CN1246074C - 用于分配定制的液态产品的手持式喷墨分配系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于混合和分配定制的液体产品如液态化妆品粉底的多腔式分配器。该分配器包括用于选择定制配方的装置；多个各自包括定制液体产品的预混组合物的盒体；至少一个与盒体流体相通的喷墨头；用于处理定制液体配方并促动喷墨头的中央处理器；这样，喷墨头可根据定制的液体配方来分配预混组合物，以提供定制的液体产品。

Description

用于分配定制的液态产品的手持式喷墨分配系统和方法
技术领域
本发明涉及一种混合和分配装置。更具体地说，本发明涉及用于液体组合物的混合和分配装置，这些液体组合物中的一些包括各种色调的液态化妆品组合物。
背景技术
彩色的液态化妆品如口红、润唇膏、彩色乳膏、粉底、眼线膏和指甲油都希望能以多种色调来提供以满足各种消费者的喜好。例如，在一个季节中可能会流行超过20种色调的液态粉底，以便能适合大众的不同肤色。因此，粉底制造商必须在制造厂中混合超过20种色调的粉底以满足大众的需求。另外，消费者也必须购买各瓶所需色调的粉底。现有技术提出了化妆品行业如何能消除消费者应购买各色调的各自粉底瓶的需要。特别是，消费者会采用一种现有技术的多腔式分配器来在家中混合他/她个人的色调。现有的多腔式化妆品分配器通常采用了机械泵装置。在美国专利No.5848732和3760986中公开了典型的多腔式流体分配器的例子。美国专利No.3760986公开了一种由正排量泵操作的多腔式分配器。该分配器包括单独的不连通的隔室以及从各室中延伸到喷头内的腔中的管。正排量泵具有两个间隔开的活塞和两个弹性加载的球形阀，该阀用于关闭腔和各腔中的相关管之间的连接。当使用者压下泵时，弹性加载球就产生位移，使得从各隔室中流出的流体可分开地输送到腔中并经喷头排出。美国专利No.5848732公开了一种类似的带有正排量泵的机械式多腔分配器。然而，美国专利No.5848732所公开的分配器采用了混合装置，其具有人工调节器以改变从各隔室分配到混合腔中的媒质的量。媒质在混合后离开分配器。
现有多腔式分配器的一个问题是分配器为泵，其通常包括塑料活塞和弹性加载球，它们在连续使用后均容易磨损或破裂，使得分配器出现故障。现有多腔式分配器的另一问题是机械泵将使用者限制在只能从分配器的各腔中排出固定量的产品。关于这一点，人工操作的机械泵无法从各隔室中连续地分配出微升级体积的液体，或者无法在重复性使用之后分配出精确剂量的产品。因此，如果使用现有的多腔式分配器来混合彩色产品，那么一个分配器将不能实现可见色谱中的每种颜色。另外，由于在每次排出流体时使用者必须将液态粉底或其它液体注入到腔中，因此泵式分配器可能会较脏。传统分配器还无法有效地用完分配器中的所有粉底，这是因为其中将注入粉底的管无法使流体从分配器的壁上完全脱离。
因此，需要提供一种用于分配液态化妆品组合物的分配器，其成本效率高、耐用性好，并且能分配出不受限制且精确量的产品剂量。还需要提供一种能够分配出非常多种色调的化妆品的分配器。
发明内容
本发明通过提供一种采用喷墨印刷技术来分配定制的流体组合物的多腔式分配器，从而克服了与现有多腔式分配器有关的缺点。本发明包括形成了分配孔的外壳、用于指定定制的液体配方的装置、包括有所存储的配方的中央处理系统、电源、多个盒体，以及至少一个用于分配定制液体配方的计划体积的喷墨头。
在一个实施例中，分配器制成可分配定制色调的液态粉底。采用喷墨印刷技术来分配液态化妆品组合物是本发明的一个令人称奇之处，这是因为用于喷墨印刷机的墨水的流动性比典型的液态化妆品组合物好得多。以前认为，化妆品流体如液态粉底的流变性将使其无法正确地通过喷墨盒体而流动。
本发明提供一种用于分配定制的液态产品的手持式喷墨分配系统，包括：用于选择一种定制的液体配方的装置；多个盒体，其各含有一种预混合的组合物；与所述多个盒体流体相通的多个喷墨头，其中所述多个喷墨头各包括动量传递装置；中央处理器，用于处理所选的定制的液体配方并且根据所述定制液体配方来促动所述动量传递装置，以选择地从盒体分配出所述预混合的组合物；与所述多个喷墨头流体相通的混合腔，其中混合腔将所述预混合的组合物混合，以形成包括化妆品、维生素、矿物质、遮光剂、洗剂、乳膏、香水和家庭清洁剂之一的定制液体产品。
所述定制的液体产品为液体化妆品。所述定制的液体产品为液态粉底。所述多个盒体为四个盒体，所述四个盒体中的每一个含有不同的预混合的组合物，所述预混合的组合物包括：白色液态粉底、混合的白色-黑色液态粉底、混合的白色-红色液态粉底以及混合的白色-黄色液态粉底。所述多个盒体被加压。
所述至少一个喷墨头为多个喷墨头，所述多个喷墨头设置成交错的阵列，以便以混合式构成来分配所述预混合的组合物。
所述系统还包括多个流动路径，所述流动路径与所述盒体和所述喷墨头流体相通。所述系统还包括分配端口。
所述多个喷墨头包括至少一个带有压电晶体的压电喷墨头。
所述多个喷墨头包括至少一个带有螺线管阀的螺线管喷墨头。所述喷墨头包括孔口，所述孔口具有0.018厘米到0.02厘米的直径。
所述预混合组合物含有红色、黄色、白色和黑色的预混合粉底或它们的任意组合。还包括计算机接口，用于从远程计算机中接收定制的配方。还包括红外接受端口，用于从个人数字助理中接收配方信息。
所述动量传递装置包括压电晶体和螺线管阀。所述定制的液体产品为彩色化妆品。还包括与所述喷墨头相通的孔口，其中所述孔口设置成所述预混合组合物在从所述多个孔口离开时相互碰撞。
本发明也提出一种采用喷墨头来分配定制液体产品的方法，包括：提供中央处理器、含有多种预混合组合物的多个盒体、与所述多个盒体流体相通的至少一个喷墨头，以及用于选择含有一种或多种所述预混合组合物的定制液体配方的选择装置；通过所述选择装置来选择包括有一种或多种所述预混合组合物的定制液体配方；通过所述中央处理器来促动所述喷墨头，以根据所述所选的定制液体配方来从所述多个盒体中分配出所述预混合组合物。
通过阅读下述介绍、所附权利要求和附图，可以更好地理解本发明的这些和其它的方面及优点。
附图说明
图1是分配器的一个实施例的正平面视图。
图2是图1所示分配器的后视图。
图3是图1所示分配器的底视图。
图4是图1所示分配器的分解视图。
图5是盒体、流动路径、压电喷墨头的示意性剖视图。
图6是螺线管喷墨头的示意性剖视图。
图7是双阀式螺线管-压电喷墨头系统的示意性剖视图。
具体实施方式
本发明采用喷墨印刷技术来分配各种组合物，其包括但不限于含有维生素、矿物质或用于与水处理系统一起使用的氟化物的流体，液态化妆品如口红、润唇膏、眼线膏和胭脂，香水，个人护理用品如洗剂、乳膏、保湿剂和遮光剂，以及家庭护理用品如多用途的清洁剂和空气清新剂。喷墨头可采用磁阻合金、热学、螺线管或压电技术。为了详细地说明本发明，下面将介绍用于特定配制的液态粉底的代表性的压电系统。压电技术采用了压电晶体，其接收微小的电荷以使晶体振动。在一种情况下，晶体回缩以使流体进入到容槽中。在另一种情况下，晶体回到其初始位置，在流体上施加一定的机械压力，从而使微量流体喷出喷嘴。典型的喷墨头可喷出直径大致在50到60微米之间的流体微滴。
现在参考图1，图中显示了多腔式分配器2的一个实施例的透视图。分配器2具有盖子4和电源按钮6。图2显示了分配器的后视图。分配器具有装置或控制面板8，用于指定液态化妆品的色调。控制面板8可包括若干按钮，其功能是增大或减少从盒体14a-14d中分配出来的液体的量。在控制面板8上部分地或整体地覆盖了一个可移开的盖子或门10。图3显示了分配器2的底视图，其显示出分配端口12。
参考图4，多腔式分配器2容纳了四个盒体14a，14b，14c，14d，它们含有不同颜色的液态粉底。各盒体14a-14d可容纳约1毫升到约15毫升的液态粉底。盒体14a-14d被加压以使包含于其中的液态粉底能够容易地穿过盒体14a-14d并进入到其相应的流动路径16中，如图5所示。
图5是压电系统的示意性图示，它只显示了一个盒体14a和相应的流动路径16及压电喷墨头40。虽然未示出图4中的四个盒体14a-14d，然而此示意性图示大体上可应用到任一盒体14a-14d中。各流动路径16通到一个对应的腔42中。盒体14a还可包括柱塞20，用于帮助将液体从盒体分配到流动路径16中。加压气体最好处于柱塞20后面的隔室18中，以便对柱塞20施加作用力。在一些应用中，加压气体可由弹簧或其它传统的偏压机构来代替。或者，盒体14a可采用毛细作用来使液态粉底移动到喷墨头40中。流动路径16的盒体接收端22可包括杆形插塞24和O形密封圈26，当盒体14a与流动路径16的盒体接收端22相连时，插塞24可打开盒体的密封。O形密封圈26围绕着盒体的外部，以防止液体在盒体14a边缘周围的泄漏。密封件可以是如图5所示的弹性加载球28、传统的箔片密封件或固有的表面张力。盒体14a可以通过螺纹或其它方式与流动路径16的接收端22相连。
在本发明的另一实施例中，一个盒体14a可通到多个喷墨头40中。例如，各盒体14a-14d可具有三个流动路径16，各流动路径均通向一个单独的喷墨头40(未示出)。这些多个喷墨头40构造成使得液态粉底的颜色相互交错。由于喷墨印刷头只在印刷表面上分配通常直径在50到60微米(这比人的头发直径还小)的非常小的色粒，因此在使用者的手掌上分配交错颜色的粉底将提供比非交错图案混合得更好的外观。交错图案的一个例子如下所示：
  白   黑   黄
  黑   白   红
  黄   红   白
在另一实施例中，各喷墨头的孔口46成一定的角度，使得各粉底颜色在从孔口46(未示出)中分配出来时与另一颜色相碰撞。在另外一个实施例中，喷墨头40的孔口46与对应的排出流动路径流体相通。各排出流动路径汇集到一个混合腔中，使得这些颜色在离开分配端口6(未示出)之前混合在一起。
对本领域的技术人员来说很明显，根据从本发明装置中分配出的组合物的类型，可以改变盒体的数量以满足该液体组合物所需的各种色调、营养、遮光性或香味。例如，如果是制造用于特定级别的遮光保护的分配器，那么可以将一个盒体用于UVA/UVB防护剂的组合物，而另一盒体用于其它成分。UVA/UVB防护剂的分配将与使用者所需的遮光程度而有所不同。另一例子是采用本发明来添加所需的维生素和矿物质的水处理系统。可以设置单独的盒体用于各种维生素和矿物质，因此使用者可为他/她从水处理系统中得到的水来选择所需的配方。对于液态粉底来说，实现与各种肤色匹配的色调阵列所必须的颜色为红、白、黄和黑。下面显示了代表性色调的红、白、黄和黑粉底的预混物的优选比例。除非另有说明，否则所有百分比均为重量百分比。
                                                           表1
所需色调   粉底预混物的所需量
  白   红   黄   黑
  象牙色   95.50％   0.90％   3.60％   0.00％
  浅黄色   89.87％   2.43％   6.40％   1.30％
  土黄色   84.58％   3.42％   9.90％   2.10％
  蜜黄色   84.20％   3.60％   10.60％   1.60％
  米黄色   80.29％   5.31％   12.50％   190％
  咖啡色   26.17％   21.09％   40.47％   12.27％
  深红褐色   0.82％   26.98％   38.75％   33.45％
在表2中显示了粉底预混物的配方示例。
                               表2
白色预混物(环二甲基硅酮中的水)
在油相中
环二甲基硅酮                          11.75
环二甲基硅酮(和)                      10.00
聚二甲基硅氧烷共聚醇
失水山梨醇三油酸酯                    0.20
乙酸生育酚酯                          0.25
丙烯酸共聚物                          10.00
(和)环二甲基硅酮
着色剂部分
氧化铁、二氧化钛(和)                  10.00
肉豆蔻酸镁
活性成分
氧化锌(和)                            3.0
聚二甲基硅氧烷，
超细粒疏水剂
苯基苯并咪唑                          3.00
磺酸
三乙醇胺                              1.93
羟苯甲酸甲酯                          0.20
对羟苯甲酸丙酯                        0.06
甘油，96％                            2.00
丁二醇中的绿茶提出物                  1.00
乳酸杆菌/金虎尾樱桃酶                 1.00
α-葡聚糖寡糖                         2.00
PEG-150/癸醇/丙二醇和水中的              1.00
SMDI共聚物
苄醇                                     1.00
在水相中
净化水                                   41.61
总共                                     100％
红色预混物(悬浮液)
去离子水                                 79.60％
Gellan胶(Kelco凝胶)(Monsanto)            0.20
红色氧化铁(RND-DC00)
49.1％固体(防晒化学品)                   20.00
二偶氮利定脲(和)氨基甲酸碘丙炔丁酯       0.20
总共                                     100％
黄色预混物(油乳状液中的水)
在水相中
净化水                                   49.10％
氯化钠                                   0.50
乙二胺四乙酸二钠盐                       0.20
二偶氮利定脲和氨基甲酸碘丙炔丁酯         0.20
着色剂部分
黄色氧化铁/异壬酸异壬酯/
钛酸异丙酯·三异硬脂酰酯(Kobo)           14.81
在油相中
PEG-30-二聚羟基硬脂酸酯                  3.00
聚甘油基-2三异硬脂酸酯                   2.00
异壬酸异壬酯                             30.19
总共                                     100％
黑色预混物(油乳状液中的水)
在水相中
去离子水                             66.73％
乙二胺四乙酸二钠盐                   0.15
Glycereth-26(聚氧乙烯(26)缩水甘油醚) 3.00
黄原胶                               0.15
在油相中
三癸酸甘油酯/三辛酸甘油酯            5.10
异壬酸异壬酯                         5.10
聚甘油基-2三异硬脂酸酯               1.82
聚山梨酸酯60                         1.75
着色剂
氧化铁和异壬酸异壬酯和
三异硬脂酸钛(Kobo)                   16.00
二偶氮利定脲和氨基甲酸碘丙炔丁酯     0.20
总共                                 100％
对于中等色调范围内的典型粉底来说，最主要的颜色为白色。虽然可采用白色、黄色、红色和黑色以使系统能实现所有的色调，然而大多数色调主要为白色。如果采用含有白色、黄色、红色和黑色粉底的相同体积的四个盒体来配制大多数常用色调，那么白色盒体将很快用完，而黑色将比其它颜色持续得更久。为了解决这一问题，制造商可按照与使用频率成反比的比例来预混合白色和其它颜色。例如，白色将是100％的白色，黄色将是约50％的白色和50％的黄色，红色将是约35％的红色和65％的白色，而黑色将是约20％的黑色和80％的白色。这样，四种颜色可以实现非常平均的耗尽速率。
仍参考图5，当本发明的使用者使用控制面板8来输入包括了盒体中各粉底比率的配方时，此配方由微处理器(CPU)30接收。CPU30处理所输入的信息，并控制由电源32所产生的能量以激励喷墨头40。之后，通过与处于喷墨头40上的孔口46相反一侧的动量传递装置如压电晶体44的动量变化来排出喷墨头40中的腔42内的流体。动量的这一急剧变化将传递给腔42中的静态液体，使其具有这一动量并从孔口46中排出。喷墨头的典型孔口具有约0.002英寸(0.0051厘米)的直径。用于分配液态粉底的喷墨头的孔口46最好具有约0.007英寸(0.0178厘米)到约0.008英寸(0.0203厘米)的直径。另外，由于液态粉底的流变性，最好包括有超过一个动量传递装置，以帮助将流体从腔42中排出。本发明中的孔口46的大小和使用多个动量传递装置与传统的喷墨技术是不同的。此动量由热能系统、螺线管致动器、压电晶体或磁阻合金来传递。在本发明中也可采用上述动量传递装置的任意组合。
图5是本发明的压电喷墨头40，其采用了压电晶体44。喷墨头40包括压电晶体44，其可对由电源32产生的与CPU30互通的电脉冲起反应。当压电晶体44接收到此电脉冲时，脉冲便重新配置压电晶体44。连续的重新配置使得压电晶体44上下振荡。压电晶体44可通过来自电源32的电脉冲而在约2000赫兹下振荡。液态粉底通过压电晶体44的最上层上的单向路径进入到喷墨头中。可在喷墨头40的腔42的入口附近设置柔性膜48，以帮助控制液态粉底经流动路径16和腔42的流动，直到它到达孔口46为止。压电晶体44在向下振荡时产生的力有助于将液态粉底传送出喷墨头40的孔口46。此实施例中的压电晶体44用作动量传递装置。
由于流体不是从喷嘴中主动地泵送出，因此测量分配流体的量最好不用流量计来测定。相反，在一个优选实施例中，测量依赖于对腔42体积的计算，并与腔42被动量传递装置所撞击的次数有关。一些工作深入到确定可变流变性的液体是否一直以固定的体积地分配出来。一旦已知了该体积，就可以仅通过控制动量传递装置的振荡来实现液体的所需比率。
在一个优选实施例中，液态粉底以有限体积的球状微滴的形式从孔口46中分配出。在一个优选实施例中，对每次循环或使用者每次促动分配器来说，存在约50000滴微滴，其总共为约0.1毫升。在表3中显示了各种样品颜色的各预混合粉底的代表性微滴和每滴中的预混物体积。此表显示了在优选实施例中所得到的值。微滴大小可在各次施加中有所不同，这取决于喷墨头的特性(例如喷墨孔口的直径)和所分配的液体(例如流变性和粘度)。表3中的值是在较大喷墨头中得到的，其孔口直径为约0.007英寸(0.0178厘米)到约0.008英寸(0.0203厘米)。
                                                             表3
  所需色调  白色   红色   黄色   黑色
 微滴   体积   微滴   体积   微滴   体积   微滴   体积
  象牙色  47750   0.0955   450   0.0009   1800   0.0036   0   0.0
  浅黄色  44935   0.0899   1215   0.0024   3200   0.0064   650   0.0013
  咖啡色  13085   0.0262   10545   0.0211   20235   00405   6135   00123
  深红褐色  410   0.0008   13490   0.0270   19375   0.0388   16725   0.0335
本发明也可采用其它类型的喷墨头系统。图6显示了一个螺线管喷墨头40b。在此实施例中，动量传递装置为螺线管致动器44b。来自电源32的电脉冲激励线圈50以产生磁场，使得螺线管致动器44b进入到线圈50中。可在喷墨头40b的腔42b的入口附近设置柔性膜48b，其有助于控制液态粉底经流动路径16b和腔42b的流动，直到它到达孔口46b为止。当螺线管致动器44b从线圈50中释放出来时，螺线管致动器44b可迫使液态粉底流出孔口46b。
图7显示了喷墨头40c的双阀式螺线管-压电的实施例。在此实施例中，压电喷墨头40与螺线管喷墨头40b结合起来使用。液态粉底可流入到螺线管喷墨头40b中，然后流入到压电喷墨头40中，以便最终从孔口46中喷出。同样，本发明也可采用其它的多阀式喷墨系统。本领域的普通技术人员可以理解，在喷墨头中可以结合热能、压电、螺线管和磁阻合金的任意组合。
可以设想，本发明可连接到独立或远程计算机中。配方信息可保存在计算机的硬件、软件或为当前分配器所建的网站中。还可以设想，具有所存储的配方信息的计算机可以是色度计或分光光度计。分配器可具有接口以将计算机与分配器相连，例如USB端口、串行端口、并行端口或其它通信端口。在操作中，用户可采用计算机来选择色调，计算机然后将定制配方下载到分配器的CPU中，以便立即分配所需的色调。计算机还可包括预先建立的配方数据库，或者通过使用者的交互操作来实时地建立配方。计算机还可允许使用者直接输入配方。分配器的CPU可包括用于将从计算机中接收到的配方转化成喷墨头指令的软件。或者，计算机可将配方转化成喷墨头指令，这些指令被传递到分配器的CPU中并由它来执行。
另外，可以设想本发明可通过个人数字助理并经红外技术来进行编程，使得用户可将所需的配方输入到个人数字助理中，并通过多腔式分配器的红外接收端口来传递该数据。
虽然在上述说明中已经针对一定的优选实施例来介绍了本发明，并且为说明的目的提供了许多细节，然而对本领域的技术人员来说很明显，在不脱离本发明的基本原理的前提下，可以容易地对本发明进行更改，并且可对这里所介绍的一些细节进行较大的修改。

Claims (18)

1.一种用于分配定制的液态产品的手持式喷墨分配系统，包括：
用于选择一种定制的液体配方的装置；
多个盒体，各所述盒体含有一种预混合的组合物；
与所述多个盒体流体相通的多个喷墨头，其中所述多个喷墨头各包括动量传递装置；
中央处理器，用于处理所选的定制的液体配方并且根据所述定制的液体配方来促动所述动量传递装置，以选择地从盒体分配出所述预混合组合物；
与所述多个喷墨头流体相通的混合腔，其中混合腔将所述预混合的组合物混合，以形成包括化妆品、维生素、矿物质、遮光剂、洗剂、乳膏、香水和家庭清洁剂之一的定制液体产品。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定制的液体产品为液体化妆品。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定制的液体产品为液态粉底。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个盒体为四个盒体，所述四个盒体中的每一个含有不同的预混合的组合物，所述预混合的组合物包括：白色液态粉底、混合的白色-黑色液态粉底、混合的白色-红色液态粉底以及混合的白色-黄色液态粉底。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个盒体被加压。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个喷墨头设置成交错的阵列，以便以混合式构成来分配所述预混合的组合物。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括多个流动路径，所述流动路径与所述多个盒体和所述多个喷墨头流体相通。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括分配端口。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷墨头为包括至少一个带有压电晶体的压电喷墨头。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷墨头为包括至少一个带有螺线管阀的螺线管喷墨头。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷墨头包括孔口，所述孔口具有0.0178厘米到0.0203厘米的直径。
12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预混合组合物含有红色、黄色、白色和黑色的预混合粉底或它们的任意组合。
13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括计算机接口，用于从远程计算机中接收定制的配方。
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括红外接受端口，用于从个人数字助理中接收配方信息。
15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述动量传递装置包括压电晶体和螺线管阀。
16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定制的液体产品为彩色化妆品。
17.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括多个与所述多个盒体相通的孔口，其中所述孔口设置成所述预混合的组合物在从所述多个孔口离开时相互碰撞。
18.一种采用喷墨头来分配定制液体产品的方法，包括：
提供中央处理器、含有多种预混合组合物的多个盒体、与所述多个盒体流体相通的至少一个喷墨头，以及用于选择含有一种或多种所述预混合组合物的定制液体配方的选择装置；
通过所述选择装置来选择包括有一种或多种所述预混合组合物的定制液体配方；
通过所述中央处理器来促动所述喷墨头，以根据所述所选的定制液体配方来从所述多个盒体中分配出所述预混合组合物。
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