(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントが植毛された歯ブラシを移送する間欠コンベアと、前記フィラメントを加工する植毛加工手段と、前記歯ブラシのハンドル部に熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーから成型した加飾部材を前記ハンドル部の表面から突出した状態に超音波溶着により接着する加飾部材接着手段と、を備え、前記加飾部材接着手段の前工程に、ハンドル部の表面に熱転写又はホットスタンプによる加飾を施す加飾手段を設けてなる歯ブラシの植毛加工及び加飾装置。
【請求項２】
前記加飾部材接着手段が、前記加飾部材を供給するパーツフィーダーと、該パーツフィーダーにより供給される加飾部材を歯ブラシのハンドル部上の所定位置にセットするピック・アンド・プレス機と、前記ハンドル部上にセットされた加飾部材を超音波溶着によりハンドル部に接着する超音波溶着機とを備える請求項１記載の歯ブラシの植毛加工及び加飾装置。
【請求項３】
前記植毛加工手段が、毛切りカッターと先丸グラインダーとを備える請求項１記載の歯ブラシの植毛加工及び加飾装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯ブラシの製造工程において、植毛されたフィラメントの毛先カット及び先丸加工等の植毛加工とともにハンドルに対する加飾を行う装置に関するものであり、更に詳しくは、前記植毛加工とともに、硬質合成樹脂から成型されたハンドル部に、滑り止め又は加飾を目的として、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー等からなる加飾部材を接着するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の歯ブラシの植毛加工機は、ハンドル部先端の植毛部に植毛したフィラメントの毛先カット及び先丸加工を施すために、植毛した歯ブラシハンドルを移送する間欠コンベアを用いているものが主流であり、その駆動系を用いて熱転写やホットスタンプによるハンドル部の加飾や植毛加工状態を確認するための画像検査等が行われていた。
【０００３】
また、歯ブラシのハンドル部は、通常、ポリプロピレン等の硬質合成樹脂にて成型されているが、握ったときの手の滑りを防止するための滑り止め、あるいは歯ブラシの意匠性の観点から、前記硬質合成樹脂からなるハンドル部の表面に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー等からなる加飾部材が接着されているものがある。従来、上記のように硬質合成樹脂からなるハンドル部に熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー等からなる加飾部材を接着する場合には、例えばポリプロピレン等の硬質合成樹脂にてハンドル部を成型後、同一金型、あるいは他の金型を用いて、前記成型後のハンドル部の上に、インサート成型法により、他の熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー等の熱可塑性材料を一体に成型する２色成型が行われていた。
【０００４】
従って、上記植毛加工機に供給される植毛後の歯ブラシには、既にそのハンドル部に加飾部材が一体に成型されており、この加飾部材が一体成型された後にハンドル部に、植毛加工機の間欠コンベアの駆動系を利用して熱転写やホットスタンプにより文字や図柄等の加飾を施すのであるが、この場合、前記ハンドル部の表面から加飾部材が突出していると、その周辺部では、該加飾部材が邪魔になり、熱転写やホットスタンプ時に必要となるローラーやアップダウン方式による押圧作業を行うことが困難で、また、熱転写やホットスタンプの際の熱により熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーからなる加飾部材が変形するなどのおそれもあることから、加飾部材に近接した周辺部には、前記のような方法での加飾を行うことができない、という問題があった。
【０００５】
また、インサート成型法の場合には、成型用の金型として特殊で複雑な構造のものが必要となるために、金型作製コストが高くつくという問題がある。また、硬質合成樹脂によりハンドル部を成型後、更に他の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーをインサート成型するものであることから、ハンドル部の成型サイクルがその分だけ長くなる。しかも、硬質合成樹脂にて成型されたハンドル部の上から他の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーにより加飾部材を成型する場合には、後から成型された熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーはハンドル部を介して冷却されることとなり、冷却効率が悪くなる。このため、ハンドル部の成型サイクルは一層長くなり、生産効率がよくない、という問題があった。
【０００６】
更に、硬質合成樹脂からなるハンドル部と他の熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーからなる加飾部材とをインサート成型法により一体成型する方法では、加飾部材の表面に、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーの成型時の材料注入用のゲートの跡が残り、歯ブラシの外観上、好ましいものではなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような、硬質合成樹脂からなるハンドル部に熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー等からなる加飾部材を接着してなる歯ブラシの製造上の問題点に鑑み、インサート成型法に使用される特殊で複雑な構造の成型金型でなく汎用金型を用いてハンドル部の成型が可能であり、また、インサート成型法に較べて成型サイクルを短縮することで、金型製作コストを低減するとともに生産効率の合理化を達成することを目的とするものである。更に、ハンドル部の表面に接着する加飾部材の周辺部にも熱転写やホットスタンプによる加飾を可能とし、また、ハンドル部に接着された加飾部材の表面に成型時のゲート後が残ることがなく、外観性、意匠性に優れた歯ブラシを製造可能とすることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、歯ブラシの製造工程において、ハンドル部にフィラメントを植毛し、更にこのフィラメントに対して毛先カットや先丸加工等の植毛加工を施した後の工程において、植毛加工機の間欠コンベアの駆動系を利用してハンドル部に熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー等からなる加飾部材を接着することにより、従来のインサート成型に較べて生産性を向上させ、しかも、熱転写又はホットスタンプによる加飾を施した後、前記加飾部材を接着することで、該加飾部材の周辺部にも熱転写やホットスタンプによる加飾を可能とすることにより、上記のような歯ブラシ製造における問題を解決するに至った。
【０００９】
即ち、本発明に係る歯ブラシの植毛加工及び加飾装置は、フィラメントが植毛された歯ブラシを移送する間欠コンベアと、前記フィラメントの植毛を加工する植毛加工手段と、前記歯ブラシのハンドル部に熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーから成型した加飾部材を前記ハンドル部の表面から突出した状態に超音波溶着により接着する加飾部材接着手段と、を備え、前記加飾部材接着手段の前工程に、ハンドル部の表面に熱転写又はホットスタンプによる加飾を施す加飾手段を設けてなることを特徴としている。前記加飾部材接着手段は、前記加飾部材を供給するパーツフィーダーと、該パーツフィーダーにより供給される加飾部材を歯ブラシのハンドル部上の所定位置にセットするピック・アンド・プレス機と、前記ハンドル部上にセットされた加飾部材を超音波溶着によりハンドル部に接着する超音波溶着機とを備えることが好ましい。更に、前記毛先加工手段は、毛切りカッター及び先丸グラインダーを備えていることが好ましい。
【００１０】
上記のような本発明に係る歯ブラシの植毛加工及び加飾装置によれば、植毛加工機の間欠コンベアの駆動系を利用することで、ハンドル部に対する加飾部材の接着工程のための特別な駆動系を設ける必要がない。また、植毛加工機に加飾部材の接着手段を設けて両者を超音波溶着するようにしたので、ハンドル部及び加飾部材はそれぞれ汎用金型により製造することができ、従来のインサート成型法のように特殊で複雑な金型を用いる必要がなく、金型製作コストを低減することができ、また、ハンドル部は、金型へ硬質合成樹脂材料を注入し、冷却凝固することで成型が完了することから、インサート成型法に較べて成型サイクルが短縮でき、一方、加飾部材の成型においても、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーの単独成型であることから、硬質合成樹脂にて成型されたハンドル部の上にインサート成型する場合に較べて冷却効率がよく、成型サイクルも短くで済む。
【００１１】
更に、前記加飾部材接着手段の前工程に、ハンドル表面に熱転写又はホットスタンプによる加飾を施す加飾手段を設けることで、ハンドル部に熱転写又はホットスタンプによる加飾を施したのち、加飾部材を接着することができる。即ち、本発明では、ハンドル部と加飾部材とは、それぞれ別々に成型した後に接着するものであることから、ハンドル部に熱転写やホットスタンプによる文字、図柄等の加飾を施す場合には、ハンドル部の成型、フィラメントの植毛後、該ハンドル部への加飾部材の接着に先立ち、前記のような方法により文字、図柄等の加飾を施すことができる。従って、ハンドル部表面に熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーからなる加飾部材を突出状態で接着するものであっても、熱転写やホットスタンプ時に、加飾部材がローラーやアップダウン式の押圧作業の邪魔になるようなことがなく、加飾部材接着部の周辺部にまで文字や図柄等の加飾を施すことができる。
【００１２】
また、前記のように本発明では、ハンドル部と加飾部材とは別々に成型した後、接着するものであることから、加飾部材成型時の金型への熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー等の成型原料注入用のゲートを該加飾部材の裏面側に設けておくことで、ハンドル部へ接着後に加飾部材の表面に前記ゲートの後が露出することがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の歯ブラシの植毛加工及び加飾装置は、例えば図５に示すように、ポリプロピレン等の硬質合成樹脂製のハンドル部ｈにフィラメントｆを植毛し、これに熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーから成型した加飾部材Ｒを接着し、また熱転写又はホットスタンプにより文字、図柄等の加飾ｄを施してなる歯ブラシＨを製造するために用いられるものである。
【００１４】
前記歯ブラシＨのハンドル部ｈは、硬質合成樹脂の射出成型等により成型される。前記硬質合成樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、非晶質ポリエチレンテレフタレート、スチロール樹脂等を用いることができ、好適にはポリプロピレンを用いることができるが、樹脂の種類や成型法は特に限定されるものではない。
【００１５】
本発明では、前記ハンドル部ｈに対し、超音波溶着により加飾部材Ｒを接着する。この加飾部材Ｒは、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーの射出成型等により成型される。前記加飾部材Ｒを成型するための熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、非晶質ポリエチレンテレフタレート、スチレン系樹脂等が挙げられる。また、前記熱可塑性エラストマーとしては、オレフィン系熱可塑性エラストマーやスチレン系エラストマー等を用いることができ、例えば、オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、商品名ミラストマー（三井化学株式会社）、また、スチレン系エラストマーとしては、商品名エラストマーＡＲ（アロン化成株式会社）等を用いることができる。この場合、使用する熱可塑性エラストマーは、前記ハンドル部ｈの硬質合成樹脂と相溶性のあるエラストマーを用いることがより好ましいが、エラストマーの種類や成型法は特に限定されるものではない。
【００１６】
前記ハンドル部ｈを構成するポリプロピレン等の硬質合成樹脂との接着性の観点から、前記熱可塑性エラストマーからなる加飾部材ｈのゴム硬度は８０以上のものが好ましく、９０以上であることがより好ましい。尚、前記ゴム硬度は、ＪＩＳ  Ａ硬度（ショア硬度）である。
【００１７】
次に、図１に示すものが、本発明に係る歯ブラシの植毛加工及び加飾装置の１実施例を示す平面図、図２はその側面図、図３は要部の斜視図である。この加工装置１は、基台２の前面側に、図示しない駆動手段により間欠駆動される間欠コンベア３を設けてあり、該間欠コンベア３には、この加工装置１に供給される植毛後の歯ブラシＨを保持して移送するための多数のユニバーサルチャック４・・・を設けてある。前記間欠コンベア３の下面側軌道３ａの下方には、植毛加工手段としての毛切りカッター５及び先丸グラインダー６を設けてある。一方、間欠コンベア３の上面側軌道３ｂ上には、歯ブラシＨのハンドル部ｈの表面に文字、図柄等の加飾を施すホットスタンプ機７、及び加飾部材Ｒを供給するためのパーツフィーダー８、前記パーツフィーダーにより供給される加飾部材Ｒを歯ブラシＨのハンドル部ｈの所定の箇所にセットするピック・アンド・プレス機、更にはハンドル部ｈ上にセットされた加飾部材Ｒを接着する超音波溶着機１０を、間欠コンベア３の上面側軌道３ｂ方向へ突出した状態で基台２上に設けるとともに、間欠コンベア３の上面側軌道３ｂの終端部に位置して、加工後の歯ブラシＨを排出する排出手段１１を設けてある。
【００１８】
上記のような植毛加工及び加飾装置１による加工の手順は以下の通りである。予めフィラメントfが植毛された歯ブラシＨが、図示しない歯ブラシ供給手段により加工装置１の間欠コンベア３へ供給される。供給された歯ブラシＨは、間欠コンベア３のユニバーサルチャック４により保持され、先ず、下面側軌道３ｂを図１中、右から左方向へ移送される間に、毛切りカッター５によりフィラメントｆが所定の長さに切り揃えられた後、先丸グラインダー６により先丸加工が施される。次に、前記毛切りカッター５及び先丸グラインダー６による植毛加工が終了した後の歯ブラシＨは、間欠コンベア３の上面側軌道３ｂに移送され、ホットスタンプ機７によりハンドル部ｈの表面に対して文字、図柄等の加飾が施される。次いで、前記ホットスタンプによる加飾後の歯ブラシＨに対し、図３に示すように、パーツフィーダー８により供給される加飾部材Ｒがピック・アンド・プレス機９により歯ブラシＨのハンドル部ｈの所定の箇所にセットされた後、超音波溶着機１０へ移送され、該超音波溶着機１０により加飾部材Ｒがハンドル部ｈに対して溶着される。
【００１９】
前記ハンドル部ｈに対する加飾部材Ｒの超音波溶着機１０による接着は、図４に示すように、ハンドル部ｈに形成された加飾部材接着用凹部１２にピック・アンド・プレス機９により加飾部材Ｒをセットし（図４（ａ））、この加飾部材Ｒがセットされた歯ブラシＨが超音波溶着機１０に移送され、台座１６上で、前記加飾部材Ｒの上から超音波溶着機１０のヘッド１３を約０．１ＭＰａ程度の圧力で押圧した状態で、該ヘッド１２から０．２〜０．３秒程度、超音波振動を発振することでハンドル部ｈの凹部１２内面と加飾部材Ｒとの接合面において振動により発生する摩擦熱により両部材が溶融することで接着する（図４（ｂ）、（ｃ））。この場合、図例の如く、加飾部材Ｒの裏面及びハンドル部ｈの凹部１２の底面における互いの接合面に、エネルギーダイレクターとしての突起１４、１５を設けておけば、超音波振動がこの突起１４、１５部分に集中伝達し、局部的な摩擦熱を発生させることで、この部分のハンドル部ｈと加飾部材Ｒとを溶融し、両者を強固に接着させることができる。
【００２０】
また、超音波溶着に際して、エネルギーダイレクターとしての前記突起１４、１５をハンドル部ｈと加飾部材Ｒとの接合面に設ける代わりに、あるいはそれとともに、ハンドル部ｈに設けた加飾部材接着用凹部１２の側壁部分に段部を設ける、あるいは、該凹部１１の側壁部分を、その高さ方向の途中から底部に向かって、その開口幅が減少するように傾斜して形成することで、前記ハンドル部ｈの凹部１２に設けた段部あるいは傾斜した側壁と加飾部材Ｒとの接合部に超音波振動を集中伝達させ、ここに局部的な摩擦熱を発生させることで、前記エネルギーダイレクターを設けた場合と同様に、接合部を短時間で溶融させて樹脂の劣化を起こさないで均一で強力な接着力を得ることができる。超音波溶着におけるこのような接合部の構造は、ショアジョイント構造といわれるものである。
【００２１】
上記のように、植毛加工、ホットスタンプによる加飾、及び加飾部材Ｒの接着が終了した歯ブラシＨは、完成品として、間欠コンベア３の終端部に設けられた歯ブラシ排出手段１１により、加工装置１から排出される。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、硬質合成樹脂からなるハンドル部に熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー等からなる加飾部材を接着して歯ブラシのハンドルを製造するに際して、前記加飾部材を熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー等によりハンドル部とは別に成型しておき、植毛加工機の駆動系を利用した超音波溶着機によりハンドル部へ接着するようにしたことにより、ハンドル部及び加飾部材を汎用金型により製造することができ、従来のインサート成型法のように特殊で複雑な金型を用いる必要がなく、ハンドル成型のための金型製作コストを低減することができ、また、インサート成型法に較べて成型サイクルが短縮でき、生産効率を向上させることができ、これにより歯ブラシの製造コストの低減を図ることができる。
【００２３】
また、ハンドル部と加飾部材とを別々に成型し、これを接着するものであることから、ハンドル部へ接着後に加飾部材の表面に成型時の樹脂注入用ゲート跡が露出することがなく、また、ハンドル部に熱転写又はホットスタンプによる加飾を施したのち、加飾部材を接着することで、加飾部材が熱転写やホットスタンプ時のローラーやアップダウン式の押圧作業の邪魔になるようなことがなく、加飾部材接着部の周辺部にまで文字や図柄等の加飾を施すことができる。従って、本発明の加工装置を用いて製造された歯ブラシは、外観性及び意匠性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る植毛加工及び加飾装置の１実施例を示す平面説明図。
【図２】  前記装置の側面説明図。
【図３】  前記装置における要部の斜視図。
【図４】  超音波溶着による加飾部材の接着工程を示す説明図。
【図５】  本発明装置を用いて製造される歯ブラシの１実施例を示す斜視図。
【符号の説明】
１：植毛加工及び加飾装置、２：基台、３：間欠コンベア、４：ユニバーサルチャック、５：毛切りカッター、６：先丸グラインダー、７：ホットスタンプ機、８：パーツフィーダー、９：ピック・アンド・プレス機、１０：超音波溶着機、１１：歯ブラシ排出手段、１２：加飾部材接着用凹部、１３：溶着機のヘッド、１４，１５：突起、１６：台座、Ｈ：歯ブラシ、Ｒ：加飾部材、ｄ：加飾、ｈ：ハンドル部、ｆ：フィラメント。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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