネック部１５の幅は、ヘッド部１４及びハンドル部１６の幅よりも狭くなるように構成されている。Ｚ方向におけるネック部１５の厚さは、例えば、ヘッド部１４の厚さと同じ厚さにすることができる。
【００４７】
ネック部１５は、硬質部材１７の構成要素である芯部２５と、軟質部２６と、を有する。芯部２５は、Ｘ方向（ネック部１５の延在方向）に延在し、かつネック部１５を貫通する第１の部分２５−１と、Ｘ方向に延在し、一端が第１の部分２５−１と一体にされると共に、ハンドル部１６の一部に配置された第２の部分２５−２と、を有する。なお、ここでは、ネック部１５を構成する第１の部分２５−１について説明し、第２の部分２５−２については、ハンドル部１６の構成を説明する際に説明する。
【００４８】
図８は、図４に示す硬質部材のＢ−Ｂ線方向の断面図である。図８に示すように、第１の部分２５−１は、先端がベース部材２１の後端と一体に構成されており、後端が第２の部分２５−２と一体的に構成されている。第１の部分２５−１は、上述した硬質樹脂で構成されている。第１の部分２５−１は、Ｘ方向において同じ太さで延びている。
【００４９】
ネック部１５は、ヘッド部１４の先端に強い外力が印加された際に、図２に示す変形部１５Ａ（例えば、ネック部１５の中央部近傍）において折れ曲がるように（言い換えれば、ヘッド部１４の先端に加わる力を逃がすように）形成されている。
【００５０】
具体的には、変形部１５Ａにおける芯部２５は、ヘッド部１４の先端に、例えば、Ｘ軸方向の外力（軸直荷重）が加わった際に、ＸＹ平面内で曲がるように、第１の部分２５−１の太さや形状が形成されている。図８に示す変形部１５Ａにおける芯部２５は、長径方向がＺ軸方向で、短径方向がＹ軸方向の略楕円（長円）の断面形状を有している。変形部１５Ａにおける芯部２５は、Ｙ軸方向の最大厚さがＺ軸方向の最大厚さよりも小さく、Ｙ軸方向の曲げに関する断面二次モーメントがＺ軸方向の曲げに関する断面二次モーメントよりも小さいため、軸直荷重が加わった際にはＹ軸方向への曲げ（ＸＹ平面内での曲げ）が生じる。
【００５１】
芯部２５は、硬質樹脂で形成されているが、Ｙ軸方向の厚さを小さくすることにより、変形部１５Ａは、ヘッド部１４への外力で生じた曲げに関する応力特性が、ＸＺ面と垂直なＹ軸方向に外力が作用せずＹ軸方向に関する応力成分（σy）がゼロとなる平面応力状態を示して変形するとみなすことができる。平面応力状態は、図９に示すように、厚さが無視できる薄い平板（例えば、フィルム状）において、Ｙ方向に臨む面の近似的な応力状態である。
【００５２】
上記応力状態を示す構造では、Ｙ方向に力が掛からないことから、変形部１５Ａにおいては、一般化フックの法則において下式（１）の仮定が成り立つ。
σy＝τxy＝τyz＝０    …（１）
【００５３】
上記の平面応力状態を示して変形するために、変形部１５Ａにおける芯部２５のＹ軸方向の厚さＷ２としては、０．５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下が好ましい。変形部１５Ａにおける芯部２５のＹ軸方向の厚さＷ２が０．５ｍｍ未満であれば、ヘッド部１４を口腔内に挿入して所望の歯面に導くことが困難になる。また、変形部１５Ａにおける芯部２５のＹ軸方向の厚さＷ２が２．０ｍｍを超えると、平面応力状態を示さず、ヘッド部１４への外力で生じた曲げによって白化や破断が生じる可能性がある。変形部１５Ａにおける芯部２５のＹ軸方向の厚さＷ２を０．５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下とすることにより、口腔内への挿入時の操作性と、変形部１５Ａの平面応力状態の確保とを両立可能である。
【００５４】
また、変形部１５Ａにおける曲げ方向の厚さをＤ（変形部１５Ａが図８に示す略楕円状の場合、Ｄ＝Ｗ２）、変形部１５Ａのハンドル部１６の長さ方向と直交する断面における最長断面長さをＬ（変形部１５Ａが図８に示す略楕円状の場合、Ｌ＝Ｗ１）とすると、変形部１５Ａが平面応力状態を示すためには、下式（２）を満足すればよい。
Ｄ×√2 ≦ Ｌ      …（２）
なお、例えば、図１０に示すように、変形部１５Ａの断面が矩形状である場合には、最長断面長さＬは、長辺ではなく対角線の長さとなる。
平面応力状態を示すためには、Ｄ×√2 ≦ Ｌを満足することが好ましく、Ｄ×√５≦Ｌを満足することが更に好ましい。
【００５５】
なお、変形部１５Ａの長さが短い場合には、曲げに対する強度が大きいため平面応力状態を示さないため、変形部１５Ａは３ｍｍ以上の長さであることが好ましい。このように、平面応力状態を示す変形部１５は、例えば、ヘッド部１４に力が加わった際に、図５に示すように、ネック部１５における先端基部１５Ｘ１と末端基部１５Ｘ２との中央部１５Ｍと、末端基部１５Ｘ２との間の領域であると想定される。
【００５６】
また、上記の平面応力状態を示して変形するために、変形部１５Ａにおける芯部２５のＹ軸方向に関する、芯部の断面形状に応じて定義される数式で求められる断面二次モーメントは、０．０５〜５．８ｍｍ４が好ましく、０．０５〜３．５ｍｍ４が特に好ましい。芯部２５のＹ軸方向に関する断面二次モーメントが０．０５ｍｍ４未満であれば、ヘッド部１４を口腔内に挿入して所望の歯面に導くことが困難になる。また、芯部２５のＹ軸方向に関する断面二次モーメントが５．８ｍｍ４を超えると、平面応力状態を示さず、ヘッド部１４への外力で生じた曲げによって白化や破断が生じる可能性がある。変形部１５Ａにおける芯部２５のＹ軸方向に関する断面二次モーメントを、０．０５〜５．８ｍｍ４とすることにより、口腔内への挿入時の操作性と、変形部１５Ａの平面応力状態の確保とを両立可能である。
【００５７】
変形部１５Ａにおける芯部２５のＺ軸方向の厚さＷ１としては、歯を磨く際、ブラシ部１２の先端をしっかりと歯や歯間等に押し当てる観点から、Ｙ軸方向の厚さＷ２よりも大きく、例えば、１．５ｍｍ〜４．５ｍｍ、特に３．５ｍｍ〜４．５ｍｍが好ましい。
【００５８】
このように、変形部１５ＡにおけるＺ方向の厚さＷ１を、Ｙ方向の厚さＷ２よりも大きくすることで、歯ブラシ１０の清掃性能を低下させることなく、ヘッド部１４の先端に強い外力または弱い外力が印加された際に変形部１５ＡにおいてＹ方向に折れ曲がることが可能となる。これにより、ヘッド部１４の先端に加わる力を逃がすことが可能となるので、歯ブラシ１０の使用者の口腔内が損傷することを抑制できる。
【００５９】
特に、歯ブラシ１０の使用者が１〜３才の乳幼児である場合、歯ブラシ１０を口にくわえたままの状態で、走ったりする場合があるが、このような場合に乳幼児が転倒した際でも乳幼児の口腔内が損傷することを抑制できる。
【００６０】
軟質部２６は、第１の部分２５−１を内部に収容し、かつ芯部２５を構成する硬質樹脂よりも軟らかい第２の軟質樹脂２７で構成されている。軟質部２６は、第１の部分２５−１が露出されることを抑制する部材であると共に、ヘッド部１４の先端に強い力が加えられた際にネック部１５の変形部１５Ａが折れ曲がるようにするための部材である。第２の軟質樹脂２７としては、例えば、ＪＩＳ Ｋ ６２５３  ショアＡでの硬度が９０以下とされた軟質樹脂を用いることができる。このような軟質樹脂としては、第１の軟質樹脂２２を説明する際に例示した軟質樹脂を用いることができる。
【００６１】
第２の軟質樹脂２７は、目的に応じて、第１の軟質樹脂２２とは異なる種類の軟質樹脂で構成してもよい。この場合、例えば、第１の軟質樹脂２２として使用する軟質樹脂の硬度を第２の軟質樹脂２７に使用する軟質樹脂の硬度よりも高くしてもよい。このような構成とすることで、ヘッド部１４の先端の硬さと、ネック部１５の硬さと、を異ならせることができる。また、第１及び第２の軟質樹脂２２，２７として、同じ種類の軟質樹脂を用いてもよい。これにより、歯ブラシ１０を製造する際に使用する軟質樹脂の種類の数を少なくすることができる。
【００６２】
図５および図６に戻り、ハンドル部１６は、芯部２５を構成する第２の部分２５−２（芯部２５の一部）と、硬質部材１７を構成する複数の突出部２９と、ハンドル部本体３１と、リング状窪み部３２−１，３２−２とを有する。第２の部分２５−２は、硬質樹脂で構成されており、その一端が第１の部分２５−１と一体とされている。第２の部分２５−２を構成する硬質樹脂は、例えば、第１の部分２５−１を構成する硬質樹脂と同様なものを用いることができる。
【００６３】
第２の部分２５−２は、Ｘ方向において、第２の部分２５−２の一端から複数の柱状の突出部２９に向かうにつれて、Ｘ方向と直交する断面形状が連続的に拡径された相似形である構成とされている。つまり、第２の部分２５−２のうち、複数の突出部２９が設けられた部分の径が最も大きくなるように構成されている。また、第２の部分２５−２のうち、複数の突出部２９よりもハンドル部１６の後端側に配置された部分は、複数の突出部２９からハンドル部１６の後端側に向かうにつれて、Ｘ方向と直交する断面形状が連続的に径が小さくなる相似形とされている。
【００６４】
このように、第２の部分２５−２のうち、複数の突出部２９よりもハンドル部１６の後端側に配置された部分の形状を、複数の突出部２９からハンドル部１６の後端側に向かうにつれて径が小さくなる形状とすることにより、例えば、第１及び第２の軟質樹脂２２，２７として同じ軟質樹脂を用いる場合において、後述する図１２に示すように、第２の金型５１内に硬質部材１７を配置させた後、第２の金型５１の後端側から第２の金型５１内に軟質樹脂を導入させた際、ヘッド部１４の先端に向かう方向（Ｘ方向）に軟質樹脂が移動（流動）しやすくなるため、硬質部材１７全体（但し、植毛面２１−１ｂ、及び複数の植毛穴２１−１Ｂを除く）を精度良く軟質樹脂で包み込むことができる。また、後述するように、第２の金型５１内に上記軟質樹脂を導入させた際、導入された軟質樹脂により、第２の金型５１内における硬質部材１７の位置及び姿勢が変化することを抑制できる。
【００６５】
ハンドル部本体３１は、歯ブラシ１０の使用者が手で掴む部分であり、第２の軟質樹脂２７で構成されている。このように、ハンドル部本体３１を第２の軟質樹脂２７で構成することで、歯ブラシ１０を口にくわえた状態で、歯ブラシ１０の後端からヘッド部１４の先端に向かう方向に強い外力が加えられた際、ハンドル部本体３１を変形させる（具体的には、曲げる）ことが可能となる。これにより、ネック部１５だけでなく、ハンドル部本体３１も曲がることで、歯ブラシ１０の後端からヘッド部１４の先端に向かう外力を、これとは異なる方向に逃がすことが可能となるので、歯ブラシ１０の使用者の口腔内が損傷することを抑制できる。また、第２の軟質樹脂２７を用いて、ハンドル部本体３１を構成することで、ハンドル部本体３１に強い力が加えられた場合でも、ハンドル部１６が破損すること（言い換えれば、ハンドル部１６が折れること）を抑制できる。
【００６６】
ブラシ部１２は、ベース部材２１に設けられた複数の植毛穴２１−１Ｂに植設された毛束１２−１で構成されている。毛束１２−１は、複数の用毛を束ねたものである。植毛面２１−１ｂを基準としたときの毛束１２−１の長さ（毛丈）は、毛束１２−１に求める毛腰等を勘案して決定することができる。具体的には、毛束１２−１の長さ（毛丈）は、例えば、６〜１３ｍｍの範囲内で適宜設定することができる。
【００６７】
毛束１２−１は、例えば、毛丈が揃った複数の用毛で構成してもよいし、毛丈の長さの異なる複数の用毛で構成してもよい。図１では、歯ブラシ１０を構成するブラシ部１２の一例として、ブラシ部１２を構成する複数の毛束１２−１の先端を揃えた場合を例に挙げて図示したが、これに限定されない。例えば、ブラシ部１２を構成する複数の毛束１２−１の長さを異ならせることで、ブラシ部１２に段差を設けてもよい。
【００６８】
図１１は、本実施の形態の歯ブラシの製造工程を示す断面図であり、第１の金型を用いて硬質部材を形成する工程を説明するための図である。図１２は、本実施の形態の歯ブラシの製造工程を示す断面図であり、第２の金型を用いて、第１の軟質樹脂、軟質部、及びハンドル部本体を形成する工程を説明するための図である。また、図１１に示す矢印は、硬質樹脂が導入される方向を示しており、図１２に示す矢印は、軟質樹脂（後述する軟質樹脂Ｎ）が導入される方向を示している。
【００６９】
図１１に示す工程では、一対の金型４１−１，４１−２よりなり、内部に硬質部材１７の形状に対応した空間４３、及び空間４３内に硬質樹脂を導入するための導入口４５を有する第１の金型４１を準備する。金型４１−２には、複数の植毛穴２１−１Ｂを形成するための突出部（図示せず）が形成されている。また、導入口４５は、空間４３の後端側に配置されている。次いで、導入口４５を介して、硬質部材１７の母材となる溶融された硬質樹脂（曲げ弾性率（ＪＩＳ７１７１）が５００〜３０００ＭＰａの範囲内にある樹脂）で空間４３を充填し、該硬質樹脂が硬化することで、複数の植毛穴２１−１Ｂ及び支持部２１−２を含むベース部材２１、芯部２５、及び複数の突出部２９が一体とされた硬質部材１７が形成される。その後、第１の金型４１から硬質部材１７を取り出す。
【００７０】
次いで、図１２に示す工程では、一対の金型５１−１，５１−２よりなり、図１に示すブラシ部１２を除いた歯ブラシ１０の形状に対応した空間５３、及び空間５３内に硬質樹脂を導入するための導入口５５を有する第２の金型５５を準備する。一対の金型５１−１，５１−２の接合面は、例えば、軟質部２６（ハンドル部本体３１）のＺ方向の中間位置に設定されている。金型５１−２には、複数の植毛穴２１−１Ｂを形成するための突出部（図示せず）が形成されている。また、導入口５５は、空間５３の後端側に配置されている。
【００７１】
次いで、上記第２の金型５１の空間５３の先端部に、硬質部材１７を配置させる。このとき、複数の植毛穴２１−１Ｂが覆われるように、金型５１−２の内面と植毛面２１−１ｂとを接触させると共に、２つの支持部２１−２の端面と金型５１−１の内面とを接触させ、さらに、複数（本実施の形態の場合、４つ）の突出部２９の突出面２９ａと第２の金型５１の内面とを接触させる。
【００７２】
次いで、導入口５５を介して、空間５３内に、溶融させた軟質樹脂Ｎ（ＪＩＳ Ｋ ７２１５  ショアＡの硬度が９０以下の樹脂）を充填させる。その後、軟質樹脂Ｎを硬化させることで、第１の軟質樹脂２２、軟質部２６、及びハンドル部本体３１を形成する。これにより、ヘッド部１４、ネック部１５、及びハンドル部１６を有するハンドル体１１が形成される。その後、第２の金型５１内からハンドル体１１を取り出す。
【００７３】
本実施の形態の歯ブラシによれば、ヘッド部１４への外力で生じた曲げに関する応力特性が平面応力状態を示して変形する変形部１５Ａを有しているため、使用者が歯ブラシ１０を口にくわえた状態で、歯ブラシ１０の後端からヘッド部１４の先端に向かう方向に強い外力が加えられた際、変形部１５Ａが容易に変形すること（具体的には、折れ曲がること）で、ヘッド部１４の先端に伝わる力を逃がすことが可能となると共に、ヘッド部１４の先端に配置された軟らかい第１の軟質樹脂２２を使用者の口腔内と接触させることが可能となるので、歯ブラシ１０の使用者の口腔内が損傷することを抑制できる。
【００７４】
特に、歯ブラシ１０の使用者が１〜３才の乳幼児である場合、歯ブラシ１０を口にくわえたままの状態で、走ったりする場合があるが、このような場合に乳幼児が転倒した際でも乳幼児の口腔内が損傷することを抑制できる。
【００７５】
（変形部１５Ａに対する平面応力状態の評価）
歯ブラシ１における変形部１５Ａの平面応力状態を確認する試験をサンプルを用いて実施した。サンプルは、メルトフローレート（ＭＦＲ）の異なるホモＰＰ３種について行った。サンプルは、上記のグレード毎に表１に記載された仕様に従って、厚さが異なる直方体形状に射出成形により製作した。
【００７６】
［評価方法］
各サンプルに対しては、曲げ強さ試験、ＩＺＯＤ強度試験を表２に記載された仕様に従って実施した。曲げ強さ試験は、図１３に示すように、支点間距離が６４ｍｍとなる位置に配置した支持子１１１、１１２によって下方からサンプルＳを支持した状態で、支持子１１１、１１２の中央部を上方から直径５ｍｍの押圧子１１３によって、速度を変えて圧縮距離３０ｍｍで押圧した。ＩＺＯＤ強度試験は、図１４に示すように、サンプルＳの下端から距離Ｌ１（Ｌ１＝５０ｍｍ）をチャックし、チャック部から距離Ｌ２（Ｌ２＝２０ｍｍ）離間した位置に幅Ｌ３（Ｌ３＝１５ｍｍ）のハンマーＨＭにて荷重を付与した。
【００７７】
各サンプルに対しては、試験によって生じる破断および白化の有無によって評価を行った。各試験については３回ずつ実施した（ｎ＝３）。
各サンプルの評価は、上記の試験を実施後に、破断および白化が観察されなかった場合を◎とし、破断が生じずに白化のみが観察された場合を△とし、破断が生じた場合を×とした。
【００７８】
【表１】
2018068585.tif 000003
【００７９】
【表２】
2018068585.tif 000004
【００８０】
下記の表３に示されるように、曲げ強さ試験後のサンプルについては、厚さが３ｍｍ以上の場合には白化が観察され、変形部１５Ａは曲げに関する応力特性が平面応力状態を示さないことが確認できた。これに対して、曲げ強さ試験後のサンプルについて、２ｍｍ以下の厚さ（断面二次モーメントは、５．８ｍｍ４以下）であれば白化および破断が生じず、変形部１５Ａは曲げに関する応力特性が平面応力状態を示して変形することが確認できた。また、曲げ弾性率については、厚さ０．５ｍｍのサンプルでは測定結果が得られなかったが、５００〜３０００ＭＰａの範囲内にある樹脂を用いることで、口腔内への挿入時の操作性と、変形部１５Ａの平面応力状態の確保とを両立可能である。
【００８１】
【表３】
2018068585.tif 000005
【００８２】
同様に、下記の表４に示されるように、ＩＺＯＤ強度試験後のサンプルについては、厚さが５ｍｍ以上の場合には破断が生じ、厚さが３ｍｍ以上の場合には白化が観察され、変形部１５Ａは曲げに関する応力特性が平面応力状態を示さないことが確認できた。これに対して、ＩＺＯＤ強度試験後のサンプルについて、２ｍｍ以下の厚さ（断面二次モーメントは、５．８ｍｍ４以下）であれば白化および破断が生じず、変形部１５Ａは曲げに関する応力特性が平面応力状態を示して変形することが確認できた。
【００８３】
【表４】
2018068585.tif 000006
【００８４】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００８５】
例えば、上記実施形態では、ネック部１５に変形部１５Ａを設ける構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、ハンドル部１６がヘッド部１４への外力で生じた曲げに関する応力特性が平面応力状態を示す構成や、ネック部１５とハンドル部１６の両方が平面応力状態を示す構成であってもよい。
【００８６】
また、上記実施形態では、軟質部が硬質部材の少なくとも一部を内部に収容する構成としたが、変形部１５Ａが曲げに関する応力特性が平面応力状態を示す場合には破断および白化が生じないことから、硬質部材のみで変形部１５Ａを構成してもよい。さらに、ブラシ部１２の先端をしっかりと歯や歯間等に押し当てることができる曲げ強度を確保することにより、変形部（歯ブラシ全体）を軟質樹脂のみで構成することも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０…歯ブラシ、  １４…ヘッド部、  １５…ネック部、  １５Ａ…変形部、  １６…ハンドル部、  １７…硬質部材、  ２１−１ｂ…植毛面
【図１】
2018068585.tif 000007
【図２】
2018068585.tif 000008
【図３】
2018068585.tif 000009
【図４】
2018068585.tif 000010
【図５】
2018068585.tif 000011
【図６】
2018068585.tif 000012
【図７】
2018068585.tif 000013
【図８】
2018068585.tif 000014
【図９】
2018068585.tif 000015
【図１０】
2018068585.tif 000016
【図１１】
2018068585.tif 000017
【図１２】
2018068585.tif 000018
【図１３】
2018068585.tif 000019
【図１４】
2018068585.tif 000020