用于硬毛的质量控制 方法和所述硬毛的应用 本发明涉及一种用于对用来制造刷具特别是毛刷的硬毛进行质量控制或检查方法，所述硬毛在其使用侧一端被成形，尤其是被磨圆而成为球形的端部，其中利用图像识别或鉴别装置记录多根硬毛并置的端部，并作为图像估测结果，得出关于硬毛端部的成形度的结论。本发明还涉及一种利用以这种方式检查的硬毛制造刷具的应用，以及具有以目测反映硬毛的成形质量地为特征的刷具。
目前通过把连续的单丝或单丝股切割成为所需的长度来生产塑料硬毛。在切割处理期间，不总是获得垂直于或者倾斜于硬毛轴线的切口的平面，而是在切口的边缘上形成毛刺。结合天然的硬毛已经得知(US74560)，对于用于治疗或用于操作敏感表面的毛刷，硬毛的端部应当具有球形的尖端。这在很大程度上适用于一般较硬的塑料硬毛。因此，对于塑料硬毛，提出了若干用于磨圆硬毛的端部的方法，硬毛的磨圆可以通过机械磨光(DE4425231,DE19526933,EP736270,EP740916)、在硬毛端部产生摩擦热(DE29614118)或者通过化学处理实现。在所有的情况下，所述的处理在制成的毛刷上进行，硬毛被成束地固定在所述毛刷上，束内的硬毛和整个硬毛区域有时具有不同的长度。这些已知的方法不能获得使所有硬毛具有均匀的完全满意的球形的端部。特别是，在束内具有不同长度的硬毛更是如此。
按照另一种已知的方法(EP444436)，在把硬毛固定到毛刷本体之前，对硬毛的端部进行加工操作。为此，把硬毛置于平行的位置，将其端部捣平，接着通过研磨进行磨圆。在这种方法中，在束内的各个硬毛受到均匀的研磨力，使得在所有的硬毛上都能获得均匀的好的磨圆。这种被均匀磨圆的硬毛然后借助于轴向相互位移被如此设置，使得其端部具有任意弯曲的或台阶状的形状(EP346646)。
迄今为止，还没有用于检查硬毛的端部，以便确定硬毛是否被加工过，或者它们被成形的程度，特别是其被磨圆的程度的有效方法。硬毛端部成形的知晓对于用于治疗或用于操作敏感表面的毛刷是至关重要的，特别是牙刷，还有纤维刷，抛光刷等等，因此在大批生产的毛刷中，其硬毛不符合所需的质量要求的毛刷便被丢弃。
按照已知的建议(DE3741616)，对制成的毛刷上的各个毛束进行光点检验。为此目的，利用常规的照相机，其光轴相对于硬毛倾斜一个锐角。为了充分照亮硬毛端部的极小的检查或控制视野，并避免由反射等因素造成的光学干扰，毛束必须利用垂直定向的光导照亮。上述的文件没有公开如何利用这种光学配置获得毛束内的各个硬毛的端部的接近真实的图像。利用这种检验，不能期望得到有效的结果，因为不可能记录在硬毛端部的整个被检验的表面，还因为在毛束内的硬毛端部相对于照相机的光轴处于不同的位置，因而也产生不同的图像。
本发明要提出的问题是提供一种方法，利用所述方法能够在加工的同时再现硬毛的使用侧的端部的质量控制。
在上述的已知方法的基础上，所述问题被这样解决了，其中所述硬毛被定向排列，使其外皮(jacket)平行地并置，其端部形成一个平面包络，此前或此后使其端部表面形成一种结构或染色，用于和硬毛外皮对比，然后利用图像识别装置对在包络中的端部进行记录。这例如利用光电照相机来实现，所述照相机的光轴的取向垂直于所述包络而平行于所述硬毛。
按照本发明的方法，其首先能够确保硬毛处于彼此相同的相对位置，并且被加工的硬毛端部处于一个公共的平面内。在平面图中，所有的硬毛端部以均匀的表面栅格或光栅形成一个小的表面。这些单个的小的表面的结构或颜色和非常光滑的硬毛外皮形成对照。在图像识别装置相对于平面包络或者硬毛的轴线具有相应的定向的情况下，小表面的栅格视野借助于光电子装置被成像。被完全满意地成形的硬毛端部呈理想的半球形，半椭圆形或者呈锥形磨圆的轮廓具有相同的反射性能，因而产生一个均匀的光栅视野作为图像。借助于和再现理想状态的控制图像进行比较，可以得到被测硬毛的成形质量的定性和定量的比较。代替图像比较，也可以使用任何其它的电子变换和估测。在对硬毛端部染色或涂覆染料的情况下，可以使质量可视化。
在栅格图像中，其端部离开理想轮廓的硬毛或者不完全在确定的平面内的硬毛作为有缺陷的表面。对于有缺陷的表面的数量可以确定一个允差，当超过所述允差时，所述硬毛或整个毛刷便被报废。
利用按照本发明的方法，在质量控制的框架内，也可以建立在单位面积内满足质量要求的硬毛占硬毛总数的比例，此时也可以检查允差的正确性。
质量控制最好在制造刷具之前进行，在把硬毛由连续的单丝或多根单丝的股切割为一定长度之后，把所述硬毛并置，使其端部形成一个公共的平面包络。然后对硬毛端部进行机械成形，特别是，例如，利用研磨磨圆。在相同位置可以进行质量控制，但是也可以转移到另一个平面内进行。
按照本发明的方法也可以在制成的毛刷上实施，只要所有的毛刷的端部在一个平面内即可。硬毛可以被组合成束，或者以直立的方式被固定在毛刷本体中。
可以和本发明结合使用的光电方法是已知的。例如可以参见DE19724 421，其中说明了一种牙斑的光电测量方法。
为了对比硬毛的端部和其余的硬毛，可以在检验之前以对比的方式对硬毛端部染色。例如，可以利用涂覆或浸渍对硬毛端部施加染料或进行染色。
按照所述方法的另一种改型，经过成形的硬毛端部，在染色之后与质量控制之前，可以进行细磨或抛光。
如果借助于结构化进行对比，其优点是硬毛端部通过机械研磨被预成形，并对表面进行结构化，然后进行检验。在这种情况下，在图像估测之后，被结构化的端部只被细磨或抛光。
此外，还可以用具有可逆的颜色反应颜料的塑料材料生产硬毛，并且在检验之前与/或检验期间只有硬毛的端部被处理，以便引起颜色改变。特别是可以使用对热或辐射能量进行反应而改变颜色的那些颜料。如果颜料的反应性是可逆的，则硬毛在质量控制前后具有相同的外观。不过，在永久染色的情况下，颜色被保留在硬毛上，因而在制成的毛刷上保留有颜色，这向用户表示这些硬毛或毛刷是经过质量控制的。
按照另一种改型，利用其内部具有染料的硬毛，并且在对其端部成形时，所述染料被分布在被磨圆的表面上。用这种方式染色的硬毛的端部也可以按照上述方式进行光电检验。
如果在对端部成形之后进行染色，便可以用这种方式进行处理，使得未被处理的硬毛，它们被相互平行地设置，并且其端部在一个平面包络中，借助于作用于其端部并和所述包络平行的研磨表面对这些未被处理的硬毛预成形和结构化，然后进行检验。此外，在保持硬毛被固定的同时，可以利用和包络面平行的盘作用于硬毛的端部，借以传递染料。
这种方法确保在相同的几何形状和动态条件下对成形的硬毛端部进行染色。这种方法还可以被容易地结合在相应的制造步骤中。
被结构化的硬毛在检验之后，而被染色的硬毛在检验之前可以利用和包络平行的盘被细磨或抛光。
按照本发明的方法也可以以这样的方式修正，使得当使用具有颜色反应颜料的硬毛时，通过热或辐射能量使位于平面包络中的端部发生反应。
另一种优选的方法的改型的特征在于，在检验之后，使硬毛沿轴向发生相对位移，使其端部成为预定形状的包络，然后在保持其对刷具的相对位置的同时进行处理。
因而，即使在制成刷具之后，硬毛具有位于整形表面中的端部，其可以是弯曲的或呈台阶状的，也可以进行质量控制，并且不同长度的硬毛可以提供和成形质量有关的清洁信息，还能够提供表面比例和硬毛数量。
如果在位移期间使硬毛沿预定的角度偏斜，以便把硬毛以或多或少的分散的位置固定到制成的刷具中，则这种方法的优点是明显的。此外，在这种情况下，所有的硬毛的端部都具有均匀的染色。
按照本发明的方法，如果硬毛端部经过永久的表面染色，或者通过含有颜色反应颜料被染色，则在质量控制之后仍然保留被染色的端部。这不影响毛刷的正常使用。本发明还提供了硬毛的磨损程度的可视性。当正确地使用时，硬毛主要在其端部附近的外皮被磨损，使得材料脱落并呈锥形。外皮的脱落伴随着退色。整个硬毛表面的颜色的浓淡可用作磨损的指示。
本发明还涉及刷具，特别是牙刷，其具有经过端部成形的尤其是被磨圆的硬毛，其特征在于，被成形的硬毛的端部以和硬毛外皮对比的方式被染色，用于目测成形质量。
在好的质量即硬毛端部被均匀成形的情况下，通过对比，着色的硬毛的视野呈现均匀的光栅表面，从而向用户表示成形的质量。
按照一个实施例，染料被均匀地涂敷在硬毛端部的表面上。此外，也可以使硬毛含有颜色反应颜料，其和热能或辐射能进行反应而引起颜色的改变，因而对要被处理的硬毛端部利用热能或辐射能进行处理，直到其颜色改变。
下面参照附图详细说明本发明，其中：
图1是用于磨圆硬毛的装置的示意的表示；
图2是用于对磨圆的硬毛端部施加颜料的装置的示意图；
图3是具有在图1和图2中使用的驱动器的示意地平面图；
图4是按照本发明的方法操作的测试或检验装置；
图5是具有不同的端部结构的为检验而制备的若干硬毛的纵截面图；
图6是按照图5的硬毛的平面图；
图7是硬毛的另一个实施例的纵截面和平面图；
图8是具有在未被使用的状态和磨损状态的圆的端部的硬毛的纵截面图；
图9是图8的硬毛的端部的平面图。
图1表示用于加工尤其是用于磨圆硬毛端部的装置。其包括具有研磨剂覆层2的盘1，所述的盘借助于凸轮3被驱动，并利用两个凸轮4，5被固定(见图3)，其运动方向如箭头所示。
各个硬毛7被紧密地平行地排列，从而形成毛束7。毛束7的端部8处于一个平面包络中，或形成一个包络面。借助于用于确保硬毛6定位的支撑9，所述的硬毛被如此定向，使得硬毛端部的包络面和研磨剂覆层2平行。支撑9也可以是毛刷本体，其上固定有硬毛6或毛束7。通过按照箭头10的方向相对位移，研磨剂覆层2和硬毛端部接触，因而硬毛端部8通过盘1的运动被磨圆。
在加工之后，具有毛束7的支撑9被置于图2所示的位置，此时再次提供一个具有和图1所示的盘的驱动装置相同的驱动装置的盘11。盘11具有支撑层12，用于接收染料覆层13。盘11和支撑9按照箭头14的方向相互相对运动，直到染料覆层13和硬毛端部8接触并把染料转移到所述硬毛端部。
然后具有毛束7的支撑9被设置为图4所示的检验位置，此时硬毛6或毛束7被定向为和光电子装置15的光轴平行。沿箭头所示的硬毛方向行进的光被成形的硬毛端部8反射。被均匀成形的尤其是被磨圆的硬毛在图像估测装置16中产生均匀的光栅视野，在和参考装置17对准之后，便可以借助于屏幕18或打印机19进行估测。
图5示出了两种硬毛20，其具有完全满意的圆形的端部。利用图2的装置或者通过浸渍获得的染料覆层22在圆形端部21上均匀分布。利用按照图4所示的装置记录的两个硬毛20的端部21的图像被再现，如图6中标号23所示。其具有均匀的圆形表面，具有选择的等级的灰色色调。图5还示出了保持未被加工的硬毛24，例如其具有斜的切口面25，具有因切口延长而产生的毛刺26。所述未被加工的硬毛也使用图2的装置被染色。和圆形的图像相比，其表面的图像27(图6)发生变形，并被放大。图5中还示出了硬毛28的情况，在研磨期间其端部29呈锥形，因而其颜色或染料覆层被相应地表示。这种硬毛的端部产生图6所示的图像31。最后图5还示出了一个具有斜的切口面33的未加工的硬毛32，其只在中间的涂覆区域具有染料覆层。其摄影影像34被在图6中再现。
在质量控制期间，按照图6的光栅表面23符合所需的质量标准，而所有其它表面27,31和34则不符合质量标准，因而在光电子估测中作为有缺陷的表面。借助于制定相应的允差，可以产生一个分类准则，用于决定硬毛或毛刷的报废。
还可以建立合格的端部或者合格的硬毛数量的表面比例。
代替按照图2进行染色，硬毛端部8也可以在图1所示的位置进行粗研磨，使得虽然它们获得了其最终的形状，但是它们具有非常明显的表面结构，和硬毛外皮相比，其具有非常不同的反射性能，因而它们可以用于光电估测。
在按照图3进行质量控制之后，硬毛的端部被细蘑或抛光。
图7表示具有不同的成形端部的硬毛35。所述硬毛35在部分长度36上被磨成锥形，而在其端部37到尖端被磨圆。如上所述，磨圆的端部37被染色，并且染料覆层用38表示。预先使整个锥形区域36具有不同的颜色或结构。光电估测提供了表面图像39。这种硬毛被用于牙刷中，特别适用于清洁牙齿表面的裂缝。
按照本发明被染色的硬毛在被用于牙刷时具有另外的优点。图8和图9表示具有以完全满意的方式磨圆的端部41的硬毛40。在被磨圆的端部上，硬毛40具有染料覆层42，在这种情况下其呈牢固附着的形式。当使用具有这种硬毛的牙刷时，从硬毛的外皮到硬毛的端部发生磨损，因而染料覆层42被逐渐磨掉，最后形成尖的端部43。这便形成了使用或磨损的指示，向用户表示牙刷的使用状态，或者表示牙刷应当被更换。