球形刷的製作方法

2023-05-13 04:21:41

專利名稱：球形刷的製作方法
技術領域：
本發明涉及球形刷的製造方法和球形刷，具體是涉及可用於牙刷、各種清潔或 者液體塗布等的球形刷的製造方法，以及利用該製造方法所製造的球形刷，尤其是涉及 使用該球形刷的牙刷。
背景技術：
通常，說到口腔清潔，從預防蛀牙的觀點出發就會聯想到去除附著在牙齒上的 牙垢，但是，為了預防與蛀牙並列為二大疾患的齒槽膿漏症，把存在於牙齒和牙齦之間 的牙周囊袋裡的牙垢清潔除去是很重要的。為了按摩牙根、並有效清潔牙周囊袋內部， 以預防齒槽膿漏症，而提出了各種的刷牙方法，其中有代表性的是巴斯刷牙法將刷毛 尖端以相對於齒軸45度的角度儘量插入囊袋內並反覆地仔細前後移動。應對這些刷牙技 巧，而開發出刷毛尖端儘可能地加工變細等的各種形狀的牙刷，並開發出把這些刷子以 電力驅動的產品。目前已有針對刷毛形狀及材質或植毛方向等而提高對牙周囊袋的清潔 效果的嘗試。專利文獻1 (日本)實開昭59 ？ 41125號公報但是，如前所述，巴斯法等有效清潔牙周囊袋的刷牙技巧，必須要有非常複雜 的高度刷牙技巧，要準確地將牙刷的毛尖維持在相對各牙齒一定的角度的狀態，將刷毛 前後仔細振動以將其插入牙周囊袋中。因此，以使刷毛尖端伸入牙周囊袋內的目的，已 提出以可旋轉的方式裝設植毛為圓筒形的刷部的牙刷，但是，必須有意識地控制相對於 牙齒長軸方向的刷的方向，即使以電動齒帶動這種刷子，也不會強化把刷毛尖端插入牙 周囊袋的刷牙技巧，因而沒有這樣的具有清潔牙周囊袋能力的牙刷。此外，作為清潔齒 間部以及齒間部牙周囊袋內的工具雖然使用牙間刷，但是，這些金屬扭轉刷，由於其構 造上的問題其刷毛密度有限，因此在清潔時構成軸部的金屬扭轉部分會碰到牙齒而會有 不舒服的感覺，而且，刷毛的植毛方向是植立於與軸部垂直的方向。

發明內容
本發明是鑑於此，不論是電動牙刷還是一般的手用牙刷，無須特別意識到與齒 面的準確接觸角度，只要將刷子從任何方向接觸到牙頸部齒面，就可以讓刷毛尖端伸入 牙周囊袋，只要將此刷子簡單地沿著牙頸部移動，就可以有效地清潔齒面及牙周囊袋。 為了減輕在使用電動口腔清潔器時常有的刷植毛部背面的高速振動的樹脂部件撞到咬合 齒的不舒服感覺，而提供在頭部分全周覆蓋有刷毛的刷子、以及具有高的生產性能的制 造這種刷子的製造方法，並且，提供在具有圓筒形的刷毛外形的刷子形狀的刷子上不會 掉毛的高密度刷子。本發明涉及全周都具有放射狀刷毛的刷子。通過各技術方案記載的發明而達成 所述目的。亦即，為了提供一種如下刷子，即，以使得不論刷子的插入方向及插入角度 為何，都能保持相對於齒面的準確接觸角度，同時，在齒頸部的位置，刷毛尖端自動插入牙周囊袋中，只要從任意方向插入口腔內，以簡單的前後移動或轉動，就能夠有效地 清潔齒面及牙周囊袋內，沒有刷毛把持部的樹脂等部件，因此，在使用作為電動口腔清 潔器具的清潔刷時，全周都具有放射狀的刷毛，第一發明提供一種球形刷，其是將一組 U形絲線在中央部互相交叉配置，將長尺寸纖維切斷成短纖維狀的多條短纖維構成的纖 維束長軸大致中央配置在交叉的兩根U形絲線所形成的中央的0形環中，將所述一組U 形絲線的各端部向相反方向牽引，以將所述纖維束壓縮固定，並且，將所述一組U形絲 線的兩端部向相反方向捻絞，以將中央的0形環捻絞起來，使所述配置於0形環內的纖 維束截面積更進一步減小，並通過其與纖維束兩側自由端之間的纖維束截面積差異，而 使所述自由端纖維束從所述纖維束大致中心位置向周邊放射狀地擴散，同時，並利用絲 線的永久變形產生的維持力而固定。依據使用目的，可以將該球形刷兩端的捻絞絲線折 返，或在刷毛內刷毛把持部附近將刷毛兩端捻絞絲線的一方或兩方切除使用。在此製造 階段中，配置的纖維束使用摩擦係數較小的材質等的情況下，為了防止在通過將纖維束 牽引壓縮而將其暫時固定前脫落或位移，第二發明是為，將第一發明中記載的一組U形 絲線配置為結狀，通過絲線本身的結紮力而將纖維束暫時固定。通過結成結狀，保持兩 根U形絲線所形成的中央的0形環，由此，在操作工序中也不會發生絲線的牽引力釋放 而讓纖維束脫落的事情。因此，可以分別進行絲線端的牽引和捻絞工序。此外，配置為 結狀的兩根U形絲線，由於在牽引工序中不會因扭轉成0形環形狀而發生位移，因此， 配置的纖維束不會發生偏移，因此，在0形環牽引捻絞工序中，也能夠發揮防止纖維束 位移或脫落的作用。第三發明中，將所述U形絲線的兩端分別貫通所述鎖擋件，以將一根U形絲線 利用折返部及鎖擋件形成為環狀的o形環狀的物。與第一及第二發明一樣，其是為一 種球形刷，其是將多條短纖維構成的纖維束的長軸大致中央配置在所述環內，在保持該 鎖擋件的狀態下，牽引U形絲線兩端，由此，壓縮U形絲線和鎖擋件形成的環內的纖維 束，而使得在兩側自由端纖維束附近的未壓縮纖維束產生截面積差異所產生的所述壓縮 部分兩端附近的纖維彼此間發生彈性互斥，而使得纖維束以u形絲線及鎖擋件把持部為 中心，其自由端纖維向全周擴散展開，並將U形絲線相對於鎖擋件捻絞，以通過絲線的 永久變形而固定鎖擋件。第四發明為，為了在形成具有圓筒形刷毛外形的刷形狀的刷中形成不會掉毛的 高密度刷子，為了使得第一及第二發明的球形刷成為連續的形狀，將連接u形絲線的開 放端的0形環連續配置為交叉或結狀，將纖維束配置於所述0形環兩端的交叉或結狀部 分並將其捻絞，由此，連續形成展開為念珠狀的纖維束的球形刷。第四發明為了得到同 樣的連續的球形刷形狀，應用第三發明，將纖維束間斷地配置於平行貫穿多個鎖擋件的 兩根絲線之間，以鎖擋件將其壓住並利用所述絲線扭轉而產生的絲線的永久變形的維持 力，將鎖擋件固定的連續的球形刷。第五發明為，若將這些球形刷將構成纖維束的纖維部分或均勻地不同材質的纖 維構成，則可使所形成的球形刷的任意部位具有適於使用目的的機械性質，若使用不同 著色纖維，則可以在球形刷上再現顏色花樣。在纖維束中使用同樣材質的情況下，也可 以通過使用直徑不同的纖維、或長邊方向截面積有變化的短纖維或者纖維軸方向上施以 蝸曲加工的樹脂纖維等構成的纖維使用不同的纖維，而賦予刷子的表層和內部不同的機械性質。這些球形刷，可以通過構成纖維束的各種纖維的排列組合而自由變更，念珠狀 的連續球形刷中也可以在各個球形刷上分別再現。球形刷的放射狀四周展開是由於構成刷毛的纖維密度而造成的纖維彼此之間的 互斥，因此，構成球形刷的纖維密度下降的話，則纖維的展開角度就會減小，而無法形 成球形刷。第5發明，為了改善此問題，以具有不同化學性質的短纖維來配置第四發明 的均勻的不同材質的纖維構成材料，形成高密度全周放射狀展開的球形刷後，再通過化 學的融解處理或熱熔解處理工序，將融解度高的短纖維選擇性地熔融除去，由此，使得 全體的刷毛變少但仍能向全周均勻地放射狀展開的球形刷。第七發明為，在構成第一發明到第五發明所記載的纖維束的樹脂纖維材料的基 礎上，為了針對使用目的賦予更佳的功能，可以為無紡布或多孔體的帶狀物、橡膠、金 屬等的一種或兩種以上的組合而成的刷毛所構成的球形刷。無紡布或多孔體的帶狀物的 被壓縮性高，因此，最容易全周展開，通過將研磨塗粒等配合各材料，而可以賦予其研 磨功能，在使用金屬材料的情況下，利用金屬的永久變形而可以再現全周展開。第八發明為，為了針對使用第一到第七發明記載的球形刷的目的賦予更佳的功 能性，而修整為各種外形形狀的球形刷。形成為子彈型的球形刷為適合比較狹窄的牙齒 間鼓形空隙的清潔的形狀，修整成形為圓筒型的球形刷是為，除了現有應用於旋轉式的 電動牙刷的圓筒形的刷毛的僅有圓筒形狀尖端圓形面具有刷洗功能的外，還賦予側邊圓 周面刷洗功能。第九發明為，將第一到第八發明記載的球形刷纖維束的絲線壓縮把持部的一端 熔融固定，由此，提供能夠防止在相反側展開的半球形刷子的刷毛脫落的半球形刷。發明效果按照本發明的球形刷的製造方法及特徵構成，能夠獲得如下的效果。通過第 一發明，將一組U形絲線在中央處互相交叉配置，將長尺寸纖維切斷成短纖維狀的多條 短纖維構成的纖維束長軸大致中央配置在交叉的兩根U形狀絲線所形成的中央的0形環 中，將所述一組絲線的端部向相反方向牽引，以將該纖維束壓縮，並且，將絲線的端部 向相反方向捻絞，以更進一步將其壓縮，並通過絲線的永久變形而固定，由此，配置的 纖維束中央部截面積被壓縮減小，通過其與纖維束兩側自由端之間的纖維束截面積差異 而使纖維互相反彈，而形成從絲線夾持部纖維束大致中央位置向周邊放射狀擴散展開的 球形刷。形成於球形刷兩端的捻絞絲線，依據使用目的，可以將在刷毛內刷毛把持部 附近將刷毛兩端捻絞絲線的一方或兩方任意的長度切除使用。將捻絞絲線殘留在球形 刷一方的部分把持連結於手用刷把手的球形牙刷，不論刷子的插入方向如何，都能相對 於齒面保持準確的角度，從任意方向以簡單的前後移動就可以有效地清潔齒面及牙周囊 袋內，而且，沒有刷毛把持部的樹脂等的部件，因此，在由於身體障礙而使得無法自己 進行口腔清潔的情況下，看護者進行刷牙時，不會與一般牙刷一樣，使牙根被尖端的樹 脂部分傷到，看護者和被看護者都能輕鬆愉快地實現口腔管理。同樣地，將此球形刷 使用作為電動口腔清潔器具尤其是超聲波電動牙刷的清潔刷時，尖端部全周被球形刷毛 覆蓋，因此，沒有如傳統的超聲波電動牙刷的刷毛部分那樣的尖端刷毛植毛部的樹脂部 分，因此，可以防止樹脂部分接觸到咬合齒或鄰接齒時造成不舒服感覺。依據這種通過將成束的纖維束機械地壓縮、展開成形而形成的全周都僅由纖維構成的球形刷，因此可以形成傳統的使用金屬平線或圓線將回折的刷毛植設在樹脂材上 形成的孔中的植毛刷中無法形成的高密度纖維束刷毛半球放射狀展開的刷毛形狀。此時 的刷毛密度是可以通過調節纖維的被壓縮性能或者彈簧狀纖維(彈簧纖維)等的形狀造成 的反彈性能，加上構成纖維束的纖維數量等的構成要素，而自由調節成形的旋轉刷的刷 毛密度。這樣，可以通過使用的刷毛材質、形狀而做成各種性質的球形刷，尤其在纖維 束中使用摩擦係數小的材質時，如第二發明，將第一發明中記載的一組U形絲線配置為 結狀，將纖維束插入0形環中，而可以通過絲線的結紮力將纖維束更強力地暫時固定。 在牽引此結狀的絲線時，不會產生旋轉力，防止了刷毛的偏移或脫落，因此，能夠提升 各工序時的生產效率。此外，利用結狀而可以將纖維束緊密地暫時固定，因此，即使在 捻絞工序前將絲線的牽引力釋放，也能夠維持夾持住纖維束的狀態，因此，可以將絲線 端牽引工序、捻絞工序各工序分離來進行生產。第一發明及第二發明中，將纖維束配置於交叉的兩根絲線的U形環中記號位置 的0形環中，將絲線的端部向相反方向牽引，向相反方向捻絞，由此，使纖維束截面積 被壓縮減小，而使自由端纖維束放射狀擴散，同時，通過絲線的永久變形而固定，但在 第三發明中，是將所述U形絲線的兩端分別貫通鎖擋件，以將一根U形絲線利用折返部 及鎖擋件形成環，與第一及第二發明一樣，其是將多條短纖維構成的纖維束的長軸大致 中央配置在所述環內，在保持該鎖擋件的狀態下，牽引U形絲線兩端，由此，壓縮U形 絲線和鎖擋件形成的環內的纖維束，而使得在兩側自由端纖維束附近的未壓縮纖維束產 生截面積差異所產生的所述壓縮部分兩端附近的纖維彼此間發生彈性互斥，而使得纖維 束以U形絲線及鎖擋件把持部為中心，其自由端纖維向四周擴散展開，並將U形絲線相 對於鎖擋件捻絞，以通過絲線的永久變形而固定鎖擋件，通過維持U形絲線和鎖擋件把 持部分的纖維束的壓縮，而做成球形刷。此時，U形絲線相對於鎖擋件的捻絞，同時也 減小了環直徑，因此，具有牽引作用，因此，牽引和捻絞工序可以同時進行。第四發明為，連接第一發明及第二發明的U形絲線的開放端，由此形成環狀， 將此環狀絲線連續配置為交叉或結狀，將纖維束配置於所述0形環兩端的交叉或結狀部 分並將其捻絞，由此而形成連續的球形刷。各球形刷之間隔是由刷毛的長度和0形環捻 絞後的全長而決定，但是，若刷毛全長的二分之一比捻絞後的0形環全長要長的話，就 可以形成為刷毛覆蓋絲線全體的形狀。在應用第三發明而得到同樣的連續球形刷的情況 下，將纖維束間斷地配置於平行貫穿多個鎖擋件的兩根絲線之間，以鎖擋件將其壓住並 利用絲線扭轉而產生的絲線的永久變形的維持力以將鎖擋件固定，因此，與第四發明一 樣，由於將纖維束大致中央強力穩固地壓縮把持，因此，能夠提供具有遠較一般的金屬 扭轉刷高密度的刷毛的圓筒形外形的刷子，同時，雖然是高密度的刷子，但卻不會有掉 毛的情況發生。此外，這些連續的球形刷的刷毛的植立方向可以得到在尖端部被全周展 開的刷毛覆蓋的刷毛形狀，因此在應用於牙間刷的情況下，不會像一般的牙間刷那樣尖 端部的絲線露出，因此，不會發生絲線抵到牙肉而造成疼痛的狀況發生，而能夠提供覆 蓋尖端部的刷毛的柔軟舒適的使用感。此外，此球形刷的展開性能，是可以通過對各纖維施以膨鬆加工而形成更高密 度的全周展開高密度球形刷，但是，根據第五發明，若將構成從第一到第四發明記載的球形刷的纖維束的短纖維配置為部分不同材質的短纖維，則可以在實際使用方法中提供 適當的功能，例如刷子相對於清潔或研磨對象的接觸角度或接觸強度等。此外，在使用 同樣材質的情況下，也可以通過排列部分直徑不同的短纖維、纖維軸方向上施以蝸曲加 工的樹脂纖維或者長邊方向截面積有變化的短纖維，由此賦予部分刷子機械性質或改變 擴散形狀，舉例而言，通過將兩端具有蘑菇狀的傘狀形狀的纖維毛束的大致中央處加以 牽引捻絞壓縮，而在表面形成鱗狀球面的球形刷。像這樣賦予構成球形刷的刷毛本身三 維的形狀，而能夠提供刷子表層和內部具有不同機械性質的球形刷。根據第五發明，可以自由構成球形刷的機械性能，但是，在將0形環狀的絲線 連續配置的念珠狀的球形刷中，通過改變連續配置的球形刷的各纖維束的材質、形狀、 顏色等，可以使每個纖維束各自具有功能上的差異。根據第六發明，構成球形刷的纖維束的纖維配置為部分或均勻地具有不同化學 性質的短纖維，通過壓縮展開形成球形刷後，再通過化學的融解處理或熱熔解處理工 序，將融解度高的短纖維選擇性地熔融除去而調節刷毛密度。一般而言，將纖維束的密 度減小時，纖維毛的展開角度就減小，而難以形成全周展開的球形刷，但是，在此形成 將可以形成全周展開的球形刷的纖維數量的纖維束以化學性質不同的兩種纖維均勻構成 的球形刷。形成展開為球形的刷子後，選擇性地對構成刷毛中的規定刷毛執行化學的 融解處理或熱熔解處理工序，而可以做出刷毛密度低但刷毛可以均勻地全周展開的球形 刷。這些融解處理是由球形刷表層向中心部進行，因此，選擇的刷毛融解除去處理深 度是可以調節的，尤其是緊密壓縮的絲線夾持部捻絞染色而處於融解處理難以到達的部 位，因此，不會妨礙刷毛均勻展開，而不會在處理工序中要求嚴格的調節。此外，根據第七發明，構成纖維束的材料不僅為各種樹脂短纖維，而且可以為 無紡布或多孔體的帶狀物、橡膠、金屬等一種或兩種以上的組合而構成刷毛，由此，擴 大了第一發明到第四發明記載的球形刷的應用範圍，並賦予適合使用目的的功能。這些 材料在成形工序中難以將帶狀物做成全周均勻展開的形狀，但是，通過使用此球形刷的 成形方法，可以在球形體的中心部以絲線把持多數的無紡布、海綿或橡膠等的帶狀物而 形成刷子。這樣，由各種纖維毛構成的球形刷，根據第八發明，通過將大致球形放射狀展 開的刷毛以絲線軸為中心旋轉修整為各種外形形狀或修整為任意形狀，而可以依據使用 目的而賦予第一到第七發明所記載的球形刷適當的功能。這些所有的方球形刷基本上是以絲線壓縮纖維束時的機械摩擦力造成的把持力 而被固定，但根據第九發明，通過將第一發明到第八發明記載的球形刷的絲線兩側放射 狀擴散展開的纖維束的任一端融合，而可以依據使用目的或纖維材質避免掉毛脫落的危 險性。將球形的全面都具有球形刷毛的球形刷的纖維束大致中心位置通過融合或黏著於 樹脂柄的方法安裝，可以將兩側具有對稱的球形刷的球形刷插入口腔內而到達目標部位 以進行清潔。以同樣的方法，提供以此兩側具有對稱的球形刷的球形刷的捻絞絲線部作 為把持裝置，在縱向或橫向進行旋轉的電動刷，若固定在超聲波電動刷的驅動軸尖端， 則由於在360度全面具有刷毛，因此不會受到插入方向或保持角度的影響，而可以用刷 毛可靠地接觸清潔部位的有效的電動牙刷來進行刷牙。此外，以與此刷子一體化的融合 固定部為軸而安裝在樹脂柄上，則依據相對於柄的安裝角度，而可以做出在各方向自由旋轉的具有柄的球形刷。通過任意調節此刷子和軸部的旋轉阻力，在操作柄進行口腔清 潔時，以適當的壓力賦予旋轉阻力的球形刷，以正確的壓力接觸齒面或齒肉，同時進行 旋轉，只有在正確的清潔運動方向上操作的情況下，球形刷依據按壓齒面或齒肉的應力 而發生適當的旋轉，而可以總是維持適當的壓力對齒面和齒肉一邊按摩一邊清潔。由 此，不僅能防止傷害到齒肉，也能夠有益於準確刷牙方法指導，通過旋轉而能夠總是以 新的刷面接觸清潔部位，因此，能夠提高清潔效率。此外，將此全面具有刷毛的球形刷的大致中心位置裝在電動刷上，使其進行旋 轉運動、反覆旋轉運動或聲波、超聲波振動，就可以有效進行清潔操作。不僅是口腔內 的清潔，其它這種對於清潔對象面的接觸方向無限制的全面球形刷，對於有凹凸的部分 的清潔特別有用，例如，一邊看鏡子的二維圖像一邊進行臉部的洗臉及按摩時，對皮膚 表面而言，總是有刷毛垂直接觸的部分存在，因此，僅憑刷子以適當壓力接觸肌膚的感 覺而簡單地將刷子在目標部位按摩同時一邊移動，就可以讓刷毛尖端進入毛孔等的微小 凹凸並提高清潔能力。在此情況下，進一步將振動、聲波或超聲波振動賦予球面形狀的 球形刷作為電動刷，則當然可以使其效果更為提高。但是，本發明使用的纖維非常細在生產工序中可能會難以處理，作為避免方法 的例子，是在分別做成放射狀刷子的情況下，將纖維束小口的一端暫時融合，由此防止 纖維脫落凌亂，以使得操作容易的方法，或者，在連續製作球形刷的情況下，使用具有 熱收縮性的收縮膜，將長尺寸纖維的纖維束外側固定為一體以形成任意粗細的纖維束， 由此，可以一塊進行處理，而非常方便。在通過此收縮膜而一體化為棒狀的纖維束的任 意位置上，以絲線牽引結紮後，將覆蓋的收縮膜剝離，同時，通過將絲線牽引捻絞而可 以形成球形刷。根據所述發明，可以根據使用目的以各種方式製造球形刷，不只是牙科口腔形 成用品，還可以用於廣泛的用途，例如化妝品塗布器具或洗臉刷，或在一般工廠中作為 清潔研磨器具，而且，在表現球面狀的刷毛方式的情況下，能夠提供刷毛密度遠高於現 有的植毛刷的刷子。


圖1是表示在本發明的生產工序中將纖維束插入交叉配置的U形絲線的環內、而 夾持該纖維束長軸的大致中央處的狀態的立體圖。圖2是表示本發明的生產工序中的纖維束的夾持狀態(T)的剖面圖，以及表示牽 引捻絞U形絲線端部後自由端纖維擴散展開成球形的狀況(U)的剖面圖。圖3是表示牽引捻絞本發明的U形絲線而使得自由端纖維擴散展開的球形刷的立 體圖。圖4是表示U形絲線的交叉配置及結狀配置的立體圖。圖5是表示將環狀的絲線交叉配置於端部的U形絲線之間、而將纖維束把持在連 續交叉環內的狀態的立體圖。圖6是表示牽引捻絞圖4的端部的U形絲線、連續地把持在環狀絲線的纖維束擴 散展開而成為連續相接的球形刷的立體圖。圖7是表示用本發明的球形刷清潔齒面及牙周囊袋的狀況的剖面圖。
圖8是表示將本發明的球形刷修整成子彈狀方式的工序的概略說明圖。圖9是表示將圖8的子彈型球形刷插入齒間部、以清潔牙齒間鼓形空隙的狀況的 圖。圖10是表示將本發明的球形刷以修整刀修整成圓筒形的工序的概略說明圖。圖11是表示將本發明一實施方式的球形刷安裝在電動器具上狀態的側面圖。圖12是表示將本發明一實施方式的球形刷安裝在柄上狀態的側面圖。圖13是表示本發明的一生產方法的工序圖。圖14是表示在本發明的生產工序中、以鎖擋件保持U形絲線並將纖維束長軸的 大致中央處配置在環內狀態的立體圖。圖15是表示在本發明的生產工序中、纖維束的夾持狀態(Y)的剖面圖以及牽 引、捻絞U形絲線端部後自由端纖維擴散展開成球形的狀況(Z)的剖面圖。圖16是表示在本發明的連續球形刷生產工序中、鎖擋件、纖維束、絲線的設置 狀態(Y)的剖面圖以及通過鎖擋件壓接及絲線扭轉工序形成連續的球形刷展開狀態(Z) 的剖面圖。標記說明l-a、l-b_絲線；2-球形刷；3-環；4-纖維；4-x-纖維束；5_熔敷部；10-牙 齒支撐組織；11-牙齒；12-牙周囊袋；13-牙齒間鼓形空隙；14-鎖擋件；20-刀具； 21-圓筒形修整刀；22-旋轉軸；23-曲線修整刀；30-超聲波電動牙刷；31-噴嘴； 32-開關；33-柄；34-固定部；39-收縮膜；40-夾頭；41-支承部；42-纖維束切刀； 43-膜切刀。
具體實施例方式圖1 圖16是本發明實施方式的一例，圖中標示以同樣標記的部分表示相同 物，基本的結構與圖示的現有的結構相同，但本圖示例的球形刷的基本特徵之處在於， 通過以絲線牽引捻絞纖維束長軸方向的大致中央部，使纖維束壓縮變形，並使纖維束的 纖維間空隙消失，並利用此時被壓縮的中央部的纖維束截面積與兩自由端的纖維束截面 積的差異，而使得自由端的纖維束呈現放射狀擴散。實施例1如圖1所示，本實施例中，以切刀將直徑0.02 0.08mm左右的聚丙烯制的膨 松纖維(bulking fibers)切成對應於球形刷用途的規定長度，例如，若為在口腔內使用的 牙刷用的話，就切斷為10mm左右的短纖維狀，並將其對應於所要的刷子展開密度，形 成纖維束4-x。由於展開的球形刷的中央剖面圓周長是形成直徑的纖維長度的3.14倍， 而半邊展開剖面長度是中央剖面圓周長度的一半，因此，為了形成緊密的球形刷，在作 為配置的纖維束直徑的尺寸使用10mm纖維時，優選的是非壓縮時的纖維束4-x的直徑 是所形成的球形刷的半邊的圓周長度15.7mm以上。如圖1所示，將該纖維束按照如下 方式配置，即，使纖維束1的中央位於由兩根為一組的絲線l-a、l_b的中央部互相交叉 的U形環中央所形成的0形環中，並將絲線的端部向相反方向牽引。如圖2的T所示， 由於絲線是相互交叉的，因此，通過壓縮以將纖維束4-x綁緊，可以同時將纖維束夾持 固定，因此，也可以防止在製作工序中纖維脫落。如圖2的U所示，將絲線的兩端部向相反的旋轉方向捻絞，則可以使配置於中央部的纖維束4-x的截面積更進一步被壓縮減 小，利用在所述纖維束的兩側自由端之間產生的纖維束截面積的差異，可以使該自由端 纖維束從所述纖維束大致中心位置向周邊放射狀地擴散，而形成球形刷2，並且，絲線在 被捻絞的狀態下發生永久變形而將展開的刷毛固定。由此，可以得到如圖3所示的具有 兩端被捻絞的絲線l_a、l_b的球形刷2，但若依照使用目的，而將絲線l_a在靠近纖維束 4-x壓縮部的部位切除的話，就可以變成一側具有絲線l_b的如蒲公英狀的圓球浮標狀的 刷子，若將絲線l_a、l_b雙方都切斷的話，就可以變成只有球形刷的海膽般的形狀，但 是，通過使用彈簧狀纖維(膨鬆纖維)，可以得到密集的刷毛，其通過纖維相互之間的反 彈而使得從外面看不到完全展開的球形刷毛中的絲線，但是，基本上在使用相同根數的 纖維束的情況下，刷毛的密度會隨著纖維束的被壓縮性和各纖維的反彈力而成比例地提 高。在此是以聚丙烯為例，但是，在使用如尼龍那樣的摩擦係數小的纖維時，可以通過 如圖4所示的將絲線1-a、l_b配置為結狀，而防止絲線鬆弛，因此，可以降低纖維脫落 的危險性。尤其是，在以手工進行各工序的情況下，結的本身就有綁縛能力，因此，在 進入到捻絞工序期間不需要維持絲線的牽引，因此，能夠提高生產效率。此外，由於不 限定纖維的種類，配置為結狀的絲線，即使牽引絲線1-a、l_b兩端，也不會發生扭轉的 情況，因此，在絲線本身的剛性和絲線的金屬的摩擦力不妨礙通過牽引而進行的纖維束 壓縮工序的範圍內，適於更強力地進行纖維束的壓縮的情況。實施例2所述第一發明及第二發明的實施例為，將纖維束配置於兩根交叉的兩根絲線的 U形環中央位置形成的0形環內，將絲線的端部向相反方向牽引、向相反方向捻絞，由 此，使纖維束截面積被壓縮減小，而使自由端纖維束呈放射狀擴散，同時，通過絲線的 永久變形的維持力而進行固定，但如圖14所示，在第三發明的實施例中，將一根U形絲 線1-a的兩端貫穿鎖擋件14，將由多條短纖維構成的纖維束4-x的長軸大致中央處配置於 由鎖擋件14和U形絲線1-a形成的環內，如圖15Y所示，在將所述鎖擋件14固定保持 在n位置的狀態下，將U形絲線的兩端部向m方向牽引，則環內的纖維束4-x被壓縮， 造成其與兩側自由端纖維束部附近的未壓縮纖維束產生截面積的差異，通過所述壓縮部 分兩端附近的纖維相互之間的彈性互斥，如圖15Z所示，纖維束以U形絲線和鎖擋件把 持部為中心，自由端纖維向全周擴散展開。此外，將U形絲線1-a相對於固定於n位置 的鎖擋件14向A方向捻絞，則可以利用絲線的永久變形而抵抗被壓縮的纖維束的反彈應 力，而將維持展開環部圓周長的球形刷形狀固定。由於該U形絲線1-a的牽引及捻絞工 序都發揮使環直徑減小的作用，因此，若同時進行牽引和捻絞工序，則可以有效地進行 生產。如圖5所示，這些球形刷2，將環狀的多個絲線1-c配置為使絲線1-a、l_b交 叉，再將纖維束4-x配置於各絲線之間形成的0形環中，並將U形絲線的端部向著相反 的AB方向牽引捻絞，就可以形成如圖6所示的連續的球形刷。通過調節各球形刷的纖 維長度，就可以控制縱向的刷密度。該連續的球形刷，在使用第三實施例所示的鎖擋件 14和U形絲線1-a的情況下，按照連續的球形刷的數量，配置用以在每個球形刷壓縮纖 維束14的鎖擋件14，在同時或依次使纖維束壓縮展開後一起將絲線捻絞固定，由此，同 樣能夠得到形狀連續的球形刷。在應用於使用鎖擋件的球形刷的情況下，該連續製造是如圖16Y所示的實施例，將絲線l_a形成環狀而從鎖擋件n-1貫通到n7並將纖維束4置 於鎖擋件之間，依次將鎖擋件n-1、n-2、n-3向m-1、m_2、m_3方向壓接移動，由此， 使纖維束4展開為球形。在絲線1-a被保持在鎖擋件n-3的狀態下，將鎖擋件n_4向A 方向旋扭，而將兩條絲線l_a捻絞，由此，使鎖擋件n-3被固定並且使鎖擋件n-4向m-3 方向靠近，進而確定n-3、n-4之間的距離。同樣，將鎖擋件n_5向m_5方向壓接，在 保持n-5的狀態下，將n-6向A方向旋扭，由此，鎖擋件n_5抵抗對於纖維束4的壓縮的 反彈應力而被固定。將鎖擋件n-7相對於由絲線1-a固定的鎖擋件n-6壓接，同時，將 絲線1-a旋扭而將鎖擋件n-7固定，由此，可以形成具有圓筒形外形並且尖端部也具有刷 毛的牙間刷形狀。這些各個球形刷的間隔由鎖擋件的設置位置決定，因此，如圖示例所示，按照 鎖擋件n-3與n-4之間、n_5與n_6之間的距離，如圖15Z所示，可在任意的位置上使球 形刷展開，而能夠自由地調節刷密度，並且，形成與尖端部整個都具有刷毛的牙間刷同 樣的外形。一般而言，扭轉刷在增加刷毛密度時，會由於纖維間的滑動而有掉毛的情況發 生，因此，刷毛的高密度化有其限度，但是，本發明中，由於各纖維束被絲線壓縮固 定，因此，相比於扭轉刷而言沒有掉毛的狀況，而可以提供具有與扭轉刷同樣外形但密 度高出許多的棒狀(圓筒形)的刷子。實施例3使用該球形刷進行口腔清潔時的特徵為，如圖7所示，不論刷子的插入方向如 何，刷毛都可以進入齒肉溝中而可以有效地進行刷牙。如圖8所示，通過用曲線修整 刀22將球形刷的刷毛修整成子彈型，由此，如圖9所示，提供適合牙齒間鼓形空隙的形 狀的刷子。該被修整為子彈型的刷子2-b其刷毛與球形刷一樣配置為放射狀，因此，不 僅是齒間部，還能夠一次清潔到角落部及包含其附近的平滑面的牙齒間鼓形空隙。在該 球形刷形成時，夾持纖維束的端部，將短邊融解壓接以防止刷毛束脫落，並通過牽引捻 絞，而能夠如圖10所示，形成在絲線1-a、2-b的其中一側聚集刷毛的半球形的刷子。再 以圓筒形修整刀21修整該刷子，就可以形成單側具有刷毛的圓筒形刷。圖11表示將球形刷安裝在超聲波電動牙刷上的狀態。如圖所示，以刷毛覆蓋整 個超聲波振動的尖端部，不會產生如以往的平線刷那樣在軸部的振動與牙齒相抵時所產 生的不舒服感覺。作為手動刷使用時，如圖12W所示，只要在橫向以絲線1-a、2-b為 軸自由轉動地安裝，如圖12V所示，利用絲線1-a以自由轉動的方式將沿縱向j旋轉的刷 子安裝在軸部，由此，能夠提供沿橫向k旋轉的球形刷。實施例4作為批量生產這種具有各種應用用途的刷子的方法，在用自動機器作為短尺寸 纖維的供應手段時，可以在將事先束好送入的多條長尺寸纖維插入夾具時，根據用途切 斷為規定長度的短纖維，以形成纖維束1，但是，在做成各種形狀的球形刷時，本發明使 用的纖維非常細，在生產工序中進行處理非常困難，為了解決這一問題，如圖13所示， 使用具有熱收縮性的收縮膜39，將長尺寸纖維的纖維束1外側固定為一體以形成任意粗 細的纖維束，如X-l、X-2所示，將利用該收縮膜39而一體化為棒狀的纖維束4-x輸送 到絲線1-a、l_b的交叉部分，在任意的位置上，以夾頭40將絲線1-a、1-b向0、P方向牽引，如X-3所示，向A、B方向捻絞，以壓緊纖維束4-x(X-4)。此時，以膜切刀 43切開剝離收縮膜(X-5、6)，由此，使纖維束展開，而能夠有效地批量生產出如X-7、 8所示的球形刷。其中，所使用的收縮膜39不需要將整體包住，只要對應球形刷的直徑 間斷地地紮緊，並在用絲線牽引紮緊後將其切斷放開，以將纖維毛展開即可。此外，關於本發明的絲線，只要是具有牽引壓縮刷毛時能夠承受其應力的強度 的材料，並不限於金屬絲，此外，關於球形刷的修整方式及被融合為一體化的部分的形 狀，並不限於所述圖示例，在不脫離本發明宗旨的範圍內可以進行變更。同樣，在將 本發明的球形刷安裝在各種器具上時，當然可以依據各種使用目的而對形狀施以各種變 更。產業上的可利用性在所述實施方式中，是以牙刷用的固定式、旋轉式刷或者電動刷為例來說明本 發明的球形刷，但本發明的旋轉刷並不限定用於牙刷，也可以作為旋轉刷用於如下各種 的用途，例如牙間刷、洗臉刷、被服清潔用、地面清潔用刷、珠寶飾品研磨用刷、皮 革研磨用刷、複印機的除電器用刷、清掃刷、化妝用刷等。尤其是在用於除電器用的情 況下，作為構成刷子的樹脂是使用含有微小碳粒子等的導電性優良的樹脂。
權利要求
1.一種球形刷，其夾持纖維束的長軸大致中央，所述纖維束是由配置於使一組U形 絲線交叉配置而成的環內的多條短纖維構成，將所述一組U形絲線的兩端的開放部向相 反方向牽引，並且向相反方向捻絞，由此，將由絲線把持的部分的纖維束壓縮，並利用 絲線的永久變形而將壓縮部固定，使該部分纖維束截面積減小，並利用絲線把持部的纖 維截面積與兩側自由端纖維的截面積的差異所產生的絲線把持部附近的纖維束的纖維相 互間的彈性互斥，而使自由端纖維從所述絲線把持部向周邊擴散展開後，將靠近捻絞的 絲線的纖維束把持部的一邊或兩邊切除。
2.如權利要求1所述的球形刷，其特徵在於，通過將纖維束長軸的大致中央夾持在將一組U形絲線配置為結狀所形成的環內，防 止配置於中央部的纖維束在牽引及捻絞工序時或工序之前脫落或位移。
3.如權利要求1所述的球形刷，其特徵在於，貫通U形絲線兩端而配置有鎖擋件，將由多條短纖維構成的纖維束的長軸大致中央 配置在由所述U形絲線和所述鎖擋件所形成的環內，通過在保持所述鎖擋件的狀態下牽 引並捻絞U形絲線兩端，使被U形絲線和鎖擋件把持的部分的纖維束被壓縮，而使得纖 維束截面積減小，並且，利用絲線的永久變形而將鎖擋件固定，利用由U形絲線及鎖擋 件所形成的環內的被壓縮的纖維束與兩側自由端纖維束附近的未壓縮纖維束的截面積的 差異所產生的纖維彼此間的彈性互斥，使纖維束以U形絲線及鎖擋件把持部為中心其自 由端纖維向全周擴散展開。
4.如權利要求1、權利要求2、或權利要求3所述的球形刷，其特徵在於， 通過將纖維束間斷地配置並捻絞，而具有展開為念珠狀的纖維束。
5.如權利要求1、權利要求2、權利要求3或權利要求4所述的球形刷，其特徵在於， 利用配置為部分或均勻地具有不同機械性質的短纖維進行排列；或者利用直徑不同的短纖維、長徑不同的短纖維、在纖維軸方向上施以形狀加工的樹脂纖維或者長邊方向 截面積變化的短纖維單獨或組合進行排列。
6.如權利要求1、權利要求2、權利要求3或權利要求4所述的球形刷，其特徵在於， 在部分或均勻地具有不同化學性質的短纖維配置形成球形刷後，再通過化學的融解處理或熱熔解處理工序，將融解度高的短纖維選擇性地熔融除去而調節刷毛密度。
7.如權利要求1 5的任一項所述的球形刷，其特徵在於，構成纖維束的材料由樹脂短纖維以及無紡布或多孔體的帶狀物、橡膠、金屬的其中 一種或兩種以上的組合構成。
8.如權利要求1、2、3、4、5、6或7所述的球形刷，其特徵在於， 將放射狀擴散的刷毛修整為各種外形形狀。
9.如權利要求1、2、3、4、5、6或7所述的球形刷，其特徵在於，通過將纖維束一端融合而防止掉毛。
全文摘要
提供具有容易清潔牙周囊袋的高密度刷毛的球形刷和整個尖端具有刷毛的筒狀刷的製造方法以及使用該方法的刷子。一種球形刷，將由長尺寸纖維切斷為短纖維狀的多條短纖維構成的纖維束把持在交叉配置的一組U形絲線之間，將絲線環開放端向相反方向牽引並捻絞，利用絲線壓縮被把持部分的纖維，使該部分纖維束截面積減小，並通過其與絲線把持部的兩端自由端纖維的截面積差異所產生的絲線把持部附近的纖維束的纖維間的彈性互斥，而使自由端纖維從所述絲線把持部向周邊放射狀擴散。
文檔編號A46B3/18GK102014693SQ20088012681
公開日2011年4月13日 申請日期2008年12月12日 優先權日2007年12月14日
發明者高橋淳 申請人:高橋淳