KR102027149B1 - 재사용 가능한 구성요소들을 갖는 가열식 도포기 시스템 - Google Patents

재사용 가능한 구성요소들을 갖는 가열식 도포기 시스템 Download PDF

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Abstract

열에 대한 반복된 노출의 결과로서 메말라버림에 대한 걱정 없이 개인 관리 제품들을 가열하는 가열식 도포기 시스템은 일회용 용기 부조립체 및 재사용 가능한 손잡이 부조립체를 포함한다. 용기 부조립체는 가열 요소들이 기판 상에 배치되는 하부 인쇄 회로 기판을 포함한다. 재사용 가능한 손잡이 부조립체는 전자 제어 요소들을 갖는 상부 인쇄 회로 기판을 수납한다. 손잡이 부조립체가 용기 부조립체에 부착될 때, 2개의 회로 기판들은 전기 연결을 형성하여 전기 가열 회로를 생성한다. 후속하여, 도포기 헤드가 손잡이 부조립체에 부착된 상태로 유지되는 동안 손잡이 부조립체가 용기로부터 분리될 수 있다. 매 사용 이후에, 도포기 헤드는 용기에서 교체된다. 제품을 다 사용하면, 도포기 헤드 및 용기는 손잡이 부조립체로부터 분리될 수 있다. 손잡이 부조립체는 재사용될 수 있는 반면, 용기 및 도포기 헤드는 폐기된다.

Description

재사용 가능한 구성요소들을 갖는 가열식 도포기 시스템
본 발명은 화장품 및 개인 관리 제품들의 분야에 속한다. 특히, 본 발명은, 개인 관리 제품을 가열하기 위한, 재사용 가능한 구성요소들을 갖는 휴대용 도포기 시스템에 관한 것이다.
가열식 마스카라 도포기들은 최근에서야 시장에 나오기 시작했다. 미국 제8,585,307호, 미국 제8,950,962호 및 미국 제8,262,302호에서, 본 발명자들은 마스카라 제품을 갖는 가열식 도포기를 사용함으로써 생기는 문제들 중 일부를 해결했다. 실물 크기의 판매 가능한 마스카라 용기의 메말라버림의 문제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 오직 몇 번의 도포들에만 충분한 제품만을 유지하는 일회용 마스카라 용기들 또는 일회용 단위 용량 마스카라 용기들의 세트와 함께 사용하기 위한 재사용 가능한 가열식 도포기를 개발했다. 상기 특허들에 설명된 바와 같이, 가열 요소들을 지지하는 세장형 스템은 도포기의 재사용 가능한 손잡이로부터 5 센티미터 이상 돌출된다. 이로써, 가열 요소들이 도포기 헤드에, 도포기 헤드의 강모 부분 바로 아래에 삽입될 수 있다. 그러나, 이러한 세장형 스템은 매력적이지 않고, 상대적으로 민감하며, 파손되기 쉽다. 따라서, 가열식 마스카라 시장에는 개선의 여지가 있다.
본 발명의 주 목적은, 개인 관리 제품들을 가열하기 위한 도포기 시스템을 제공하는 것이며, 도포기 시스템은 재사용 가능한 구성요소들을 갖는다.
다른 목적은, 제품의 메말라버림을 방지하는, 개인 관리 제품들을 가열하기 위한 도포기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 예를 들어, 미국 제8,950,962호에서와 같이, 재사용 가능한 손잡이 부조립체가, 손잡이로부터 돌출된 보기 흉한 세장형 스템을 갖지 않는, 개인 관리 제품들을 가열하기 위한 도포기 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 열에 대한 반복된 노출의 결과로서 메말라버림에 대한 걱정 없이 개인 관리 제품들을 가열하는 가열식 도포기 시스템에 대한 필요성을 해결하면서, 또한, 위에서 언급된 문제점들을 해결한다. 본 발명의 일부 실시예들에서, 개인 관리 제품을 가열하기 위한, 재사용 가능한 구성요소들을 갖는 도포기 시스템은, 일회용 용기 부조립체 및 재사용 가능한 손잡이 부조립체를 포함한다. 용기 부조립체는 제품을 유지하기 위한 용기, 및 가열 요소들이 기판 상에 배치되는 하부 인쇄 회로 기판을 수납하는 도포기 헤드를 포함한다. 재사용 가능한 손잡이 부조립체는 손잡이로서 기능하며, 전자 제어 요소들을 갖는 상부 인쇄 회로 기판 및 배터리를 수납한다. 손잡이 부조립체가 용기 부조립체에 부착될 때, 2개의 회로 기판들은 전기 연결을 형성한다. 그 후, 손잡이 부조립체가 용기로부터 분리될 수 있어서, 도포기 헤드가 용기로부터 제거되고 손잡이 부조립체와 결합하게 된다. 사용 후에, 손잡이 부조립체는 용기에 재연결될 수 있어서, 도포기 헤드가 용기 내에 다시 배치될 수 있다. 제품을 다 사용하면, 손잡이 부조립체는 도포기 헤드 및 용기 둘 모두로부터 분리될 수 있다. 2개의 회로 기판들 사이의 전기 연결이 끊어지고, 손잡이 부조립체가 자신의 원래 형태로 복원된다. 손잡이 부조립체로부터 돌출되는 세장형 부재가 없기 때문에, 파손의 가능성이 제거되고 구성요소의 외관이 개선된다.
도 1은, 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1) 및 일회용 용기 부조립체(10)를 포함하는, 본 발명에 따른 가열식 도포기를 도시한다.
도 2는, 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)의 일 실시예의 분해도이다.
도 3은, 손잡이 부조립체(1)의 제1 본체 섹션(1a)을 도시한다.
도 4는, 손잡이 부조립체(1)의 제2 본체 섹션(1b)을 도시한다.
도 5는, 스템(3), 자석(4), 배터리 리드(5) 및 상부 인쇄 회로 기판(6)이 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)의 제1 본체 섹션(1a) 내에 어떻게 끼워 맞춰지는지를 도시한다.
도 6은, 상부 인쇄 회로 기판(6)이 내부에 잠금된 스템(3)을 도시한다.
도 7은, 본 발명에 따른 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)의 횡단면 입면도이다.
도 8은, 기판 자신의 원위 단부 상에 맞춤 3핀 커넥터(8)를 갖는 상부 인쇄 회로 기판(6)의 일 실시예를 도시한다.
도 9는, 도 8의 상부 인쇄 회로 기판(6)의 원위 단부의 일 측의 근접도이다.
도 10은, 도 8의 상부 인쇄 회로 기판(6)의 원위 단부의 다른 측의 근접도이다.
도 11은, 맞춤 3핀 커넥터(8)의 사시도이다.
도 12는, 맞춤 3핀 커넥터(8)가 선택적인 납땜 판(9)에 어떻게 장착될 수 있는지를 도시한다.
도 13은, 납땜 판(9)에 장착된 맞춤 3핀 커넥터(8)의 사시도이다.
도 14는, 본 발명에 따른 일회용 용기 부조립체(10)의 횡단면 입면도이다.
도 15는, 일회용 용기 부조립체(10)의 일 실시예의 분해도이다.
도 16은, 중공형 도포기 헤드(13)를 도시한다.
도 17은, 도 16의 도포기 헤드의 근위 단부의 근접도이다.
도 18은, 하부 인쇄 회로 기판(16)의 일 실시예를 도시한다.
도 19는, 중공형 도포기 헤드(13) 내로 끼워 맞춤된 하부 인쇄 회로 기판(16)을 도시한다.
도 20은, 도 19의 중공형 도포기 헤드(13) 및 하부 인쇄 회로 기판(16)의 근위 단부의 근접도이다.
도 21a 및 21b는 칼라(14) 및 금속 인서트(15)의 일 실시예의 횡단면도들이다.
도 22는, 도 21a 및 21b의 칼라(14)의 저면 평면도이다.
도 23은, 칼라(14)의 근위 단부(14c)를 통한 칼라(14)의 내부의 사시도이다.
도 24는, 중공형 도포기 헤드(13), 칼라(14), 금속 인서트(15) 및 하부 인쇄 회로 기판(16)을 포함하는 칼라-도포기 헤드 유닛(17)을 도시한다.
도 25는, 상부 인쇄 회로 기판(6)과 하부 인쇄 회로 기판(16)의 결합을 도시한다.
도 26은, 손잡이 부조립체(1)와 용기 부조립체(10)의 결합을 도시한다.
도 27은, 본 발명에 따른 완전히 조립된 가열식 도포기의 횡단면 입면도이다.
도 28은, 용기(11)로부터 분리된 후에 자성에 의해 손잡이 부조립체(1)에 부착된 중공형 도포기 헤드(13) 및 칼라(14)를 도시한다.
도 29는, 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1) 및 하나 초과의 일회용 용기 부조립체(10)를 수납하는 외부 상자(19)를 포함하는 화장/개인 관리 세트를 도시한다.
용어 정의
"휴대용 도포기"는, 도포기가 하나 이상의 주 활동들을 수행할 때 공중에 들려지고, 한 손으로, 또는 최대 양 손으로 들도록 의도되는 도포기를 의미한다. 주 활동들은 제품을 저장소로부터 도포 표면으로 전달하기 위해 도포기를 사용하는 것을 포함한다. 따라서, "휴대용"은 단지 물체를 파지할 수 있는 것 이상을 의미한다. 예를 들어, "실내 난방기"는 휴대용의 이러한 정의를 충족시키지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐, "포함"은, 요소 또는 요소들의 군이, 구체적으로 열거된 그러한 요소들에 자동적으로 제한되지 않고, 부가적인 요소들을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다는 것을 의미한다.
명세서 전체에 걸쳐, "전기 접촉"은, 전자 요소들 간에 전위차가 제공되면, 그러한 요소들 사이에 직접적인 물리적 접촉이 있거나 하나 이상의 다른 전도성 요소들이 개재되든 아니든, 그러한 요소들 사이에서 전류가 흐를 수 있다는 것을 의미한다.
실시예들 중 일부의 다양한 특징들이 이제 설명될 것이다. 특정 설명된 특징들은 다른 설명된 또는 암시된 특징들과 함께 조합하여 또는 개별적으로 사용될 수 있다. 실시예들 중 일부는 설명된 하나 이상의 특징들만을 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 휴대용 가열식 도포기 시스템의 바람직한 실시예는 도 1에 도시된다. 이는, 용기 부조립체(10)에 분리 가능하게 연결된 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)를 포함한다. 손잡이 부조립체는, 용기 부조립체의 내용물이 고갈되었을 때, 연속적인 사용을 위해 손잡이 부조립체가 새 용기 부조립체로 옮겨질 수 있다는 점에서 재사용 가능한 것으로 간주된다. 아래의 설명에서, 본 발명은 마스카라 제품 및 도포기에 관하여 설명될 것이다.
재사용 가능한 손잡이 부조립체
본 발명에 따른 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)의 분해도가 도 2에 도시된다. 손잡이 부조립체는 제1 및 제2 본체 섹션들(1a, 1b; 도 3 및 4에 더 상세히 도시됨) 및 배터리 격실(1g)을 위한 도어(1c)를 포함한다. 함께, 이 3개의 구성요소들은, 폐쇄된 근위 단부(1e) 및 개방된 원위 단부(1f)를 갖는 중공형의 세장형 손잡이(1d)를 한정한다. 도면들에서, 이러한 손잡이는 일반적으로 원통형으로 도시되지만, 원통 형상이 필수적인 것은 아니다. 손잡이는, 전형적으로 현장에서 이루어지는 바와 같이, 개인 관리 제품들의 사용자에 의해 파지되기에 충분히 크다. 예를 들어, 손잡이는, 길이가 15 mm 내지 150 mm이고 직경이 10 mm 내지 50 mm인 마스카라 도포기의 일부일 수 있다. 온-오프 제어부(1h)는 손잡이(1d)의 표면 상에 위치된다. 제어부는 전류를 차단할 수 있거나, 제어부는 단순히, 손잡이(1d) 내의 전기 스위치를 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 도면들에서, 버튼 제어부(1h)가 제1 본체 섹션(1a) 상에 위치된다. 눌려지면, 버튼 제어부는 상부 인쇄 회로 기판(PCB)(6) 상에 위치된 온-오프 스위치(6h)와 상호 작용한다. 다른 유형들의 온-오프 제어부들이 사용될 수 있다. LED 반사체(1i)의 일부는 제1 본체 섹션(1a)의 홀(1j)을 관통하고, 계속해서, 스템(3, 아래 참고)에 위치된 홀(3j)을 관통하여, 상부 PCB 상에 위치된 LED(6i) 바로 위까지 이어진다.
도 5-7을 참조하면, 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)는 또한, 스템(3), 자석(4), 및 배터리 리드(5)를 포함한다. 스템은, 근위 단부(3e) 및 원위 단부(3f)를 갖는 중공형이고 강성이며 대략 원통형인 구성요소이다. 스템은 세장형 손잡이(1d) 내부에 수납되고, 스템은 스템 내부에 배치된 상부 PCB(6)를 지지하고 보호한다. 스템에는, 제2 본체 섹션(1b) 상의 궁형 슬롯(1r) 내에 수용되는 궁형 리브(3r)뿐만 아니라, 각각 제1 본체 섹션(1a) 및 제2 본체 섹션 상에 위치된 선형 슬롯들(1s, 1t) 내에 수용되는 선형 리브들(3s, 3t)이 장착될 수 있다. 리브들 및 슬롯들의 이러한 배열은 스템을 손잡이(1d) 내에서의 이동에 대해 고정시킨다. 동일한 효과를 달성하는 다른 수단이 쉽게 자명할 수 있다. 스템은, 스템을 통해 연장되는 상부 PCB(6)를 지지하고 보호한다. 스템(3)의 일부는, 일단 상부 PCB(6)가 스템 내에 삽입되면 상부 PCB(6)를 제 위치에 유지하는 클립(3g)으로서 형성될 수 있다(도 6 참고). 손잡이 부조립체에서, 스템(3)의 원위 단부(3f)는 세장형 손잡이(1d)의 원위 단부(1f)를 향하여 있지만, 이 원위 단부(1f) 너머로 연장되지는 않는다.
배터리 리드(5)는, 손잡이(1d)의 근위 단부(1e) 근처에 고정된 코일형 부분(5a)을 갖는다. 코일형 부분은 배터리(7)의 음의 단자(7b)와 접촉한다. 직선형 다리 부분(5b)은 코일형 부분으로부터, 배터리 격실(1g)의 측을 따라, 상부 PCB(6)와 전기 접촉을 이룰 때까지 연장된다. 직선형 다리 부분의 단부는, 안정적인 전기 연결을 유지하기 위해, 상부 PCB의 측 상에 위치된 전기 접촉부(6b)를 잡는 클립(5g)으로서 형성될 수 있다.
링 자석(4)이 스템(3)의 원위 단부(3f) 위에 배치된다. 바람직하게, 링 자석은 의도하지 않은 수단에 의해 스템으로부터 미끄러질 수 없다. 이를 위해, 링 자석에는, 링 자석을 스템 상에 유지하기 위해 스템의 하나 이상의 가요성 피팅들(3a)과 협동하는 하나 이상의 노치들(4a)이 제공될 수 있다. 일단 스템, 상부 PCB(6), 배터리 리드(5) 및 자석(4)이 제1 본체 섹션(1a) 내부에 놓이면, 그 다음, 제1 본체 섹션과 제2 본체 섹션(1b)이, 스냅 피팅들, 용접 및 접착제를 포함하는 임의의 적합한 수단에 의해 부착될 수 있다. 일단 조립되면, 제1 및 제2 본체 섹션들은 분리될 필요가 없다. 도어(1c)는 배터리 격실(1g)에 위치된 하나 이상의 배터리들(7)에 대한 접근을 제공한다. 배터리들은, 이 도어를 통해, 재충전을 위해 교체되거나 제거될 수 있다. 지금까지 설명된 바와 같은, 손잡이 부조립체(1)의 횡단면도가 도 7에 도시된다.
상부 PCB(6)는 실제로, 더 큰 제어 기판 부조립체(2)의 일부이다. 도 8을 참조하면, 제어 기판 부조립체는 상부 PCB(6), 맞춤 3핀 커넥터(8) 및 선택적인 납땜 판(9)을 포함한다. 상부 PCB는 스템(3)에 수납되는 세장형 구조이다. 절취부(6g)는, 일단 상부 PCB가 스템 내에 삽입되면 상부 PCB를 제 위치에 유지하기 위해, 스템의 클립(3g)과 상호 작용할 수 있다. 절취부(6g)는 상부 PCB의 일 측 상에만 위치되기 때문에, 상부 PCB를 스템 내에 삽입하기 위한 오직 한 방향의 배향만이 존재한다. 상부 PCB 자체는, 제조 및 스템(3) 내로의 조립에 편한 임의의 형상 또는 치수들을 가질 수 있다. 상부 PCB는, 일반적인 또는 예상되는 사용 조건들 하에서 전기에 대해 비전도성인 기판(6a)을 포함한다. 적합한 기판 재료들은, 에폭시 수지, 유리 에폭시, 베이클라이트(Bakelite)(열경화성 페놀 포름알데히드 수지), 및 섬유유리를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 기판은 약 0.25 내지 5.0 mm 두께, 바람직하게, 0.5 내지 3 mm, 더 바람직하게, 0.75 내지 1.5 mm 두께일 수 있다. 기판의 일 측 또는 양 측들의 부분들은, 예를 들어, 약 35 ㎛ 두께의 구리 층으로 덮힐 수 있다.
다양한 전기 구성요소들이 상부 PCB(6)의 일 측 또는 양 측들(6p, 6q) 상에 포함되고, 이들의 목적은 완성된 가열식 도포기 시스템에서 전기의 흐름을 제어하는 것이다. 위에서 언급된 바와 같이, 온-오프 제어부(1h)는 손잡이(1d)의 표면 상에 위치될 수 있다. 제어부는 상부 PCB(6) 상에 위치된 온-오프 스위치(6h)와 상호 작용한다. 완성된 도포기 시스템에서, 이러한 온-오프 스위치는 전기 가열 회로, 및 선택적으로, 제어 회로를 교번하여 개방하고 폐쇄하는 데에 효과적이다. 유용한 온-오프 스위칭 기구의 일 예는, 티코 일렉트로닉스(Tyco Electronics)로부터의, 5 mm의 작동기 길이를 갖는 FSMJSM 시리즈 6x6 표면 실장 촉각 스위치이다. 일반적으로, 가열 회로가 폐쇄되면, 전류가 발열부(16, 아래 참고)로 흐르고, 이는 발열부를 "켜짐"으로 정의한다. 가열 회로가 개방되면, 전류는 발열부로 흐를 수 없고, 이는 발열부를 "꺼짐"으로 정의한다. 상부 PCB 상에 위치되는 다른 유형들의 전자 구성요소들은 전형적으로, 저항기들 및 커패시터들, 서미스터들, 증폭기들, MOSFET 스위치들, 전압 분배기들, 전압 비교기들, 역변환 장치들, 소음 감소 구성요소들, 발광 다이오드들(LED들), 집적 회로들 및 중앙 처리 장치들(CPU들, 6j) 등을 포함할 것이다. 유용한 CPU의 일 예는, 임의의 온도 순서에 대해 쉽게 프로그래밍될 수 있는, 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments)로부터의 혼합 신호 제어기인, 표준 MSP430G22x0 ― 마이크로 제어기 Msp430 시리즈 G(2k 플래시, 128B 램)이다.
사용자가 가열 회로를 차단하는 것에 실패하면 가열 회로를 자동적으로 차단하기 위해, 오버헤드 타이머가 포함될 수 있다. 또한, 제품이 가열된 이후에 사용자가 제품을 도포할 시간이 필요하기 때문에, 회로는, 발열부가, 미리 결정된 온도에 도달한 이후 소정 시간에 발열부를 끄도록 설계될 수 있다. 이러한 시간의 길이는 필요에 따라 선택될 수 있지만, 전형적으로 약 2 내지 5 분일 수 있다. 게다가, 채용된 복잡성의 수준에 따라, 오버헤드 타이머는, 자동적인 차단 이후에 재설정 기간을 요구할 수 있는데, 이 재설정 기간에 가열 회로는 활성화될 수 없다(즉, "켜질" 수 없다). 수 초일 수 있는 재설정 시간은 커패시터들이 방전되는 것을 허용한다. 상부 PCB(6)는 전원의 출력 전압을 유지하고 모니터링하기 위한 시스템을 더 지원할 수 있다. 예를 들어, 배터리들은 3 볼트와 같은 공칭 전압이 정격이지만, 배터리들 간에, 그리고 동일한 배터리의 사용들 간에 일부 변동성이 존재한다. 배터리가 일반적으로 공급하는 것보다 더 엄격한 전압 공차를 유지하기 위해, 필요에 따라 배터리 전압을 모니터링하고 조정하는 선택적인 시스템이 포함될 수 있다. 그러한 시스템의 하나의 이점은, 도포기 성능에서의 개선된 일관성 및 배터리 수명의 개선된 예측 가능성이다.
도 7에서, 상부 PCB(6)는, 배터리(7)가 배터리 격실(1g)에 놓일 때 배터리에 연결될 수 있다. 도 8에서, 전기 접촉부(6b)는 상부 PCB(6)의 근위 단부(6e) 근처에 위치된다. 최종 조립체에서, 배터리(7)의 음의 단자(7b)로부터의 전력이 전기 접촉부(6b)에서 상부 인쇄 회로 기판에 들어간다. 이로부터, 전력은 상부 PCB에 걸쳐, 결과적으로 상부 PCB의 원위 단부(6f)의 일 측 상에 위치된 음의 납땜 접촉부(6b')(도 9 참고)에 도달하도록 전달된다.
도 10을 참조하면, 양의 납땜 접촉부(6d')는 상부 PCB(6)의 원위 단부에, 그러나 음의 납땜 접촉부(6b')에 반대쪽 측 상에 위치된다. 이러한 양의 납땜 접촉부는, 상부 PCB의 근위 에지에 위치된 접촉부(6d)(도 8 참고)에 전기적으로 연결되는데, 접촉부(6d)는 배터리(7)의 양의 단자(7d)에 직접적으로 접촉될 수 있다.
또한, 하나 이상의 접촉부들(6c')이 상부 PCB(6)의 원위 단부(6f) 근처에 위치되는데, 이 접촉부들은 상부 PCB의 한 측 또는 양 측들 상에 위치될 수 있지만, 상부 PCB를 통해 서로 전기적으로 연결되며, 상부 PCB 상에 위치된 회로 제어 요소들에 전기적으로 연결된다.
제어 기판 부조립체(2)는, 상부 PCB(6)의 원위 단부(6f)에 부착된 맞춤 3핀 커넥터(8)를 더 포함한다. 맞춤 3핀 커넥터의 목적은, 손잡이 부조립체(1)의 상부 PCB와, 용기 부조립체(10)의 하부 PCB(16)(아래 참고) 사이에 제거 가능한 연결을 이루는 것이다. 납땜 판(9)은, 상부 인쇄 회로 기판과 납땜 판을 함께 유지하기 위해서, 그리고 또한, 상부 PCB와 3핀 커넥터 사이의 다양한 연결들을 이루기 위해서도 사용될 수 있다. 도 11-13은 맞춤 3핀 커넥터(8) 및 납땜 판(9)을 더 상세히 도시한다.
납땜 판(9)은 2개의 대향 측들(9g, 9g')을 갖는 플라스틱 베이스(9a)를 포함한다. 측(9g')은 상부 PCB(6)의 원위 단부(6f) 근처에서 상부 PCB에 연결된다. 측(9g)은 3핀 커넥터(8)에 연결된다. 납땜 판의 베이스는 3핀 커넥터의 위치결정 핀들(8e)을 수용하기 위한 2개의 홀들(9e), 및 상부 PCB의 부분들을 수용하기 위한 2개의 슬롯들(9f)을 갖는다.
납땜 판의 일 측(9g')은 납땜 접촉부들(9b', 9c', 9d')을 포함한다. 상부 PCB(6)에 조립될 때, 이러한 접촉부들은 상부 PCB의 대응하는 접촉부들(6b', 6c', 6d')(도 9-10 참고)에 인접하여 놓인다. 각각의 대응하는 쌍 사이의 납땜 덩어리가 납땜 판을 상부 PCB에 고정시켜 전기 연결들을 이룰 것이다. 납땜 판(9)의 다른 측(9g)은 납땜 접촉부들(9b, 9c, 9d)을 포함한다. 맞춤 3핀 커넥터(8)에 조립될 때, 이러한 접촉부들은 3핀 커넥터의 대응하는 리드들(8b, 8c, 8d)(도 13 참고)에 인접하여 놓인다. 각각의 대응하는 쌍 사이의 납땜 덩어리가 납땜 판을 3핀 커넥터에 고정시켜 전기 연결들을 이룰 것이다. 납땜 판의 대응하는 납땜 접촉부들(9b-9b', 9c-9c', 9d-9d')은, 일 측으로부터 다른 측으로, 납땜 판을 통과하는 채널들(9h)을 통해 서로 전기적으로 연결된다.
3핀 커넥터(도 11 참고)는 3개의 가요성의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d)을 지지하는 플라스틱 케이싱(8a)을 포함한다. 리드(8b)는 음이고, 납땜 판(9)의 납땜 접촉부(9b)로부터 전력을 수용하며, 이 전력을 발열부(16j)를 향해 전도한다. 리드(8c)는 열 센서(16e)와, 상부 인쇄 회로 기판(6) 상에 위치된 제어 요소들 간에 전력을 전도한다. 금속성 리드(8d)는 양이고, 가열 요소들 및 열 센서들(아래 참고)로부터 전력을 수용하며, 이 전력을 납땜 접촉부(9d)를 통해, 다시 상부 PCB로, 접촉부(6d) 및 양의 배터리 단자(7d)를 향해 전달한다. 케이싱(8a)은, 3핀 커넥터를 납땜 판(9) 상에 위치시키기 위한 2개의 위치결정 핀들(8e)을 특징으로 한다. 도 13은, 납땜 판(9) 상에 장착된 3핀 커넥터(8)를 도시한다.
3핀 커넥터의 3개의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d) 각각이, 도시된 바와 같이 성형됨으로써, 리드들의 위로 접힌 부분들(8b', 8c', 8d')은 제어 기판 부조립체(2)의 가장 원위의 연장부를 나타낸다. 도 7에서 명확한 바와 같이, 최종 조립체에서, 맞춤 3핀 커넥터(8)는 스템(3) 내부에 잘 그리고 손잡이(1d) 내부에 잘 위치됨으로써, 금속성 리드들(8b, 8c, 8d)의 위로 접힌 부분들(8b', 8c', 8d')은 스템의 원위 단부(3f) 너머로, 그리고 손잡이의 원위 단부(1f) 너머로도 연장되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 맞춤 3핀 커넥터의 위로 접힌 부분들은, 용기 부조립체(10)에 위치된 하부 PCB(16)(아래 참고)와의 전기 접촉을 확립할 수 있다. 또한, 맞춤 3핀 커넥터의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d)은 가요성이어서, 이 리드들은 어느 구성요소도 손상시키지 않고 하부 PCB(16)와 물리적 접촉을 유지할 수 있다.
제어 기판 부조립체(2)는 선택적으로, 가열 회로의 일부가 아닌 전기 구성요소들을 포함할 수 있다. 이는 사용자에게 다른 기능성 또는 편의를 제공할 수 있다. 예를 들어, 진동 시스템, 조명 시스템, 소리 시스템 등을 위해 전기 회로들이 제공될 수 있다.
손잡이 부조립체(1)는 일반적으로, 다음의 순서로 조립될 수 있다. 상부 PCB(6)가, 원하는 전자 요소들이 상부 PCB 상에 배치되게 제조된다. 제어 기판 부조립체(2)를 형성하기 위해, 납땜 판(9) 및 맞춤 3핀 커넥터(8)가 상부 PCB에 납땜된다. 제어 기판 부조립체가 스템(3) 내에 위치되고, 위에서 설명된 절취부(6g) 및 클립(3g) 설계를 통해 제 위치에 잠금된다. 링 자석(4)이 스템(3)의 원위 단부(3f) 위에 배치되고, 예컨대, 위에서 설명된 바와 같은 적합한 수단에 의해, 배치된 위치에 유지된다. 스템이 자석 및 제어 기판 부조립체와 함께 제1 본체 섹션(1a) 내에 삽입됨으로써, 스템의 선형 리브(3t)가 제1 본체 섹션의 선형 슬롯(1t) 내에 수용된다. 그 다음, 배터리 리드(5)의 단부 상의 클립(5g)이, 상부 PCB(6)의 일 측 상에 위치된 전기 접촉부(6b)에 체결되고, 배터리 리드의 코일형 부분(5a)이 제1 본체 섹션 내부에 위치된다. 다음에, 스템(3)의 선형 및 궁형 리브들(3s, 3r)이 제2 본체 섹션(1b)의 선형 및 궁형 슬롯들(1s, 1r) 내에 수용되도록, 제2 본체 섹션이 제1 본체 섹션(1a) 상에 위치된다. 제2 본체 섹션(1b)은 임의의 적합한 수단, 예컨대, 스냅 피팅들, 접착제 또는 용접에 의해 제1 본체 부분(1a) 상에 결합된다. 바람직하게, 부착 수단은 접착제 또는 용접과 같이 영구적이다. LED 반사체(1i)가 제1 본체 섹션(1a)의 홀(1j) 내에 삽입되고, 배터리(또는 배터리들)(7)가 배터리 격실(1g) 내에 삽입된다. 격실을 폐쇄하기 위해 도어(1c)가 위치된다. 손잡이 부조립체가 완성되어 도 26(우측)에 도시된다. 손잡이 부조립체가, 완성된 가열 회로를 포함하지 않음으로써, 배터리(7)가 배터리 격실(1g)에 위치되고 온-오프 제어부(1h)가 활성화된 경우라도, 실질적인 열은 생성되지 않을 것이라는 점이 주목될 수 있다. 규정된 방식(아래 참고)으로, 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)가 일회용 용기 부조립체(10)에 결합될 때까지, 완성된 가열 회로는 없다. 이는, 본 발명에서, 일회용 및 재사용 가능한 구성요소들이 완전히 조립되지 않으면 열이 발생될 수 없고 가열 회로에서 전력이 소모될 수 없기 때문에, 예컨대, 미국 제8,950,962호, 미국 제8,585,307호, 및 미국 제8,262,302호에서 볼 수 있는 기존의 가열 도포기들에 비해 장점이다.
일회용 용기 부조립체
용기 부조립체(10)는 손잡이 부조립체(1)에 분리 가능하게 연결된다. 본 발명에 따른 용기 부조립체는 도 14에 도시되고, 분해도는 도 15에 도시된다. 용기 부조립체는 용기(11), 중공형 도포기 헤드(13), 칼라(14), 금속 인서트(15) 및 이하에서 하부 인쇄 회로 기판 또는 하부 PCB로서 알려지는 인쇄 회로 기판(PCB)(16)을 포함한다. 와이퍼(12)는 선택적이지만 바람직하다.
용기는 마스카라 제품을 유지하기에 적합한 저장소(11a), 및 폐쇄부를 부착시키기 위한 구조를 갖는 경부(11c)를 포함한다. 폐쇄부 부착을 위한 가장 일반적인 구조는 스크류 나사산들(11b)일 수 있지만, 러그형 맞물림부들, 스냅 피팅들, 및 마찰 피팅들이 또한 생각될 수 있다. 용기(11)와 선택적인 와이퍼(12)의 상호 작용은 관련 기술분야에서 잘 알려진 유형일 수 있다. 예를 들어, 와이퍼가 용기의 경부에 놓일 수 있고, 한편으로 와이퍼의 플랜지(12e)는 경부의 최상부 상에 놓인다. 관련 기술분야에서 일반적으로 이루어지는 바와 같이, 용기 및 와이퍼는 도포기 헤드(13)를 수용하기에 적합하다. 와이퍼는 도포기 헤드로부터 과잉 제품을 제거하고, 도포기 헤드의 작업 표면(13b) 위에 제품을 균일하게 분배하는 데에 효과적이다. 저장소 내의 제품이 고갈되면, 중공형 도포기 헤드 및 하부 PCB(16)를 포함하여 전체 용기 부조립체는 폐기되도록 의도된다. 바람직하게, 일회용 용기 부조립체는 주기적으로 교체된다. 예를 들어, 4주 마다, 바람직하게 3주 마다, 더 바람직하게 2주 마다 교체된다. 대응적으로, 사용되지 않은 저장소는, 4주 이하의 매일 도포에, 바람직하게는 3주 이하의 매일 도포에, 더 바람직하게는 2주 이하의 매일 도포에 충분한 제품을 유지한다. 저장소에 제공되는 제품의 양을 제한함으로써, 저장소 내의 제품이 메말라버려서 사용 불가능해질 가능성이 더 적다. 본 발명의 일부 바람직한 실시예들에서, 다수의 용기 부조립체들(10)이, 하나의 재사용 가능한 손잡이 부조립체와 함께 판매된다.
도 16을 참조하면, 중공형 도포기 헤드(13)는, 중공형 막대(13a)로서 형성되는 경우에, 근위 단부(13c) 및 원위 단부(13d)를 갖는다. 바람직하게, 중공형 도포기 헤드는 하나의 일체형 유닛으로서 성형된다. 막대의 중공형 내부는 자체 내에 하부 PCB(16)의 일부를 수용하기에 적합하다. 하부 PCB(16)가 중공형 막대에 대한 특정 배향을 취하는 것을 보장하기 위해, 중공형 막대의 근위 단부 상에 슬롯들(13f, 13g)이 제공된다(도 17 참고). 또한, 근위 단부 근처에, 동일하지 않은 2개의 궁형 돌출부들(13h, 13i)이 존재한다. 궁형 돌출부(13h)는 궁형 돌출부(13i)보다 더 크다. 예를 들어, 더 큰 돌출부는 78 °의 각도를 대할 수 있고, 반면에 더 작은 돌출부는 68 °의 각도를 대한다. 궁형 돌출부들 아래에는 갭(13j)이 있고, 갭 아래에는 플랜지(13e)가 있다. 갭은 도 15에서 쉽게 볼 수 있다.
중공형 막대(13a)의 원위 단부(13d) 쪽에서, 중공형 막대(13a)는 작업 표면(13b)을 지지한다. "작업 표면"은, 저장소로부터 제품을 취하여 소비자에게 제품을 도포하도록 설계된, 도포기 헤드(13)의 일부를 의미한다. 작업 표면의 전형적인 형태는 강모 유형의 마스카라 브러시(도시된 바와 같음)일 수 있지만, 본 발명은 이에 제한되지는 않는다. 도포기 헤드의 작업 표면은 와이퍼(12)를 통과하여 저장소(11a) 내로 들어갈 수 있다. 저장소가 제품(P)으로 가득 차 있으면, 작업 표면은 제품에 침지되어 제품을 취할 수 있다. 플랜지(13e)는 저장소(11a) 내로의 도포기 헤드의 삽입 깊이를 제한하여, 도포기 헤드의 근위 단부(13c)가 저장소 외부에 남게 한다. 플랜지가 와이퍼(12)의 최상부 상에 놓일 때, 도포기 헤드는 저장소 내에 더 삽입될 수 없고, 바람직하게, 도포기 헤드의 원위 단부는 저장소의 바닥(11d) 근처에 있으며, 더 바람직하게는, 도포기 헤드의 원위 단부는 제품의 최대 배출을 허용하기 위해, 저장소의 바닥에 살짝 접촉한다.
도 18을 참조하면, 하부 PCB(16)는, 근위 단부(16c) 및 원위 단부(16d)를 갖는 세장형 기판(16a)을 포함한다. 발열부(16j)는 하부 PCB의 원위 단부 근처에, 일 측 또는 양 측들 상에; 바람직하게는 PCB의 양 측들 상에 위치된다. 바람직하게, 발열부는 온도 센서(16e), 예컨대, 서미스터를 포함한다. 바람직하게, 온도 센서는, 도 18에 도시된 바와 같이, 발열부의 중간 근처에 위치된다. 하부 PCB의 근위 단부는 3개의 금속성 접촉부들을 지지한다. 도 18에서, 가장 왼쪽의 접촉부(18d)는 양이고(다시 배터리(7)로 이어짐), 가장 오른쪽의 접촉부(18b)는 음이며(전력이 배터리로부터 옴), 중간 접촉부(18c)는 열 센서 정보를 전달한다. 인쇄된 전도체(16h)는 음의 접촉부와 발열부(16j) 사이에서 전력을 전달한다. 인쇄된 전도체(16i)는 센서 접촉부와 온도 센서(16e) 사이에서 전력을 전달한다. 양의 접촉부(18d)로부터 이어지는 전도체는 세장형 기판(16a)의 후면 상에 위치된다. 하부 PCB가 일회용이기 때문에, 하부 PCB는 오직 가열 요소들, 및 가열 요소들로의 그리고 가열 요소들로부터의 전기 경로만을 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 하부 PCB(16) 상에는 회로 제어 요소들이 포함되지 않는 것이 바람직하다. 바람직하게, 모든 회로 제어 요소들은 상부 PCB(6) 상에 배치된다. 하부 PCB는, 제조하고 도포기 헤드(13) 및 칼라(14) 내에 조립하기에 편한 임의의 형상 또는 치수들을 가질 수 있다. 하부 PCB는, 일반적인 또는 예상되는 사용 조건들 하에서 전기에 대해 비전도성인 기판을 포함한다. 적합한 기판 재료들은, 에폭시 수지, 유리 에폭시, 베이클라이트(열경화성 페놀 포름알데히드 수지), 및 섬유유리를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 기판은 약 0.25 내지 5.0 mm 두께, 바람직하게, 0.5 내지 3 mm, 더 바람직하게, 0.75 내지 1.5 mm 두께일 수 있다. 기판의 일 측 또는 양 측들의 부분들은, 예를 들어, 약 35 ㎛ 두께의 구리 층으로 덮힐 수 있다.
하부 PCB(16)는 중공형 도포기 헤드(13) 내에 삽입되도록 설계된다. 도 19를 참조하면, 세장형 기판(16a)이 중공형 막대(13a) 내에 완전히 삽입되면, 하부 PCB의 원위 단부(16d)는 중공형 막대의 원위 단부(13d) 근처에 있고, 세장형 기판의 발열부(16j)는 중공형 도포기 헤드의 작업 표면(13b) 바로 아래에 위치된다. 바람직하게, 발열부의 어떤 부분도 작업 표면 위의 높이에 위치되지 않는데, 이는 그러한 부분은 작업 표면을 가열하는 데에 덜 효율적일 것이기 때문이다. 도 20을 참조하면, 하부 PCB(16)가 중공형 막대 내에 완전히 삽입되면, 하부 PCB(16)의 근위 단부(16c) 상의 3개의 접촉점들(18b, 18c, 18d)은 중공형 도포기 헤드의 근위 단부(13c) 위에 연장된다.
위에서 언급된 바와 같이, 하부 PCB(16)가 중공형 도포기 헤드(13)에 대한 특정 배향을 취하는 것을 보장하기 위해, 중공형 도포기 헤드의 내부 표면 상에 슬롯들(13f, 13g)이 제공된다. 도 18을 참조하면, 하부 PCB의 근위 단부(16c)가 오른쪽(16g)으로보다 왼쪽(16f)으로 더 연장되는 것을 주목한다. 대응적으로, 하부 PCB의 근위 단부(16c)를 오직 한 배향으로만 수용하기 위해, 슬롯(13f)이 더 넓고, 슬롯(13g)은 더 협소하다(도 17 참고). 이는, 하부 PCB가 중공형 도포기 헤드 내에 정확히 한 배향으로만 완전히 삽입될 수 있다는 것을 보장한다. 도 19 및 20은, 중공형 도포기 헤드(13) 내에 완전히 삽입된 하부 PCB(16)를 도시한다. 도포기 헤드의 근위 단부 근처의 부가적인 특징부들은, 도포기 헤드를 칼라(14)에 부착시키도록 설계된다.
도 19를 참조하면, 일반적으로, 발열부(16j)와 중공형 막대(13a)의 원위 단부(13d)의 내부 표면 사이의 공기 갭들은 작업 표면(13b)으로의 열 전달의 효율을 감소시킨다. 그러므로, 가능한 적은 공기 갭들이 있는 것이 바람직하다. 이는, 도포기 헤드를 통해, 내부로부터, 밖으로 나가는 열 전달의 효율을 개선할 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 발열부(16j)는 점성의 열 전달 재료에 침지된다. 바람직하게, 다량의 점성의 열 전달 재료(도 27에서 M으로 표기됨)가 중공형 도포기 헤드(13)의 원위 단부(13d) 내에 삽입됨으로써, 하부 PCB(16)의 원위 단부(16d)가 중공형 도포기 헤드 내에 삽입될 때 점성의 열 전달 재료가 발열부 위로 유동하여 모든 공기 갭들을 효과적으로 채운다. 조립 시의 어려움들을 방지하기 위해, 중공형 도포기 헤드 내로 삽입되는 열 전달 재료의 양은 반드시 제어되어야 하지만, 전형적으로, 작업 표면(13b)의 높이의 약 절반일 것이다.
시간과 열에 의해, 열 전달 재료는 발열부 위에 경화될 수 있거나 경화되지 않을 수 있다. 유용한 열 전달 재료들의 예들은 하나 이상의 열 전도성 접착제들, 하나 이상의 열 전도성 에폭시들 또는 이들의 조합을 포함한다. 열 전도성 접착제의 예는 다우 코닝®(Dow Corning®) 1-4173(처리된 산화 알루미늄 및 디메틸, 메틸하이드로젠 실록산; 열 전도도 = 1.9 W/mㆍK; 쇼어 경도 92A)이다. 열 전도성 캡슐화 에폭시의 예는 832TC(온타리오, 벌링턴의 엠지 케미칼스(MG Chemicals)로부터 입수 가능; 열 전도도 = 0.682 W/mㆍK; 쇼어 경도 82D)이다. 본 발명의 하나의 작업 실시예에서, 0.1 ± 0.005 그램의 832TC가 중공형 막대(13a)의 원위 단부(13d) 내에 삽입된다. 열 전달 재료의 경우, 더 낮은 열 전도도에 비해 더 높은 열 전도도가 바람직하다.
바람직한 실시예에서, 칼라(14)는 중공형 원통으로서 도시된다(도 21a, 21b 참고). 칼라는, 개방된 근위 단부(14c) 및 개방된 원위 단부(14d)를 포함하는 수직 벽(14a)을 갖는다. 바람직하게, 칼라(14)의 원위 단부(14d) 근처의 벽의 외경은 용기(11, 도 13 및/또는 24 참고)의 견부(11e)의 외경보다 약간 더 작다. 금속 인서트(15)는 칼라의 근위 단부 근처에, 칼라 내부 상에 유지된다. 금속 인서트는 칼라가 성형된 후에 칼라에 위치될 수 있거나, 금속 인서트는 칼라에 오버몰딩될 수 있으며, 오버몰딩 이후 칼라에 더 잘 유지되기 위해 둘레 함몰부(15a)를 가질 수 있다. 이 금속 인서트는, 스템(3)의 원위 단부(3f) 위에 배치된 링 자석(4)과 협동하도록 위치된다.
칼라(14)는, 마음대로, 용기(11)의 경부(11c)에 부착될 수 있고 경부로부터 분리될 수 있다. 이로써, 칼라의 원위 단부(14d)는, 용기(11)의 구조와 협동하도록 설계된 상보적 구조를 갖는다. 폐쇄부 부착을 위한 가장 일반적인 구조는 스크류 나사산들일 수 있지만, 러그형 맞물림부들, 스냅 피팅들, 및 마찰 피팅들이 또한 생각될 수 있다. 도시된 바와 같이, 스크류 나사산들(14b)은 경부(11c)의 스크류 나사산들(11b)과 협동하도록 설계되고, 칼라의 원위 단부의 더 근처에 위치되어서, 칼라는, 마음대로, 용기에 부착될 수 있거나 용기로부터 분리될 수 있다.
위에서 논의된 바와 같이, 하부 PCB(16)가 일단 도포기 헤드(13)에 위치되면, 그 다음, 도포기 헤드의 근위 단부(13c)가 칼라(14) 내에 삽입된다. 칼라는, 3개의 금속성 접촉부들(18b, 18c, 18d)이 도포기 헤드 위로 돌출된 도포기 헤드의 근위 단부(13c)를, 중공형 도포기 헤드가 칼라에 대한 특정 배향을 취하는 것을 보장하는 방식으로 수용하도록 설계된다. 다음 내용은 도포기 헤드를 칼라에 유지하기 위한 일 유형의 구조를 설명한다. 다른 수단이 가능할 것이다. 칼라(14)의 나사산들(14b) 위에는, 2개의 궁형 돌출부들(14h', 14i')이 형성되는 랜드 영역(14e)이 있다. 이러한 돌출부들은, 도포기 헤드(13)의 2개의 궁형 돌출부들(13h, 13i)에 대응하는 2개의 궁형 공간들(14h, 14i; 도 22 참고)을 한정한다. 즉, 궁형 공간(14h)은 궁형 공간(14i)보다 더 크다. 궁형 돌출부(13h)는 궁형 공간(14h) 내에 끼워 맞춤될 수 있지만, 오직 궁형 돌출부(13i)만을 수용하도록 설계된 궁형 공간(14i) 내에는 끼워 맞춤될 수 없다. 이는, 도포기 헤드 및 칼라가 오직 하나의 상대 배향만을 가질 수 있는 것을 보장한다. 도포기 헤드(13)의 근위 단부(13c)는, 도포기 헤드의 궁형 돌출부들(13h, 13i)이, 각각, 칼라의 궁형 공간들(14h, 14i)에 진입하도록, 칼라 내에 삽입된다. 도포기 헤드는, 도포기 헤드의 플랜지(13e)가 칼라의 랜드 영역(14e)과 접촉할 때까지 삽입된다. 이 때, 도포기 헤드의 갭(13j)은 칼라의 궁형 돌출부들(14h', 14i')과 정렬된다. 칼라에 대해 도포기 헤드를 1/4 비틀면, 칼라의 궁형 돌출부들이 도포기 헤드의 궁형 돌출부들(13h, 13i)과 플랜지(13e) 사이에 놓이게 된다. 이 과정에서, 도포기 헤드의 각각의 궁형 돌출부(13h, 13i)는, 도포기 헤드와 칼라의 우발적인 분리를 억제하는 잠금 범프(14f, 14g) 위를 지나가도록 만들어진다. 이러한 구성에서, 중공형 도포기 헤드(13)의 근위 단부(13c)는 중공형 칼라(14)에 유지됨으로써, 도포기 헤드는 칼라에 매달려 있고, 도포기 헤드(13), 칼라(14), 금속 인서트(15) 및 하부 PCB(16)는 실질적으로 하나의 유닛이다. 이 유닛, 즉, 칼라-도포기 헤드 유닛(17, 도 24 참고)은, 마음대로, 용기(11) 상에 나사 결합될 수 있고 용기로부터 나사 결합 해제될 수 있다. 하부 PCB(16)의 금속 접촉부들(18b, 18c, 18d)은 칼라 내에 놓이는데, 즉, 이들은 중공형 도포기 헤드(13)의 근위 단부(13c) 위에 연장되지만, 칼라(14)의 근위 단부(14c) 위에 돌출되지는 않는다. 도포기 헤드, 칼라 및 하부 PCB는 오직 하나의 구성만으로 조립되도록 제한된다. 이러한 제한은, 맞춤 3핀 커넥터(8)의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d)을 통한, 하부 PCB와 상부 PCB(6) 사이의 전기 접촉을 용이하게 할 것이다.
위에서 설명된 바와 같이 조립될 때, 칼라(14), 도포기 헤드(13) 및 용기(11)의 경부(11c)는 저장소(11a)를 주변 환경으로부터 밀봉하도록 협동한다. 칼라의 랜드 영역(14e)은, 칼라의 원위 단부(14d)가 용기(11)의 견부(11e)와 접촉하기 전에, 도포기 헤드의 플랜지(13e)가 와이퍼(12)의 플랜지(12e)를 누르도록 위치된다. 이는, 도포기 헤드의 플랜지와 와이퍼의 플랜지(12e) 사이의 밀착 밀봉을 허용할 것이다. 바람직하게, 밀봉은 유밀이다. "유밀"은, 2개의 밀봉 표면들 사이에서 제품이 누설되는 것을 방지하기에 충분히 밀착된 밀봉을 의미한다. 도포기 헤드 및 칼라는 중공형이고, 이들의 내부들이 주변 대기에 노출되어 있음을 상기한다. 도포기 헤드가, 충분한 증기 불침투성 재료로 만들어진 경우, 도포기 헤드의 플랜지 사이의 밀착 밀봉은 저장소(11a)의 내용물을 물의 전달로 인한 손실들로부터 보호할 것이다. 그러나, 도포기 헤드의 벽들을 통한 물 손실이 문제라면, 제품을 보존하는 다른 수단이 취해져야 한다. 예를 들어, 물의 전달이 문제라면, 칼라-도포기 헤드 유닛은 유통 및 판매 동안 용기로부터 분리된 상태로 유지될 수 있다. 이 경우, 통상의 스크류 캡이 용기 상에 제공될 수 있다. 구입시, 소비자는, 도 14의 구성을 이루기 위해, 통상의 스크류 캡을 용기로부터 제거하고, 칼라-도포기 헤드 유닛을 용기 상에 나사 결합시킬 수 있다.
용기 부조립체(10)는 일반적으로, 다음의 순서로 조립될 수 있다. 하부 PCB(16)가, 원하는 배치의 가열 요소들을 갖고 제조된다. 성형된 중공형 도포기 헤드(13)는 다량의 열 전달 재료(M)로 채워지고, 하부 PCB는 중공형 도포기 헤드 내에 삽입되어, 특정 배향으로 정합된다. 칼라(14)가, 칼라의 근위 단부(14c) 근처에 금속 인서트(15)가 부착되게 제조된다. 도포기 헤드의 근위 단부(13c)는, 도포기 헤드의 궁형 돌출부들(13h, 13i)이, 각각, 칼라(14)의 궁형 공간들(14h, 14i)에 진입하도록, 칼라 내에 삽입되고, 칼라에 대해 도포기 헤드를 1/4 비틀면, 2개의 구성요소들이 칼라-도포기 헤드 유닛(17)으로 결합된다. 용기(11)의 저장소(11a)는 제품(P)으로 채워진다. 와이퍼(12)가 용기의 경부(11c)에 위치된다. 도포기 헤드(13)가 저장소 내에 삽입되어, 제품에 침지되고, 칼라(14)는 용기(11) 상에 하방으로 나사 결합된다.
완전한 조립체
하부 인쇄 회로 기판(16), 3개의 금속성 접촉부들(18b, 18c, 18d), 및 발열부(16j)는 폐쇄 전기 회로를 형성하지 않는다. 남은 것은, 하부 인쇄 회로 기판(16)의 3개의 금속 접촉부들(18b, 18c, 18d)과 상부 인쇄 회로 기판(6)의 3개의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d) 사이에 전기 연결을 확립하도록, 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)를 일회용 용기 부조립체(10)에 단단히 연결시키는 것이다. 가열 회로를 완성하기 위해, 하부 PCB의 3개의 금속 접촉부들은 맞춤 3핀 커넥터(8)의 금속성 리드들에(음은 음에, 센서 접촉부는 센서 접촉부에, 양은 양에) 정확히 짝맞춤되어야 한다. 이는 도 25에 개념적으로 도시된다.
도 26의 실시예에서, 용기 부조립체(10)의 중공형 칼라(14)는, 손잡이 부조립체(1)의 스템(3)과 제1 본체 섹션(1a) 사이에서의 미끄러짐에 의해 손잡이(1d) 내에 삽입될 수 있다. 스템의 원위 단부(3f)는 칼라 내로 미끄러질 수 있어야 한다. 이를 용이하게 하기 위해, 도 6의 스템(3)의 원위 단부는 하나의 길이방향 슬롯(3m)을 갖는다. 도 23의 칼라(14)는 하나의 길이방향 안내 부재(14m)를 갖는다. 슬롯 내에서 미끄러지도록 길이방향 안내 부재가 정렬될 때, 스템은 오직, 칼라 내로 미끄러질 수만 있다. 이는, 하부 PCB의 금속 접촉부들(18b, 18c, 18d)과 맞춤 3핀 커넥터(8)의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d)의 임의의 오정렬을 방지한다. 또한, 일단 길이방향 부재가 슬롯에 있으면, 손잡이 부조립체에 대해 칼라를 회전시키는 것이 불가능한데, 그러한 회전이 가능했다면 리드들 및 접촉부들을 손상시킬 수 있다. 슬롯(3m) 및 안내 부재(14m)는 사용자가 쉽게 볼 수 없으므로, 칼라(14) 및 제1 본체 섹션(1a)에는, 사용자가 안내 부재를 슬롯 내에 삽입하는 것을 돕기 위해 표시(14k, 1k, 각각)가 제공될 수 있다(도 26 참고).
손잡이 부조립체와 칼라가 가까워질 때, 금속 인서트(15)에 대한 링 자석(4)의 자기 인력이 이러한 2개의 부분들을 분리 가능한 방식으로 함께 결합시킨다. 인력은, 칼라-도포기 헤드 유닛을 핸들 부조립체에 고정시키기에 충분히 강하며, 이는, 손잡이가 용기(10)에 대해 회전된다면, 칼라가 용기로부터 나사 결합이 해제될 것이고, 도포기 헤드는 손잡이 부조립체에 의해 저장소로부터 들어 올려질 수 있다는 것을 의미한다.
금속 인서트(15)에 대한 링 자석(4)의 유지력은 바람직하게 약 4-9 뉴튼이다. 잠재적으로 유용한 자석들의 예들은, 비용 효과적인 경질 페라이트 자석들; 금속성 영구 자석들인 AlNiCo(알루미늄-니켈-코발트) 자석들; 금속성 희토류 영구 자석들인 SmCo(사마륨-코발트) 자석들을 포함한다. 하나의 바람직한 자석은 N45의 자석 등급, 약 12 mm 미만의 바람직한 내경, 약 15 mm 미만의 바람직한 외경 및 약 10 mm 미만의 바람직한 높이를 갖는 NdFeB(네오디뮴-철-붕소)의 링이다. 물론, 패키징 설계에 따라 이러한 치수들은 조정될 수 있다. N45는, 최대 에너지적(BH최대)이 43 내지 46 MGOe(메가가우스-에르스텟; 1 MGOe는 대략 7957.74715 J/m3와 동일) 범위인 표준 네오디뮴-철-붕소 등급이다. 잠재적으로 유용한 자석들은, 약 10 내지 약 100 MGOe, 바람직하게는 약 25 내지 약 75 MGOe, 더 바람직하게는 약 40 내지 약 50 MGOe 범위의 최대 에너지적을 가질 수 있다. 바람직하게, 링 자석(4)은 축방향 자화를 가질 것이다.
칼라(14) 및 제1 본체 섹션(1a)은 바람직하게, 금속성 리드들(8b, 8c 8d)이, 각각, 금속 접촉부들(18b, 18c, 18d)과 확실하게 접촉하는 것을 보장하기 위해, 손잡이 및 용기 부조립체들의 조립을 안내하는 표시(14k, 1k, 각각; 도 26 참고)를 포함할 수 있다. 칼라가 손잡이 부조립체(1) 내에 완전히 삽입되면, 하부 PCB의 금속 접촉부들(18b, 18c, 18d)은 맞춤 3핀 커넥터의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d)과 확실한 전기 접촉을 이룬다. 완전한 가열 및 제어 회로들을 형성하기 위해, 상부 PCB(6)와 하부 PCB(16)가 전기적으로 결합된다. 손잡이 부조립체 혼자만으로는, 또는 용기 부조립체 혼자만으로는 완전한 가열 회로를 포함하지 않는데, 이는, 어느쪽 부조립체도 다른쪽 부조립체 없이는 열을 발생시킬 수 없다는 것을 의미한다. 완전한 가열 회로는, 하부 PCB의 금속 접촉부들(18b, 18c, 18d)이 맞춤 3핀 커넥터의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d)과 확실한 전기 접촉을 이룰 때까지, 존재하지 않는다. 이는, 본 발명에서, 일회용 및 재사용 가능한 구성요소들이 완전히 조립되지 않으면 열이 발생될 수 없고 가열 회로에서 전력이 소모될 수 없기 때문에, 예컨대, 미국 제8,950,962호, 미국 제8,585,307호, 및 미국 제8,262,302호에서 볼 수 있는 기존의 가열 도포기들에 비해 장점이다.
손잡이 및 용기 부조립체들이 결합되고 있을 때, 손잡이 부조립체의 원위 단부(1f)는 용기(11)의 견부(11e)에 가깝게 접근한다. 바람직하게, 손잡이 부조립체의 원위 단부 및 견부가, 동일한 외경을 가짐으로써, 결합될 때, 완전한 도포기 시스템의 윤곽은, 도 1에 도시된 바와 같이, 그 높이에 걸쳐 매끄럽게 이어진다.
소비자 작동
도 27을 참조하면, 일단 용기 부조립체(10)와 손잡이 부조립체(1)가 서로 삽입되면, 손잡이 부조립체의 링 자석(4)이 칼라(14)의 금속 인서트(15)에 인력을 가한다. 회전이 계속되는 한, 스템(3)의 길이방향 슬롯(3m)과 칼라(14)의 길이방향 안내 부재(14m) 사이의 상호 작용 때문에/때문이거나 자기 인력 때문에, 손잡이 부조립체 및 칼라-도포기 헤드 유닛은 하나로서 이동한다. 따라서, 소비자가 용기(11)에 대해 손잡이 부조립체(1)를 시계 반대 방향으로 회전시키면, 칼라-도포기 헤드 유닛(17)은 용기로부터 나사 결합이 해제될 것이다. 링 자석과 금속 인서트 사이의 자기 인력은, 도 28에 도시된 바와 같이, 손잡이 부조립체에 견고히 부착된 칼라-도포기 헤드 유닛을 유지하기에 충분히 강하다. 이 때, 소비자는, 봉 유형의 도포기의 일반적인 방식으로, 제품을 저장소(11a)로부터 목표 표면, 예컨대, 속눈썹들에 전달할 수 있다. 소비자가 제품을 도포하는 것을 마치면, 도포기 헤드는 저장소로 복귀될 수 있고, 칼라는 다음 사용 때까지 용기 상에 하방으로 나사 결합될 수 있다. 용기의 내용물이 고갈되면, 칼라-도포기 헤드 유닛(17)이 용기 상에 하방으로 나사 결합되고, 손잡이 부조립체(1)와 용기 부조립체(10)는 길이방향으로 잡아당겨 분리되어, 자기 인력을 극복한다. 소비자는 빈 용기 부조립체를 폐기하고, 새 용기 부조립체로 대체한다. 따라서, 손잡이 부조립체(1)는 여러 번 재사용될 수 있다. 도포기 시스템의 수명 내내, 민감한 회로 보드 기판들(6a, 16a) 및 기판들 상에 장착된 구성요소들은 그들의 각각의 부조립체들 내부에서 보호되며, 이는, 파손의 가능성을 제거하고 가열식 도포기 시스템의 전체 외관을 개선한다.
바람직한 유형들의 가열 요소들
발열부(16j)의 바람직한 실시예는, 전자적으로, 직렬, 병렬, 또는 이들의 임의의 조합으로 배열되고, 물리적으로, 하부 PCB(16)의 양 측에 하나씩 2열로 배치된 개별 고정값 저항성 가열 요소들(16b)의 뱅크이다. 가열 요소들의 개수 및 가열 요소들의 정격 저항은, 가열 회로의 열 발생 요건들에 의해 부분적으로 지배된다. 일 실시예에서, 5 옴의 41개의 개별 저항성 가열 요소들이, 20개는 PCB의 일 측 상에 그리고 21개는 다른 측 상에 균일하게 이격된다. 다른 실시예에서, 23개의 6 옴 저항기들이, 11개는 PCB의 일 측 상에 그리고 12개는 다른 측 상에 사용된다. 또 다른 실시예에서, 41개의 3 옴 저항기들이, 20개는 일 측 상에 그리고 21개는 다른 측 상에 사용된다. 하나 더 적은 저항기를 갖는 측은 서미스터를 위한 공간을 남겨둔다. 전형적으로, 본 발명에 따른 가열된 제품을 샘플링하기 위한 시스템은, 1 내지 100 옴의 정격 저항을 갖는 10 내지 60개의 개개의 저항성 가열 요소들(16b)을 사용할 수 있다. 그러나, 이러한 범위들은 상황 요구들에 따라 초과될 수 있다. 본 발명의 하나의 작업 실시예에서, 병렬로, 18개는 일 측 상에 그리고 17개는 다른 측 상에 배열된 35개의 75 옴 저항기들을 이용하여 훌륭한 결과들이 달성된다. 등가 저항은 약 2.14 옴이다. 가열 회로에서의 전압이 2.7 볼트(공칭 3.0 볼트 배터리 및 제어 회로에서의 일부 전압 강하)이면, 가열 회로에 의해 소모되는 전력은 약 3.4 와트이다. 전형적으로, 모든 가열 요소들의 전체(등가) 저항은 1 내지 10 옴의 범위일 수 있다. 그러나, 이 범위는 상황 요구들에 따라 초과될 수 있다.
하나의 바람직한 유형의 저항성 가열 요소(16b)는 금속 산화물 후막 저항기이다. 이들은 하나 초과의 형태로 이용 가능하다. 하나의 바람직한 형태는, 고성능 후막 칩 저항기이고, 이는 고체 세라믹 기판 상에 놓여진 후막 저항기이고, 표면 실장 및 보호 코팅들을 위한 전기 접촉부들이 제공된다. 전형적으로 칩 저항기들은 알려진 방법들에 의해 PCB에 부착될 수 있다. 기하학적으로, 각각의 칩은 대략 고체 직사각형일 수 있다. 그러한 가열 요소들은 다양한 크기들로 상업적으로 이용 가능하다. 예를 들어, 코아 스피어 일렉트로닉스 인코포레이티드(KOA Speer Electronics, Inc.)(브래드퍼드, 펜실베니아)는 범용 후막 칩 저항기들을 제공하고, 이들의 가장 큰 치수는 약 0.5 mm 이하이다. 가장 큰 치수가 약 2.0 mm 이하, 더 양호하게는 일 실시예에서 1.0 mm 이하, 더욱 더 양호하게는 다른 실시예에서 0.5 m 이하인 저항기들을 사용함으로써, 저항기들은 하부 PCB(16)의 원위 단부를 따라 용이하게 배열될 수 있다. 기타 유용한 공급 업체들은 티이 커넥티비티(TE Connectivity)(버윈, 펜실베니아), 파나소닉(Panasonic) 및 로옴(Rohm)을 포함한다.
상이한 형태의 금속 산화물 후막 저항기(도시되지 않음)가, 실크 스크린된 퇴적물로서 이용 가능하다. 칩 저항기와 같은 하우징 없이, 금속 산화물 막은, 인쇄 기법들을 사용하여 인쇄 회로 기판 상에 직접 퇴적된다. 이는, 제조 관점에서, 칩 저항기들을 용접하는 것보다 더 효율적이고 유연하다. 금속 산화물 막은 하나의 연속적 가열 요소로서 PCB 상에 퇴적될 수 있거나, 개개의 점들로서 인쇄될 수 있다. 다양한 금속 산화물들이 후막 저항기 제조에 사용될 수 있다. 하나의 바람직한 재료는 산화루테늄(RuO2)이다. 개개의 점들은 약 2.0 mm 이하, 더 바람직하게 1.0 mm 이하, 가장 바람직하게 0.5 mm 이하만큼 작게 인쇄될 수 있고, 점들의 두께는 변할 수 있다. 실제로, 점들의 크기를 제어함으로써, 각각의 점의 저항을 변경시킬 수 있다. 또한, 후막 저항기의 저항은 또한, 칩 저항기 형태이든 실크 스크린된 형태이든, 금속 산화물 막의 첨가물들에 의해 제어될 수 있다. 전형적으로, 본원에 설명된 유형의 실크 스크린된 금속 산화물 점들 및 칩 저항기들은 1 내지 10 옴의 정격 저항을 가질 수 있다.
가열 및 제어 회로들의 일부 바람직한 특징들
칼라가 손잡이 부조립체(1) 내에 완전히 삽입되면, 온-오프 제어부(1h)를 작동시키는 것이 온-오프 스위치(6h)를 활성화시킨다. 스위치가 켜짐 위치에 있을 때, 가열 회로가 폐쇄되고, 전기가 배터리(7)로부터 CPU(6j)로, 발열부(16i)로, 그리고 LED 표시등(6i)으로 흐른다. LED는, 도포기가 가열 중이라는 것을 사용자에게 신호를 보내기 위해, 제1 본체 섹션(1a)의 홀(1j)을 통해 빛을 비춘다. LED는, 도포기가 특정 온도 미만인 동안에 하나의 상태, 및 도포기가 특정 온도이거나 그 온도를 초과했을 때 상이한 상태를 가질 수 있다. 예를 들어, LED는 도포기가 특정 온도(예를 들어, 40 ℃ 또는 45 ° 또는 50 ℃) 미만인 동안에 깜빡일 수 있다. 이 조건은 특정 기간 동안 지속될 것이고, 예를 들어, 사용자는 30-60 초 동안 LED가 깜빡이는 것을 멈추는 것을 기다릴 수 있다. 그 후에, LED는, 도포기가 특정 온도이거나 그 온도를 초과했을 때 빛을 비추는 상태로 유지될 수 있고, 그 다음, 도포기가 특정 온도 미만일 때 다시 깜빡일 수 있다. 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에서, LED 표시등은 서미스터가 50 ℃의 주변 온도(도포기 헤드 내부의 온도)를 감지할 때까지 깜빡인다. 그 후에, 계속하는 것이 허용되면, LED는 켜진 상태로 유지될 것이고, 도포기 헤드는 서미스터가 75 ℃의 온도를 감지할 때 ― 이 때, 가열 회로가 꺼질 것이다 ― 까지 가열될 것이다. LED는, 온도가 50 ℃ 미만일 때까지, 또는 전력이 꺼질 때까지, 켜진 상태로 유지될 것이다. 바람직한 LED는, 킹브라이트(Kingbright) KP-3216SURCK로부터의 20 mA 1.9 V 사양의 레드 LED 1206이다.
제품이 가열된 이후에 사용자가 제품을 도포할 시간이 필요하기 때문에, 회로는, 발열부가, 미리 결정된 온도에 도달한 이후 소정 시간에 발열부를 끄도록 설계될 수 있다. 이러한 시간의 길이는 필요에 따라 선택될 수 있지만, 전형적으로 약 2 내지 5 분일 수 있다. 게다가, 채용된 복잡성의 수준에 따라, 오버헤드 타이머, 예컨대, 커패시터 기반 오버헤드 타이머는, 자동적인 차단 이후에 재설정 기간을 요구할 수 있는데, 이 재설정 기간에 가열 요소들은 활성화될 수 없다(즉, "켜질" 수 없다). 수 초일 수 있는 재설정 시간은 커패시터들이 방전되는 것을 허용한다.
가열식 마스카라 도포기 시스템은 바람직하게, 출력 온도를 능동적으로 측정하고 원하는 온도를 충족시키기 위해 스스로 조정하는 시스템을 포함한다. 그러한 시스템으로, 가열 회로는, 과열에 대한 염려 없이, 원하는 온도를 유지하면서, 연장된 기간 동안 유지될 수 있다. 또한, 자동 차단 기능의 사용을 통해, 그리고 가열 요소들의 온도의 모니터링을 통해, 전력 사용량이 현저히 감소된다. 이런 점에서, 본 발명은 상업적으로 실현 가능하고, 부분적으로 일회용이며, 여전히 효율적인 가열식 마스카라 시스템을 제공할 수 있다.
가열식 마스카라 도포기는 전원의 출력 전압을 모니터링하고 유지하기 위한 시스템을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 배터리들은 3 볼트와 같은 공칭 전압이 정격이지만, 배터리들 간에, 그리고 동일한 배터리의 사용들 간에 일부 변동성이 존재한다. 배터리가 일반적으로 공급하는 것보다 더 엄격한 전압 공차를 유지하기 위해, 필요에 따라 배터리 전압을 모니터링하고 조정하는 선택적인 시스템이 포함될 수 있다. 그러한 시스템의 하나의 이점은, 도포기 성능에서의 개선된 일관성 및 배터리 수명의 개선된 예측 가능성이다. 가열 회로가 활성화될(또는 "켜질") 때마다, 본원에 설명된 바와 같이, 하나 이상의 배터리들(7)이, 제품의 온도를 상승시키기에 충분한 에너지를 제공할 수 있는 것이 바람직하다. 배터리가, 정의된 성능 수준들을 달성하는 데에 필요한 전력을 전달할 수 있는 한, 많은 유형들의 배터리가 사용될 수 있다. 배터리 유형들의 예들은: 아연-탄소(또는 표준 탄소), 알칼리, 리튬, 니켈-카드뮴(재충전 가능), 니켈-금속 수소화물(재충전 가능), 리튬-이온, 아연-공기, 아연-수은 산화물 및 은-아연 화학물질들을 포함한다. 손전등들 및 연기 감지기들에 사용되는 것과 같은 일반 가정용 배터리들은 소형 휴대용 디바이스들에서 흔히 발견된다. 이들은 전형적으로, AA, AAA, C, D 및 9 볼트 배터리들로 알려진 것들을 포함한다. 적절할 수 있는 다른 배터리들은 보청기들 및 손목 시계들에서 흔히 발견되는 것들이다. 게다가, 배터리가, 일반 가정용 폐기물 스트림에 폐기 가능한 것이 바람직하다. 그러므로, 법적으로 일반 가정용 폐기물 스트림으로부터 분리되어야 하는 배터리들(예컨대, 수은을 포함하는 배터리들)은 덜 바람직하다. 선택적으로, 배터리는 재충전 가능할 수 있다. 재충전을 위해, 배터리들은 배터리 격실(1g)로부터 제거되어, 배터리 재충전 디바이스에서 재충전될 수 있다. 대안적으로, 적절한 회로 요소들(즉, 외부 접촉부들, 내부 회로)이 손잡이 부조립체(1)의 일부로서 제공되는 동시에, 손잡이 부조립체는 충전 베이스에 안착되도록 설계될 수 있다. 대안적으로, 도포기 시스템은, 배터리의 유무에 관계없이, 적절한 회로 요소들(즉, 플러그가 있는 코드, 내부 회로)이 손잡이 부조립체의 일부로서 제공되어, 주전원으로부터 전력을 공급받을 수 있다.
본 발명에 따른 가열식 도포기 시스템과 함께 사용하기 위한 제품들
본 발명자들은 마스카라 제품들 및 도포기들과 관련하여 본 발명의 원리들을 설명하였지만, 본 발명은 연장된 도포기를 이용하여 도포되는 임의의 제품에 적용 가능하다. 바람직하게, 제품(P)과 도포기 헤드(13)의 작업 표면(13b)은 이들의 의도된 목적을 위해 서로 맞춰진다. 예를 들어, 제품이 마스카라인 경우, 도포기 헤드는 바람직하게, 이격된 강모들을 갖는 브러시 및/또는 빗과 같은, 마스카라 도포에 사용되는 것으로 알려진 유형이다. 성형된 마스카라 브러시에 바람직한 재료의 일 유형은, 47-55 쇼어 D의 바람직한 경도를 갖는, 듀퐁 드 느무르(DuPont de Nemours)의 하이트렐®(Hytrel®)이다. 또는, 예를 들어, 제품이 얼굴 크림이면, 도포기 헤드의 작업 표면은, 얼굴의 부분들에 제품을 전달하도록 윤곽이 잡힌 연장되고 매끄러운 표면을 포함할 수 있다.
본 발명으로부터 이익을 향유할 수 있는 제품 유형들의 비-포괄적 목록은: 미적 이유들(즉, 면도 크림)을 위해 가열되는 제품들; 성분을 활성화시키기 위해 가열되는 것들; 제품의 유변성을 변경시키기 위해 가열되는 것들; 제품을 멸균하기 위해 가열되는 것들; 예를 들어, 젤라틴 캡슐을 용융시킴으로써, 캡슐화된 성분을 방출시키기 위해 가열되는 것들을 포함한다. 특히 바람직한 제품들은 속눈썹 제품들, 예컨대, 마스카라이다. 제품의 형태들은, 화장품 및 개인 관리 분야들에서 사용되는 것으로 알려진 유형들의 휴대용 도포기를 이용하여 도포될 수 있는, 혼합물, 현탁액, 유화액, 분산액, 콜로이드, 크림, 로션, 세럼, 젤, 액체, 페이스트, 분말 또는 임의의 제품을 포함한다. 특히 바람직한 제품들은, 가열에 의해 일시적으로 변경되는 일부 구조적 또는 동적 특성을 갖는 것에 의해 활용될 수 있는 것들이다. 예를 들어, 가열은 마스카라 제품의 점도를 일시적으로 감소시켜 도포성을 개선하고 도포를 더 용이하게 하는 반면, 냉각 후, 마스카라의 점도는 예열 수준에 근접하게 복귀될 수 있다.
일반적으로, 재료가 가열될 때, 온도의 변화는 재료의 열용량에 반비례하여 변화한다. 그러므로, 저장소(1)에 함유된 제품을 가열하는 데에 요구되는 시간 및 에너지를 고려하면, 더 적은 열용량을 갖는 제품들이, 더 큰 열용량을 갖는 제품들보다 더 효율적이라고 생각될 수 있다. 화장품 액체들 중에서, 물은 더 높은 열용량 중 하나를 갖는다. 그러므로, 일반적으로, 다른 모든 것은 동일하고 물을 덜 갖는 개인 관리 조성물은, 물을 더 많이 갖는 것보다 더 효율적으로 가열될 수 있다. 그러면, 일부 응용들의 경우, 50 % 미만의 물, 더 바람직하게 25 % 미만의 물, 더 바람직하게 10 % 미만의 물을 갖는 제품, 가장 바람직하게 무수 제품을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 물론, 모든 유형의 제품이 무수 제품 또는 적은 물을 갖는 제품으로 구현될 수 있는 것은 아니며, 50 % 이상의 물을 갖는 개인 관리 조성물들이 여전히, 본 발명에 따른 시스템에서 사용하기에 적합할 수 있다.
세트로서 제공됨
도 29를 참조하면, 본원에 설명된 바와 같은, 재사용 가능한 구성요소들을 갖는 가열 도포기 시스템은, 적어도 하나의 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1) 및 하나 초과의 용기 부조립체(10)를 포함하는, 외부 상자(19)에 수납된 화장/개인 관리 세트로서 제공되기에 잘 어울린다. 선택적으로, 세트에 하나 초과의 용기 부조립체가 있을 때, 모든 저장소들이, 동일한 제품을 함유할 필요는 없다. 예를 들어, 외부 상자는 하나의 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1), 및 2개, 3개, 4개 이상의 용기 부조립체들을 유지할 수 있고, 저장소들은 적어도 2가지 상이한 색상들의 마스카라 제품들을 함유한다. 선택적으로, 외부 상자는 또한, 도포기 시스템의 사용을 위한/위하거나 사용 설명서로 사용자를 안내하기 위한 지침들(19a)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용 설명서는 외부 상자에 포함된 기판에 인쇄될 수 있다. 대안적으로, 외부 상자는 사용 설명서를 모니터 상에서 볼 수 있는 웹 사이트로 사용자를 안내할 수 있다. 사용 설명서는 다음의 사항들: 손잡이 부조립체(1)를 용기 부조립체(10)에 어떻게 조립하는지; 가열 요소들(16b)을 어떻게 켜는지, 도포하기 전에 제품이 가열되는 것을 얼마나 기다릴지, 가열 요소들을 어떻게 끄는지, 배터리(7)에 어떻게 접근하고 어떻게 바꾸는지, 용기 부조립체를 손잡이 부조립체로부터 어떻게 분리시키는지, 시스템의 임의의 부분을 어떻게 폐기하는지 중에서 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 선택적으로, 외부 상자는, 용기 부조립체의 발열부에 전력을 공급하도록 의도된 하나 이상의 배터리들을 포함할 수 있다.
사용 방법
본 발명을 사용하는 전형적인 방법은, 일회용 용기 부조립체들(10) 중 하나를 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)에 연결시키는 단계; 저장소(11a)의 제품(P)을 가열하는 단계; 제품(P)을 저장소(11a)로부터 목표 표면에 전달하는 단계; 손잡이 부조립체(1)와 용기 부조립체(10)를 분리시키는 단계; 분리된 용기 부조립체(10)를 폐기하는 단계; 및 새로운 일회용 용기 부조립체(10)를 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)에 연결하는 단계를 포함한다. 연결시키는 단계들은, 일회용 용기 부조립체들(10) 중 하나의 중공형 칼라(14)와 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)의 중공형 손잡이(1d) 사이의 견고하고 분리 가능한 연결, 및 하부 인쇄 회로 기판(16)의 3개의 금속 접촉부들(18b, 18c, 18d)과 상부 인쇄 회로 기판(6)의 3개의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d) 사이의 전기 연결이 확립되도록, 칼라를 손잡이 내에 삽입하는 것을 포함한다. 저장소의 제품을 가열하는 단계는, 손잡이(1d) 상의 온-오프 제어부(1h)를 활성화시키고 특정 시간을 기다리는 것을 포함한다. 제품(P)을 전달하는 단계는, 칼라(14)를 용기(11)로부터 나사 결합을 해제하고, 도포기 헤드(13)를 저장소(11a) 밖으로 들어 올리며, 제품을 도포기 헤드로부터 목표 표면에 전달하고, 도포기 헤드(13)를 저장소(11a)에 복귀시키는 것을 포함한다. 분리 단계는, 칼라(14)를 용기(11) 상에 나사 결합하고, 손잡이 부조립체(1)와 용기 부조립체(10)를 길이방향으로 잡아당겨 분리시키는 것을 포함한다.
결론
본 발명자들은 도포기 시스템이, 재사용 가능한 구성요소들을 갖는, 개인 관리 제품들을 가열하기 위한 도포기 시스템을 설명했다. 본 발명자들의 새로운 가열 도포기 시스템을 사용하면, 가장 비싼 구성요소들은 여러 번 재사용될 수 있고, 각각의 빈 용기는 새 것으로 교체된다. 본 발명은, 손잡이 부조립체로부터 돌출된 보기 흉한 세장형 부재가 없어서 파손의 가능성이 제거되고 구성요소의 외관이 개선되며, 열에 대한 반복적인 노출의 결과로서의 메말라버림에 대한 걱정 없이, 개인 관리 제품들을 가열하는 도포기 시스템에 대한 요구를 해결한다. 본 발명은 본원에 설명된 실시예들에 제한되지 않고, 첨부된 청구항들에 의해서만 제한된다.

Claims (15)

  1. 가열식 도포기 시스템으로서,
    일회용 용기 부조립체(10); 및
    재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)를 포함하고,
    상기 일회용 용기 부조립체(10)는:
    경부(11c) 및 저장소(11a)를 갖는 용기(11);
    분리 가능하고 재부착 가능한 방식으로 상기 용기(11)의 경부(11c)에 부착된, 원위 단부(14d); 및 금속 인서트(15)를 유지하는 근위 단부(14c)를 갖는 중공형 칼라(14);
    상기 중공형 칼라(14)에 매달려 상기 저장소(11a) 내에 들어가는 중공형 도포기 헤드(13) ― 상기 도포기 헤드는:
    상기 칼라(14)에 유지되는 근위 단부(13c); 및
    작업 표면(13b)을 지지하는 원위 단부(13d)를 포함하며, 이로써, 상기 용기(11), 상기 중공형 칼라(14) 및 상기 중공형 도포기 헤드(13)가 조립될 때, 상기 저장소(11a)는 주변 환경으로부터 밀봉되고, 상기 도포기 헤드(13)의 작업 표면(13b)은 상기 저장소에 침지됨 ―;
    하부 인쇄 회로 기판(16) ― 상기 하부 인쇄 회로 기판(16)은:
    상기 도포기 헤드(13)에 배치되고, 상기 작업 표면(13b) 바로 아래에 있는 발열부(16j)를 지지하는 원위 단부(16d); 및
    상기 발열부(16j)와 전기 접촉하고, 상기 중공형 도포기 헤드(13)의 상기 근위 단부(13c) 위에 연장되지만, 상기 칼라(14)의 상기 근위 단부(14c) 위에 돌출되지는 않는 3개의 금속성 접촉부들(18b, 18c, 18d)을 지지하는 근위 단부(16c)를 가짐 ― 을 포함하고,
    상기 일회용 용기 부조립체(10)는 완전한 가열 회로를 포함하지 않으며,
    상기 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)는:
    상기 칼라(14)에 대한 견고하고 분리 가능한 연결을 형성할 수 있는 원위 단부(1f)를 갖는 중공형 손잡이(1d);
    상기 손잡이(1d)의 원위 단부(1f) 근처에 위치된 자석(4);
    완전한 가열 회로를 교번하여 개방하고 폐쇄하는 데에 효과적인, 상기 손잡이(1d)의 표면 상에 위치된 온-오프 제어부(1h);
    배터리(7)와 전기 접촉하고 상기 손잡이(1d)의 상기 원위 단부(1f) 너머로 돌출되지 않는 3개의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d)을 지지하는 원위 단부(6f)를 갖는 상부 인쇄 회로 기판(6);
    상기 손잡이(1d)에 위치된 배터리(7) ― 상기 배터리(7)의 양의 단자(7d) 및 음의 단자(7b)는 상기 상부 인쇄 회로 기판(6)과 전기 접촉함 ―; 를 포함하고,
    상기 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)는 완전한 가열 회로를 포함하지 않으며,
    가열 회로를 완성하기 위해, 칼라와 손잡이 사이의 견고하고 분리 가능한 연결, 및 상기 하부 인쇄 회로 기판(16)의 상기 3개의 금속 접촉부들(18b, 18c, 18d)과 상기 상부 인쇄 회로 기판(6)의 상기 3개의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d) 사이의 전기 연결을 확립하도록, 상기 중공형 칼라(14)가 상기 손잡이(1d) 내에 삽입되는, 가열식 도포기 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열 회로가 폐쇄되었을 때, 제1 본체 섹션(1a)의 홀(1j)을 통해 빛을 비추는 LED 표시등(6i)을 더 포함하는, 가열식 도포기 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 PCB(16)의 상기 원위 단부 근처에 위치된 서미스터를 더 포함하는, 가열식 도포기 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경부(11c) 및 상기 중공형 칼라(14)는 협동 스크류 나사산들을 갖는, 가열식 도포기 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용기(11)의 경부에 놓인 와이퍼(12)를 더 포함하고, 한편으로 상기 와이퍼(12)의 플랜지(12e)는 상기 경부의 최상부 상에 놓이는, 가열식 도포기 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부 인쇄 회로 기판(16)이 상기 중공형 도포기 헤드(13)에 대한 특정 배향을 취하는 것을 보장하기 위해, 상기 중공형 도포기 헤드의 내부 표면 상에, 상기 하부 인쇄 회로 기판의 근위 단부(16c)를 수용하기 위한 슬롯들(13f, 13g)이 제공되는, 가열식 도포기 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중공형 도포기 헤드가, 상기 칼라에 대한 특정 배향을 취하는 것을 보장하기 위해, 상기 도포기 헤드(13)의 근위 단부 상에 위치된 궁형 돌출부들(13h, 13i)을 수용하기 위해, 상기 중공형 칼라(14)의 내부 상에 궁형 공간들(14h, 14i)이 제공되는, 가열식 도포기 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중공형 도포기 헤드(13)의 원위 단부(13d)에 위치된 점성의 열 전달 재료를 더 포함하고, 이로써, 상기 발열부(16j)는 상기 점성의 열 전달 재료에 침지되는, 가열식 도포기 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 상부 인쇄 회로 기판(6)은 다음 항목들: 저항기들, 커패시터들, 서미스터들, 증폭기들, MOSFET 스위치들, 전압 분배기들, 전압 비교기들, 역변환 장치들, 소음 감소 구성요소들, 발광 다이오드들, 집적 회로들 및 중앙 처리 장치들 중 하나 이상을 포함하는, 가열식 도포기 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발열부(16j)는, 전자적으로, 직렬, 병렬, 또는 이들의 임의의 조합으로 배열되고, 물리적으로, 하부 PCB(16)의 양 측에 하나씩 2열로 배치된 개별 고정값 저항성 가열 요소들(16b)의 뱅크를 포함하는, 가열식 도포기 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    저항성 가열 요소들(16b)의 개수는 10개 내지 60개이고, 각각은 1 내지 100 옴의 정격 저항을 가지며, 상기 모든 가열 요소들의 등가 저항은 1 내지 10 옴인, 가열식 도포기 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    병렬로 배열된 35개의 저항성 가열 요소들을 갖고, 각각은 75 옴의 저항을 갖는, 가열식 도포기 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    링 자석(4)과 금속 인서트(15)는 약 4-9 뉴튼의 유지력을 생성하는, 가열식 도포기 시스템.
  14. 화장 세트로서,
    하나 초과의 일회용 용기 부조립체(10); 및
    재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)를 포함하고,
    각각의 일회용 용기 부조립체는:
    경부(11c) 및 저장소(11a)를 갖는 용기(11);
    상기 저장소(11a)에 배치된 제품(P);
    분리 가능하고 재부착 가능한 방식으로 상기 용기(11)의 경부(11c)에 부착된, 원위 단부(14d); 및 금속 인서트(15)를 유지하는 근위 단부(14c)를 갖는 중공형 칼라(14);
    상기 중공형 칼라(14)에 매달려 상기 저장소(11a) 내에 들어가는 중공형 도포기 헤드(13) ― 상기 도포기 헤드는:
    상기 칼라(14)에 유지되는 근위 단부(13c); 및
    작업 표면(13b)을 지지하는 원위 단부(13d)를 포함하며, 이로써, 상기 용기(11), 상기 중공형 칼라(14) 및 상기 중공형 도포기 헤드(13)가 조립될 때, 상기 저장소(11a)는 주변 환경으로부터 밀봉되고, 상기 도포기 헤드(13)의 작업 표면(13b)은 상기 저장소에 침지됨 ―;
    하부 인쇄 회로 기판(16) ― 상기 하부 인쇄 회로 기판(16)은:
    상기 도포기 헤드(13)에 배치되고, 상기 작업 표면(13b) 바로 아래에 있는 발열부(16j)를 지지하는 원위 단부(16d); 및
    상기 발열부(16j)와 전기 접촉하고, 상기 중공형 도포기 헤드(13)의 상기 근위 단부(13c) 위에 연장되지만, 상기 칼라(14)의 상기 근위 단부(14c) 위에 돌출되지는 않는 3개의 금속성 접촉부들(18b, 18c, 18d)을 지지하는 근위 단부(16c)를 가짐 ―; 을 포함하고,
    각각의 일회용 용기 부조립체(10)는 완전한 가열 회로를 포함하지 않으며,
    상기 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)는:
    상기 칼라(14)에 대한 견고하고 분리 가능한 연결을 형성할 수 있는 원위 단부(1f)를 갖는 중공형 손잡이(1d);
    상기 손잡이(1d)의 원위 단부(1f) 근처에 위치된 자석(4);
    완전한 가열 회로를 교번하여 개방하고 폐쇄하는 데에 효과적인, 상기 손잡이(1d)의 표면 상에 위치된 온-오프 제어부(1h);
    배터리(7)와 전기 접촉하고 상기 손잡이(1d)의 상기 원위 단부(1f) 너머로 돌출되지 않는 3개의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d)을 지지하는 원위 단부(6f)를 갖는 상부 인쇄 회로 기판(6);
    상기 손잡이(1d)에 위치된 배터리(7) ― 상기 배터리(7)의 양의 단자(7d) 및 음의 단자(7b)는 상기 상부 인쇄 회로 기판(6)과 전기 접촉함 ― 를 포함하고,
    상기 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)는 완전한 가열 회로를 포함하지 않으며,
    가열 회로를 완성하기 위해, 상기 일회용 용기 부조립체들(10) 중 임의의 하나의 일회용 용기 부조립체의 중공형 칼라(14)가 상기 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)의 중공형 손잡이(1d) 내에 삽입될 때, 상기 칼라와 상기 손잡이 사이의 견고하고 분리 가능한 연결, 및 하부 인쇄 회로 기판(16)의 3개의 금속 접촉부들(18b, 18c, 18d)과 상부 인쇄 회로 기판(6)의 3개의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d) 사이의 전기 연결이 확립되는, 화장 세트.
  15. 제14항에 따른 화장 세트를 사용하는 방법으로서,
    일회용 용기 부조립체들(10) 중 하나를 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)에 연결시키는 단계;
    저장소(11a)의 제품(P)을 가열하는 단계;
    상기 제품(P)을 상기 저장소(11a)로부터 목표 표면에 전달하는 단계;
    상기 손잡이 부조립체(1)와 상기 용기 부조립체(10)를 분리시키는 단계;
    분리된 상기 용기 부조립체(10)를 폐기하는 단계;
    새로운 일회용 용기 부조립체(10)를 상기 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)에 연결하는 단계를 포함하고,
    연결 단계들은, 일회용 용기 부조립체들(10) 중 하나의 중공형 칼라(14)와 재사용 가능한 손잡이 부조립체(1)의 중공형 손잡이(1d) 사이의 견고하고 분리 가능한 연결, 및 하부 인쇄 회로 기판(16)의 3개의 금속 접촉부들(18b, 18c, 18d)과 상부 인쇄 회로 기판(6)의 3개의 금속성 리드들(8b, 8c, 8d) 사이의 전기 연결이 확립되도록, 칼라를 손잡이 내에 삽입하는 것을 포함하며,
    저장소(11a)의 제품(P)을 가열하는 단계는, 손잡이(1d) 상의 온-오프 제어부(1h)를 활성화시키고 특정 시간을 기다리는 것을 포함하고,
    제품(P)을 전달하는 단계는, 칼라(14)를 용기(11)로부터 나사 결합을 해제하고, 도포기 헤드(13)를 저장소(11a) 밖으로 들어 올리며, 제품을 도포기 헤드로부터 목표 표면에 전달하고, 도포기 헤드(13)를 저장소(11a)에 복귀시키는 것을 포함하고,
    분리 단계는, 칼라(14)를 용기(11) 상에 나사 결합하고, 손잡이 부조립체(1)와 용기 부조립체(10)를 길이방향으로 잡아당겨 분리시키는 것을 포함하는, 화장 세트를 사용하는 방법.
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