KR20090113302A - 토크 제한기를 구비한 화장품 어플리케이터 - Google Patents

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KR20090113302A
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피터 조나단 와이어트
데이비드 에드워드 윌슨
도날드 프랭크 2세 레이니
타멜라 수잔 자딘
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더 프록터 앤드 갬블 캄파니
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Abstract

화장품 어플리케이터는 핸들(102), 핸들(102)에 결합된 구동부(104), 구동부(104)에 결합된 어플리케이터 헤드(106), 그리고 토크 제한기(108)를 포함한다. 토크 제한기(108)는 자기 커플링(600, 630, 660, 690, 720)을 포함하고, 자기 커플링(600, 630, 660, 690, 720)은 어플리케이터 헤드(106)를 통해서 인가되는 토크가 소정의 허용가능 토크를 초과하지 않도록 구동부(104)와 어플리케이터 헤드(106) 중 적어도 하나에 결합된다.
화장품, 어플리케이터, 마스카라, 속눈썹, 토크, 제한기, 커플링

Description

토크 제한기를 구비한 화장품 어플리케이터{COSMETIC APPLICATOR WITH TORQUE LIMITER}
본 발명은 토크 제한기를 구비한 화장품 어플리케이터에 관한 것으로서, 특히 속눈썹(eyelashes)과 같은 각질 섬유(keratinous fibers)에 마스카라와 같은 화장 물질을 도포하는데 이용하기 위한 회전 운동 성분을 구비한 어플리케이터 헤드를 갖는 어플리케이터와, 그러한 어플리케이터와 함께 이용하기 위한 토크 제한기에 관한 것이다.
다양한 유형의 화장품 어플리케이터가 당업계에 공지되어 있다. 속눈썹에 마스카라를 도포하기 위한 브러쉬 또는 막대(wand)는, 예를 들어, 핸들에 부착된 제1 단부를 갖는 스템(stem)을 구비하는 어플리케이터 헤드를 일반적으로 포함한다. 어플리케이터 헤드는 또한 스템의 제2 단부에 결합된 하나 이상의 어플리케이터 요소(elements)를 포함한다. 사용시에, 마스카라가 어플리케이터 요소에 로딩되고 속눈썹에 도포된다.
종래의 마스카라 브러쉬는 전형적으로 핸들 또는 다른 부재의 조작을 필요로 하며, 흔히 속눈썹들의 서로 분리된 상태를 유지하거나 이를 증진시키면서 개개의 속눈썹을 마스카라로 완전하고 균일하게 코팅하기 위하여 브러쉬를 속눈썹 전체에 걸쳐 반복하여 통과시킬 것을 필요로 한다. 예컨대, 전체 속눈썹을 코팅하기 위하여, 사용자는 전체 속눈썹이 피복되는 것을 보장하도록 브러쉬를 수직 방향으로 이동시킬 수도 있다. 또한, 사용자는 속눈썹에 도포될 원하는 마스카라의 양에 따라, 브러쉬 헤드의 상이한 부분들이 속눈썹과 접촉하도록 브러쉬를 회전시킬 수도 있다. 더욱이, 사용자는 속눈썹들의 분리를 증진시키고/증진시키거나 속눈썹들의 보다 양호한 커버리지(coverage)를 보장하도록 브러쉬를 수평 방향으로 또한 왕복운동시킬 수도 있다. 결과적으로, 사용자는 브러쉬를 속눈썹에 인가하기 위한 원동력을 제공하여야 하며, 속눈썹을 만족스러운 방식으로 피복하기 위하여 원하는 대로 브러쉬를 조작하기에 충분한 손재주를 가져야 한다. 또한, 종래의 브러쉬에 의한 마스카라 도포는 브러쉬의 수회의 통과를 필요로 하며, 따라서 비효율적이다.
보다 최근에는, 브러쉬의 스템이 핸들에 대해 회전 운동하도록 지지되는 회전 마스카라 브러쉬가 제안되었다. 스템 및 부착된 브러쉬 헤드를 회전시키기 위한 힘은 클레이(Clay)에게 허여된 미국 특허 제6,145,514호와 클레이에게 허여된 미국 특허 제5,937,871호에 기술된 브러쉬의 경우와 같이 수동에 의한 것일 수도 있거나, 또는 맨틀렛(Mantelet)에게 허여된 미국 특허 제4,056,111호에 기술된 브러쉬와 같이 전기적으로 구동되는 것일 수도 있다. 그러한 브러쉬는 속눈썹에 마스카라를 도포하는 프로세스를 적어도 일부 정도라도 자동화함으로써 사용자를 돕고, 그에 따라 어플리케이터 헤드가 핸들에 고정된 브러쉬에서 발생되는 어려움 및 비효율성의 일부를 해소한다.
일정 상황 하에서, 마스카라의 도포 중에 속눈썹이 어플리케이터 헤드에 구 속되거나 또는 어플리케이터 요소에 걸릴 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 어플리케이터 헤드가 회전함에 따라, 속눈썹이 어플리케이터 요소에 결합될 수 있고, 어플리케이터 헤드 주위를 둘러싸기 시작할 것이다. 어플리케이터 헤드의 회전 운동이 계속됨에 따라, 어플리케이터는 속눈썹과 심지어는 눈꺼풀을 잡아당기거나 끌어 당기기 시작할 것이다. 자동화는 이러한 효과가 발생되는 속도를 높일 수 있어서, 사용자가 조정을 위한 행동을 취하는데 필요한 시간 간격(time window)을 단축시킬 수 있다.
따라서, 시스템 또는 물품의 회전 요소와 접촉하는 속눈썹에 인가되는 힘의 양을 제한하는 시스템 또는 물품을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 속눈썹과 어플리케이터 요소의 제어되지 않은 구속 또는 걸림을 자동적으로 (즉, 사용자의 개입 없이) 제한하는 시스템 또는 물품을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 종래 기술의 하나 이상의 단점을 극복하면서도 사용자의 수고를 덜 수 있는 시스템 또는 물품을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
화장품 어플리케이터는 핸들, 핸들에 결합된 구동부, 구동부에 결합된 어플리케이터 헤드, 그리고 토크 제한기를 포함한다. 토크 제한기는 자기 커플링을 포함하고, 어플리케이터 헤드를 통해서 인가되는 토크가 소정의 허용가능 토크를 초과하지 않도록 자기 커플링이 구동부 및 어플리케이터 헤드 중 적어도 하나에 결합된다.
본 명세서는 본 발명으로서 간주되는 요지를 특별히 지적하고 명확하게 청구하는 청구의 범위로 끝맺고 있지만, 본 발명은 첨부 도면과 관련된 하기 설명으로부터 더욱 완전하게 이해될 것으로 생각된다. 선택된 요소들을 생략함으로써 다른 요소들을 보다 명료하게 도시하기 위해서 일부 도면들이 단순화될 수 있다. 대응하는 상세한 설명에서 명백하게 설명된 경우를 제외하고, 일부 도면에서 요소들의 그러한 생략이 어떠한 예시적인 실시예에서도 특정 요소들의 존재 또는 부재를 반드시 나타내는 것이 아니다. 어떠한 도면도 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 토크 제한기를 위한 몇몇 대안적인 위치가 표시된 화장품 어플리케이터의 개략도이다.
도 2는 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 3은 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 4는 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 5는 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 6A 및 도 6B는 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 7은 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 8은 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 9는 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 10은 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 11A 및 도 11B는 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 12는 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 13은 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 14는 자기 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 15A 및 도 15B는 자기 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 16은 자석 및 슬립 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 17은 도 16의 자석 및 슬립 커플링의 대안적인 실시예를 도시한 개략도이다.
도 18은 도 16의 자석 및 슬립 커플링의 대안적인 실시예를 도시한 개략도이다.
도 19A 및 19B는 유체 또는 점성 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 20은 유체 또는 점성 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 21은 유체 또는 점성 커플링 형태의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 22는 제1 대안의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 23A 및 도 23B는 제2 대안의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 24는 제3 대안의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 25A 및 도 25B는 제4 대안의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 26은 제5 대안의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 27은 제6 대안의 토크 제한기를 도시한 개략도이다.
도 28A 내지 도 28E는 대안적인 돌출부 배열의 측면도이다.
도 29A 내지 도 29V는 대안적인 돌출부의 단면도이다.
도 30A 및 도 30B는 대안적인 돌출부의 사시도이다.
도 31A 내지 도 31C는 가요성 및 강성 돌출부의 조합의 평면도 및 측면도이다.
도 32A 내지 도 32K는 대안적인 스템의 단면도이다.
도 32L은 편심(off-center) 스템을 도시한 도면이다.
도 33A 내지 도33M은 대안적인 돌출부 분포의 단부도이다.
도 34A 내지 도 34D는 어플리케이터 헤드의 다양한 4분면(quadrant)을 도시한 4개의 측면도이다.
도 35A 내지 도 35D는 어플리케이터 헤드의 다양한 4분면을 도시한 4개의 측면도이다.
도 36A 내지 도 36D는 어플리케이터 헤드의 다양한 4분면을 도시한 4개의 측면도이다.
도 37A 내지 도 37D는 어플리케이터 헤드의 다양한 4분면을 도시한 4개의 측면도이다.
도 38A 내지 도 38D는 어플리케이터 헤드의 다양한 4분면을 도시한 4개의 측면도이다.
도 39A 내지 도 39D는 어플리케이터 헤드의 다양한 4분면을 도시한 4개의 측면도이다.
도 40A 내지 도 40D는 어플리케이터 헤드의 다양한 4분면을 도시한 4개의 측면도이다.
도 41은 각 위치(angle position)의 함수로서 회전 속도에 따라 표시된 정현파(sinusoidal) 속도 변화의 그래프이다.
도 42는 각 위치의 함수로서 회전 속도에 따라 표시된 계단형 속도 변화의 그래프이다.
도 43A는 회전 운동을 생성하는 구동부를 갖는 어플리케이터의 단면도이다.
도 43B 내지 도 43E는 도 43A에 도시된 구동부의 부분측면도이다.
도 44A는 회전 운동을 생성하는 구동부를 갖는 어플리케이터의 단면도이다.
도 44B 및 44C는 도 44A에 도시된 구동부의 부분측면도이다.
도 45A는 회전 운동을 생성하는 구동부를 갖는 어플리케이터의 단면도이다.
도 45B는 도 45A에 도시된 구동부의 부분측면도이다.
도 45C 및 45D는 도 45A에 도시된 어플리케이터의 단면도이다.
도 46A 및 46B는 축방향 및 회전 운동을 생성하는 구동부를 갖는 어플리케이터의 단면도이다.
도 47A 내지 도 47C는 축방향 또는 진동 및 회전 운동을 생성하는 구동부를 갖는 어플리케이터의 단면도이다.
도 48은 진동 및 회전 운동을 생성하는 구동부를 갖는 어플리케이터의 단면도이다.
도 49는 진동, 방사상 및 회전 운동 중 하나 이상을 생성할 수 있는 구동부를 갖는 어플리케이터의 단면도이다.
도 50은 진동 및 회전 운동을 생성하는 구동부를 갖는 어플리케이터의 단면 도이다.
도 51A는 진동 및 회전 운동을 생성하는 구동부를 갖는 어플리케이터의 단면도이다.
도 51B는 도 51A에 도시된 구동부의 부분평면도이다.
도 52는 상기의 실시예들 중 하나 이상에 따른 어플리케이터를 포함하는 키트의 개략도이다.
본 발명은 적어도 일정 상태에서 적어도 회전 운동 성분으로 이동될 수 있는 어플리케이터 요소를 구비하는 화장품 어플리케이터와 함께 이용하기 위한 다양한 토크 제한기를 상술한다. 토크 제한기의 여러 실시예들이 도 1 내지 도 27을 참조하여 논의되는 한편, 본 발명에 따른 토크 제한기와 함께 이용될 수 있는 어플리케이터의 가능한 범위를, 부분적으로, 설명하기 위해서 어플리케이터의 여러 구성요소들(예를 들어, 어플리케이터 헤드, 구동부 등)에 관하여 도 28 내지 도 51을 참조하여 추가의 개시가 제공된다.
정의
"화장품 어플리케이터" 또는 "어플리케이터"라는 용어는 마스카라와 같은 화장 물질을 속눈썹과 같은 각질 물질에 도포하는데 이용되는 기구, 장치, 또는 시스템을 지칭한다.
"어플리케이터 요소"라는 용어는 마스카라와 같은 화장 물질이 속눈썹과 같은 각질 물질로 전달되는 구조체를 지칭한다.
"어플리케이터 헤드"라는 용어는 어플리케이터 요소(들)를 지지하는 구조체 및 하나 이상의 어플리케이터 요소를 지칭한다. 일정 실시예에 따라, 어플리케이터 헤드는 돌출부 및 코어를 포함할 수 있고, 돌출부는 코어로부터 연장되거나 현수되어 있다.
"부착된"이라는 용어는 함께 결합되는 요소들에 적합한 임의의 방법에 의해서 접착, 체결, 접합 등에 의해서 요소들이 연결 또는 통합되는 것을 지칭한다. 접착제 접합, 기계적 체결, 등을 포함하여, 요소들을 서로 부착하기 위한 많은 적합한 방법들이 공지되어 있다. 그러한 부착 방법을 이용하여 요소들을 특정 영역에 걸쳐 연속적으로 또는 간헐적으로 서로 부착할 수 있다.
"결합된"이라는 용어는 요소를 다른 요소에 직접 부착함으로써 하나의 요소를 다른 요소에 직접 고정하는 구성을 의미하고, 하나의 요소를 다른 요소에 다시 부착된 중간 부재(들)에 부착함으로써 하나의 요소를 다른 요소에 간접적으로 고정하는 구성을 의미한다.
"배치된"이라는 용어는 요소(들)가 다른 요소와 단일 구조로서 또는 다른 요소에 결합된 개별 요소로서 특정 장소 또는 위치에 존재하는 것을 의미하는 데 사용된다.
"구동부"라는 용어는 구동부에 결합된 어플리케이터 헤드 또는 어플리케이터 요소와 같은 피동 요소를 이동시키는 기구, 장치 또는 시스템을 지칭한다. 구동부는 모터, 전동부(transmission) 및 모터를 위한 전력 공급원을 포함할 수 있다.
"돌출부"라는 용어는 어플리케이터 헤드와 같이 대체로 기부 표면으로부터 멀리 또는 기부 표면 내로 연장 또는 현수된 부재를 지칭한다. 이와 같이, "돌출부"는 그 주변의 기부 표면과 연속적이지 않은 국소 영역을 제공한다.
토크 제한기를 구비한 어플리케이터
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 화장품 어플리케이터(100)는 핸들(102), 핸들(102) 상에 또는 그 내에 배치된 구동부(104), 그리고 구동부(104)에 결합된 어플리케이터 헤드(106)를 포함한다. 어플리케이터(100)는 또한, 본 발명에 따라, 어플리케이터 헤드(106)를 통해서 인가되는 토크를 전체적으로 또는 부분적으로 그리고 적어도 일정 상태에서 제한함으로써 토크가 소정의 허용가능 토크를 초과하지 않게 하는 토크 제한기(108)를 포함한다.
모든 또는 단지 일정 작동 상태에서, 구동부(104)는 각질 섬유에 마스카라를 도포하기에 적합한 회전 속도로 어플리케이터 헤드(106)를 (전체적으로 또는 부분적으로) 이동시킬 수 있다. 즉, 일정 작동 상태에서, 구동부(104)는 어플리케이터 헤드(106)가 핸들(102)에 대해 회전 운동을 하지 않거나 또는 제한된 회전 운동을 하도록 (또는, 운동을 하지 않거나 또는 제한된 운동을 하도록) 어플리케이터 헤드(106)로부터 맞물림 해제 및 결합 해제될 수 있는 한편, 다른 상태에서 구동부(104)는 헤드(106)에 맞물림 및/또는 결합되어 핸들(102)에 대해 회전 운동 성분으로 헤드(106)를 이동시킬 수 있다. 대안적으로, 구동부(104) 및/또는 헤드(106)가 일정 작동 상태에서 적어도 회전 운동에 대항하여 고정될 수 있다. 그러한 대안적인 실시예와 관련하여, 헤드(106)와 핸들(102) 사이에서 상대 회전 운동이 일어나지 않거나 또는 단지 제한된 상대 회전 운동이 이루어지도록 (또는, 운동이 일 어나지 않거나 제한된 운동이 이루어지도록), 구동부(104) 또는 헤드(106)는 구동부 또는 헤드(106)를 핸들(102)에 고정 결합시키는 스위치와 같은 요소에 의해, 전체적으로 또는 부분적으로, 맞물릴 수 있다.
헤드(106)에 대해 가능한 작동 속도와 관련하여, 대략 1 내지 200 rpm의 속도가 이용될 수 있다. 일정 실시예에 따라, 대략 5 내지 100 rpm의 속도가 이용될 수 있다. 사실상, 특정 실시예에 따라, 대략 10 내지 60 rpm 범위의 속도가 이용될 수 있다. 속도는 일정할 수 있거나, 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 적합한 범위 내에서 조정될 수 있다.
구동부(104)는 모터 또는 액추에이터(120)를 포함할 수 있다. 모터(120)는 예를 들어 스프링 또는 고무 밴드와 같은 탄성 부재 형태의 잠재적인 기계적 에너지의 공급원을 갖는 기계적 모터일 수 있다. 대안적으로, 모터(120)는 전기 모터일 수 있으며, 이 경우에 구동부(104)는 필요한 전압 및 전류를 제공하기 위해서 모터(120)에 결합된 (예를 들어, 배터리와 같은) 전력 공급원(124)을 또한 포함할 수 있다. 모터(120)가 전기 모터인 경우에, 예를 들어, 모터(120)가 전기 콘센트를 통해서 주전원(electric mains)에 결합된 실시예와 같이, 전압 또는 전류가 외부 전력 공급원에 의해서 핸들(102)로 제공될 수 있다. 일정 실시예에 따라, 구동 회로가 모터(120) 및 공급원(124)에 결합되어 모터(120)의 작동을 제어할 수 있다. 구동 회로는 모터(120)를 턴온 및 턴오프시키기 위한, 또는 모터(120)를 공급원(124)에 결합 또는 결합 해제시키기 위한 스위치(128)를 포함할 수 있다.
또한, 구동부(104)는 모터(120)의 샤프트(132)에 결합된 전동부(130)를 포함 할 수 있다. 전동부(130)는, 어플리케이터 헤드(106)에 결합하기 전에, 전체적으로 또는 부분적으로, 모터(120)의 (또는, 보다 특히 모터 샤프트(132)의) 운동을 변환할 수 있다. 예를 들어, 모터(120)의 선형 운동이, 적어도 부분적으로, 회전 운동으로 변환될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전동부(130)는 모터(120)의 속도를 어플리케이터 헤드(106)에 적합한 회전 속도로 감소시킬 수 있다. 일정 실시예에서, 전동부(130)가 필요하지 않을 수 있는데, 이는 모터 샤프트(132)가 어플리케이터 헤드(106)의 원하는 회전 속도 보다 빠르게 회전하지 않기 때문이다. 다른 실시예에서, 전동부(130)가 필요치 않을 수도 있는데, 이는 모터(120)가 가변 운동 또는 속도를 제공할 수 있기 때문이다.
도 1은 토크 제한기(108)가 배치되거나 결합될 수 있는 몇몇 상이한 위치들을 도시한다. 일반적인 의미에서, 토크 제한기(108)는 구동부(104)와 어플리케이터 헤드(106) 사이에 결합될 수 있거나 또는 구동부(104) 내에 배치될 수 있다. 특히, 토크 제한기(108)는 헤드(106)와 구동부(104) 사이의, 특히 헤드(106)와 전동부(130) 사이의 여러 지점에서 결합될 수 있다. 대안적으로, 토크 제한기(108)는 모터(120) 또는 전동부(130)에 결합되거나 그 내에 배치될 수 있다. 또한, 제한기(108)가 부조립체(subassembly)들을 포함할 수 있고, 각각의 부조립체는 어플리케이터(100)의 상이한 구성요소들(예를 들어, 헤드(106) 및 구동부(104))과 연관되고 어플리케이터(100)를 형성하기 위해서 요소들이 조립된 후에만 제한기(108)가 형성된다는 것을 주지하여야 할 것이다. 도 1은 배치 또는 조립의 가능한 변형예를 완전히 규명하려는 것이 아니고, 단지 가능한 위치들 및 조립 옵션들의 예시를 위한 것이다.
예를 들어, 토크 제한기(108)는 트리거(trigger)되어 구동부(104)로부터 헤드(106)를 결합 해제시키는 소정 토크를 갖는다는 것을 이해할 것이다. 그러한 실시예에서 제한기(108)에 대한 소정 토크는 어플리케이터 헤드(106)가 구동부(104)에 결합된 상태로 유지되는 최대 허용 토크를 나타낼 수 있다. 소정 토크는 대략 0.035 N.m(5 oz-in) 이하이어야 하는 것으로 현재 이해된다. 따라서, 소정 토크(최대 허용 토크)는 대략 0.014 N.m(2 oz-in), 대략 0.011 N.m(1.5 oz-in) 또는 심지어 대략 0.0035 N.m(0.5 oz-in)일 수 있다. 한편, 소정 토크가 대략 0.0007 N.m(0.1 oz-in) 이상, 또는 어떠한 경우에는 대략 0.00035 N.m(0.05 oz-in) 이상이어야 하는 것으로 현재 이해된다. 따라서, 소정 토크(최대 허용 토크)의 하나의 수용 가능한 범위는 대략 0.0007 N.m(0.1 oz-in) 내지 대략 0.011 N.m(1.5 oz-in)일 수 있다. 대안적으로, 허용가능 토크의 수용 가능한 범위는 대략 0.0007 N.m(0.1 oz-in) 내지 대략 0.0035 N.m(0.5 oz-in)일 수 있다.
소정 토크에 도달할 때, 본 발명에 따른 토크 제한기의 응답은 개시된 실시예에 따라 변할 수 있다. 일정 실시예에 따라, 일정 레벨의 토크가 허용될 수 있고, 그러한 토크는 고려될 필요가 있는 조건이 존재한다는 것을 사용자에게 신호로 알리는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 토크 제한기는 일정 토크가 형성될 때 단순히 멈추는 약한 토크 모터의 형태일 수 있다. 대안적인 실시예에 따라, 소정 토크를 초과하였을 때, 토크 제한기는 구동부(102)로부터 헤드(106)를 결합 해제시키도록, 구동부(102)를 비활성화시키도록, 또는 이들의 조합으로 작동될 수 있다. 그에 따라, 토크 제한기는 토크를 제한하고자 하는 것이지만, 구동부를 반드시 결합 해제시키거나 비활성화시키지는 않는다.
토크 제한기(108)는 여러 상이한 형태들 중 어느 형태도 취할 수 있다. 예를 들어, 토크 제한기(108)는 슬립 커플링(도 2 내지 도 13)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따라, 토크 제한기(108)는 자기 커플링(도 14 내지 도 18)을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 따라, 토크 제한기(108)는 유체 또는 점성 커플링(도 19 내지 도 21)을 포함할 수 있다. 또한, 토크 제한기(108)는 전력 공급원(124)으로부터 모터(120)를 결합 해제(도 22, 도 23 및 도 25)시키거나, 전동부(130)를 결합 해제(도 24)시킬 수 있는 상이한 메커니즘들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 토크를 흡수하는 메커니즘을 이용할 수도 있다(도 26 및 도 27).
이들 그룹의 각각으로부터의 구조체의 조합을 포함하는 토크 제한기(108)(예를 들어, 슬립 커플링 및 자기 커플링을 포함하는 토크 제한기(108))도 가능하다는 것을 이해할 수 있다. 또한, 토크 제한기의 추가적인 실시예들이 존재할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러나, 모든 조합 및 모든 실시예들을 설명한다는 것은 불가능하지 않더라도 비현실적일 것이다. 결과적으로, 이하의 예시적인 조합 및 실시예들에 대해서 이하에서 설명한다.
토크 제한기로서의 슬립 커플링
도 2 내지 도 13은 슬립 커플링 형태의 다양한 토크 제한기(108)를 도시한다. 일반적인 의미에서, 슬립 커플링은 마찰 연결부를 통해서 서로 결합되는 적어도 한 쌍의 대향 표면을 포함할 수 있다.
마찰 연결부는, 커플링에 사용되는 재료의 정지 및 운동 마찰 계수에 따라서, 적어도 부분적으로 결정될 것이다. 일정 실시예에 따라, 슬립 커플링에 사용된 재료의 정지 및 운동 마찰 계수는 실질적으로 동일할 (비율이 1 또는 거의 1일) 수 있다. 그러나, 다른 실시예에 따라, 그 계수는 실질적으로 동일하지 않을 수 있다. 예를 들어, 대향 표면들 사이의 상대 운동이 정지된 후에만 토크가 커플링을 지나서 전달되도록, 정지 마찰 계수가 운동 마찰 계수보다 큰 재료를 이용할 수 있다.
대향 표면들 중 하나 이상에 코팅을 도포함으로써 마찰 연결부의 일 측면 상의 재료의 마찰 계수가 달라질 수 있다. 예를 들어, 테플론(TEFLON)과 같은 재료를 이용하여 마찰 계수를 변화시킬 수 있다. 다른 대안적인 재료도 이용할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
텍스처 형성(texturing)을 통해서 대향 표면들 중 하나 이상의 표면 특성을 변경함으로써 마찰 계수를 또한 변화시킬 수 있다. 표면은 매끄럽거나 또는 실질적으로 매끄러울 수 있다. 대안적으로, 표면은 거칠거나 또는 실질적으로 거칠 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 제1 슬립 커플링(200)을 도시한다. 슬립 커플링(200)이 3개의 휠(202, 204, 206)을 포함할 수 있고, 각각의 휠(202, 204, 206)은 각각의 샤프트(212, 214, 216) 상에 장착된다. 이러한 실시예 및 다른 실시예와 관련하여, 휠 대신에 기어가 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도시된 바와 같이, 샤프트(212, 216)가 페이지의 면 내에 놓이는 한편, 샤프트(214)는 페이 지의 면에 대해서 경사져 (예를 들어 수직으로) 있다. 샤프트(212)는 구동부(104)에 결합될 수 있는 한편, 샤프트(216)는 어플리케이터 헤드(106)에 결합될 수 있다. 휠(202, 204, 206)은 각각 림(222, 224, 226)을 구비하며, 각각의 림은 마찰 연결부의 한 쌍의 대향 표면 중 하나를 한정한다. 특히 림(222, 224)이 하나의 쌍을 한정할 수 있는 한편, 림(224, 226)은 제2 쌍을 한정할 수 있다. 샤프트(216) 상의 토크가 소정 값을 초과하였을 때, 림(222, 224 및 224, 226)은 서로에 대해서 활주할 수 있고, 이러한 방식으로 어플리케이터 헤드(106)에서 토크를 제한할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 제2 슬립 커플링(230)을 도시한다. 슬립 커플링(230)은 적어도 하나의 휠(232) 및 두 개의 샤프트(234, 236)를 포함할 수 있다. 휠(232)이 샤프트(234) 상에 장착되며, 샤프트는 구동부(104)에 결합될 수 있다. 휠(232)은 또한 샤프트(236)의 외측 표면(240)과 접하는 림 표면(238)을 구비하고, 샤프트는 어플리케이터 헤드(106)에 결합될 수 있다. 샤프트(234, 236)들 사이의 거리("d")가 선택되었을 때 표면(238)이 샤프트(236) 주위로 변형되도록 휠(232)은 변형 가능한 재료로 제조될 수 있다. 그에 따라, 표면(238, 240)은 마찰 연결부 내의 대향 표면 쌍을 한정할 수 있다. 대안적으로, 표면(238)이 샤프트(236)의 표면(240)과 접하는 대신에, 림 표면이 휠(232)의 표면(238)과 접하는 휠이 샤프트(236)에 고정될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 제3 슬립 커플링(260)을 도시한다. 슬립 커플링(230)과 유사하게, 슬립 커플링(260)은 적어도 하나의 휠(262) 및 두 개의 샤프 트(264, 266)를 포함할 수 있다. 휠(262)은 구동부(104)에 결합될 수 있는 샤프트(264) 상에 장착된다. 휠(262)은 샤프트(266)의 외측 표면(270)과 접하는 림 표면(268)을 구비하고, 샤프트는 어플리케이터 헤드(106)에 결합될 수 있다. 슬립 커플링(230)과 달리, 휠(262)은 변형 가능하지 않다. 그 대신에, 샤프트(264, 266)들 사이의 거리("v")는 변할 수 있다. 또한, 탄성 부재(272)가 샤프트(264)와 그라운드(예를 들어, 핸들(102)의 내측 표면) 사이에 결합된다. 탄성 부재(272)는 예를 들어 스프링일 수 있고, 표면(270)에 대항하여 표면(268)을 편의시킬 수 있다. 대안적으로, 표면(268)이 샤프트(266)의 표면(270)과 접하는 대신에, 림 표면이 휠(262)의 표면(268)과 접하는 휠이 샤프트(266)에 고정될 수 있다.
도 5는 제4 슬립 커플링(290)을 도시한다. 슬립 커플링(290)은 중공 외측 샤프트(292) 및 내측 샤프트(294)를 포함한다. 외측 샤프트(290)는 구동부(104)에 결합될 수 있는 한편, 내측 샤프트(294)는 어플리케이터 헤드(106)에 결합될 수 있다. 외측 샤프트(292)는 샤프트(292)의 중심 축(298)으로부터 방사상으로 거리를 두고 배치될 수 있는 내향 표면(296)을 구비한다. 사실상, 도시된 바와 같이, 표면(296)은 샤프트(292)의 벽(302)으로부터 현수된 내향 현수 스텝(300) 상에 한정될 수 있다. 내측 샤프트(294)는 포크 형상의 단부(304)를 구비하며, 샤프트(294)의 중심 축(308)에 대해서 경사지게 배치되는 레그(306)를 포함한다. 각 레그(306)의 단부에는 표면(296)과 접하는 표면(312)을 구비하는 슈(shoe)(310)가 있어서, 한 쌍의 대향 표면을 한정한다. 슈(310)가 편의되어 스텝(300)과 맞물리도록, 적어도 샤프트(294)의 포크 형상 단부(304)는 탄성 재료로 형성된다. 적어도 하나의 실시예에 따라, 중심 축(308)에 대한 레그(306)의 각도는 슈(310)가 스텝(300)과 맞물리지 않았을 때 더 크고, 슈가 스텝(300)과 맞물리도록 샤프트(294)가 배치되었을 때 각도의 감소는 슈(310)를 스텝(300)과 맞물리게 가압하는 편의력을 생성한다.
도 6A 및 도 6B는 제5 슬립 커플링(320)을 도시한다. 도 5에 도시된 실시예와 유사하게, 도 6A 및 도 6B의 실시예는 외측 중공 샤프트(322) 및 내측 샤프트(324)를 구비한다. 도 6A로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 전체 샤프트(322)가 반드시 중공형 또는 튜브형일 필요는 없고, 단지 섹션(326)만이 튜브형일 필요가 있으며, 나머지(328)는 좁은 직경의 중실형 단면을 가진다. 샤프트(332)의 표면(330)에는 판 스프링과 형상이 유사한 한 쌍의 탄성 부재(334)가 부착된다. 도 6B에 가장 잘 도시된 바와 같이, 스프링(334)은 각각 그들 사이의 샤프트(324)의 표면(338)과 접하는 표면(336)을 구비한다. 표면(336, 338)은 마찰 연결부 내의 대향 표면 쌍을 한정한다.
도 7은 제6 슬립 커플링(360)을 도시한다. 외측 중공 샤프트(362) 및 내측 샤프트(364)가 있다는 점에서, 이러한 커플링(360)은 제4 및 제5 실시예와 공통으로 특징부들을 공유한다. 이러한 실시예에 따라, 도시된 바와 같이, 내측 샤프트(364)는 어플리케이터 헤드(106)에 결합될 수 있는 한편, 외측 샤프트(362)는 구동부(104)에 결합될 수 있다. 외측 샤프트(362)는 내부에 리셉터클(366)이 형성되고, 리셉터클(366)은 표면(368)을 구비한다. 내측 샤프트(364)는 샤프트(364)가 리셉터클(366) 내에 배치된 표면(368)과 접하는 외측 표면(370)을 구비한다. 표 면(368, 370)이 마찰 연결부 내의 대향 표면 쌍을 한정하도록 표면(368, 370)들 사이의 상대 운동이 마찰 계수에 따라서 제어된다.
도 8은 제7 슬립 커플링(390)을 도시한다. 커플링(390)은 제1 및 제2 샤프트(392, 394)를 포함한다. 샤프트(392, 394)의 각각은 비평면인 한 쌍의 정합 표면(396, 398)을 하나씩 포함한다. 사실상, 도시된 바와 같이, 제1 정합 표면(396)은 표면의 적어도 한 섹션을 따라서 볼록한 반면, 제2 정합 표면(398)은 오목하고 제1 정합 표면(396)에 대해서 상보적인 형상을 가진다. 더욱이, 커플링(390)은 스프링과 같은 탄성 요소 또는 부재(400)를 포함하며, 탄성 부재는 두 개의 샤프트(392, 394)를 서로를 향해서 편의시키고, 그에 따라 두 표면(396, 398)을 서로를 향해서 편의시킨다. 제1 상태에서, 제1 및 제2 표면(396, 398)은 하나가 다른 하나의 내부에 정합된다. 그러나, 어플리케이터 헤드(106)에서 토크가 소정 레벨에 도달하였을 때, 표면(396, 398)은 서로에 대해서 이동할 것이고, 사실상 탄성 부재(400)의 편의에 대항하여 축방향을 따라 샤프트(392)를 이동시킬 것이다.
도 9는 제8 슬립 커플링(420)을 도시한다. 커플링(420)은 제1 및 제2 샤프트(422, 424)를 포함한다. 전술한 일정 실시예들과 유사하게, 제1 샤프트(422)는 중공형인 섹션(426)을 구비하는 한편, 샤프트(424)는 그러하지 않다. 그에 따라, 샤프트(424)의 단부(428)가 샤프트(422)의 중공 섹션(426) 내에 형성된 리셉터클(430) 내에 수용된다. 제1 샤프트(422)는 또한 리셉터클(430)의 단부(436)에 배치되고 유지되는 표면(434) 및 원형 또는 타원형 단면을 갖는 물체(432)를 가진다. 적어도 하나의 실시예에 따라, 물체(432)는 볼 베어링일 수 있다. 표면(440)이 샤 프트(424)의 단부(428)에 부착된 재료의 층(438)이 볼 베어링(432)에 대향할 수 있다. 층(438)은 변형 가능하지 않거나, 또는 대안적으로 일정 정도의 변형을 허용할 수 있다. 따라서, 샤프트(422, 424) 중 하나 또는 둘 모두에 인가되는 힘을 변화시킴으로써, 물체(432)의 둥근 정도(roundness), 층(436)의 변형 정도, 대향 표면(434, 440)들 사이에서 접촉하는 표면적의 크기가 제어될 수 있다.
도 10은 제9 슬립 커플링(450)을 도시한다. 커플링은 중공 외측 샤프트(452) 및 내측 샤프트(454)를 포함한다. 중공 샤프트(452)는 표면(456)을 가진다. 도시된 실시예에 따라, 표면(456)은 표면(456) 상에 배치된 한 쌍의 강성 디텐트(detent)(458)를 가진다. 한편, 가요성 아암(460)이 한 지점(462)에서 샤프트(454)에 결합되고, 단부(464)들이 그로부터 외팔보 형상을 이룬다. 도시된 바와 같이, 단부(464) 및 디텐트(458)는 적어도 제1 상태에서 접할 수 있는 한편, 제2 상태에서 단부(464)는 예를 들어 샤프트(454)에 인가되는 토크에 따라서 적어도 샤프트(452, 454)들 사이의 상대 운동의 절반의 회전 동안에 디텐트(458)를 지나서 이동할 수 있다. 절반의 회전 후에, 인가된 토크에 따라서, 단부(464)가 다시 디텐트(458)를 지나서 이동할 수 있거나, 또는 샤프트(452, 454)들 사이의 상대 운동이 중단될 수 있다.
커플링(450)에 대한 상당한 수의 대안적인 실시예들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 디텐트(458)는 탄성일 수 있고, 아암(460)이 강성일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 다소 많은 또는 적은 수의 디텐트(458)가 포함될 수 있으며, 이는 예를 들어 매 회전마다 한 번씩 또는 매 1/4 회전마다 한 번씩 상대 운동을 정 지시킬 수 있다. 또한, 디텐트(458)가 샤프트(452)로부터 개별적으로 형성되고 표면(456)에 부착될 수 있으며, 또는 샤프트(452) 및 표면(456)과 일체로 형성될 수 있다. 더욱이, 디텐트(458)와 협력할 수 있는 단부(464)가 구비된 아암(460)을 갖는 대신에, 아암(460)은 단일의 외팔보형 단부(464)를 가질 수 있다.
도 11A 및 도 11B는 구동부(102)에 결합될 수 있는 제1 샤프트(466) 및 헤드(106)에 결합될 수 있는 제2 중공 샤프트(468)를 포함하는 슬립 커플링(465)의 제10 실시예를 도시한다. 제1 샤프트(466)는 그에 결합된 하나 이상의 레그(470)를 갖는다. 도시된 바와 같이, 레그(470)들은 제1 단부(472)에서 힌지(474)에 의해 제1 샤프트(466)에 결합되고, 제2 자유 단부(476)를 구비한다. 레그(470)들은 탄성 부재(478)(예를 들어, 스프링과 같은)를 이용하여 제1 상태로 편의되며, 이때 레그(470)들은 제1 샤프트(466)와 실질적으로 평행하다. 그러나, 제1 샤프트(466)가 회전함에 따라, 레그(470)는 탄성 부재(478)에 의해서 인가되는 편의력에 대항하여 외향 이동하여 제2 상태가 되며, 이때 레그(470)들은 샤프트(466)에 대해서 경사져 있다. 도 11B에 도시된 바와 같이, 레그(470)들은 제2 상태에서 샤프트(466)에 대해서 실질적으로 수직을 이룰 수 있다.
레그(470)들이 제2 상태에 있는 경우, 레그(466)의 자유 단부(476)는 샤프트(468)의 내측 표면(482)과 접할 수 있다. 이러한 방식에서, 마찰 연결부가 레그(466)의 자유 단부(476)와 내측 표면(482) 사이에 형성되어, 단부(476) 및 표면(482)은 한 쌍의 대향 표면들을 한정할 수 있다. 이 섹션에서 설명된 다른 실시예와 관련하여 언급되는 바와 같이, 헤드(106)에서 소정 토크가 형성될 때, 단 부(476) 및 표면(482)은 서로를 지나서 활주하여 전달된 토크를 제한한다.
도 12 및 도 13은 제11 및 제12 형태의 슬립 커플링(490, 510)을 도시한다. 이들 슬립 커플링(490, 510) 모두는 휠 및 벨트의 상대 운동에 의존한다.
커플링(490)은 제1 샤프트(494)에 결합된 제1 휠(492) 및 제2 샤프트(498)에 결합된 제2 휠(496)을 포함한다. 각 휠(492, 496)은 표면(504, 506)을 구비한 림(500, 502)을 갖는다. 표면(504, 506)은 매끄러울 수 있고, 또는 표면(504, 506)에는 널(knurl)이 형성되거나 또는 그렇지 않으면 텍스처 형성될 수 있다. 벨트(508)가 휠(492,496)과 특히 림(500, 502) 둘레에 끼워 맞춤되어, 벨트의 표면(509)이 휠(492, 496)의 표면(504, 506)과 접하고 협력한다. 표면(504, 506)에 홈이 형성되고 벨트가 그 홈에 상보적인 단면을 갖는 일정 실시예에 따라, 표면(504, 506) 및 표면(509)은 서로 상보적일 수 있다. 샤프트(494, 498)들 사이의 특정 거리를 유지함으로써 장력이 벨트(509)에 유지될 수 있으며, 그러한 거리는 일정하거나 또는 (예를 들어, 샤프트(494, 498)를 멀리 편의시키기 위해 탄성 부재를 사용하여) 조정될 수 있다.
커플링(510)은 또한 휠(516, 518)에 결합된 샤프트(512, 514)를 포함한다. 휠들은 벨트(530)의 표면(528)과 마찰 연결되는 표면(524, 526)을 갖는 림(520, 522)을 구비한다. 아이들러 휠(534)이 벨트(530)의 대향 표면(538)과 접촉하는 표면(536)을 구비할 수 있다. 탄성 부재(542)의 작용을 통해서 표면(536)이 표면(538)과 접하도록 아이들러 휠(534)이 아암(540)과 결합되어 편의될 수 있다. 그에 따라, 아이들러 휠(534)은 벨트(530)의 장력을 제어하는데 이용될 수 있다.
슬립 커플링에 대한 또 다른 실시예들도 가능하다는 것을 이해할 수 있는 한편, 이들 실시예들은 이러한 커플링의 예시적인 형태로서 포함된다.
토크 제한기로서의 자기 커플링
도 14 내지 도 18은 자기 커플링 형태의 다양한 토크 제한기(108)를 도시한다. 일반적인 의미로, 어플리케이터 헤드(106) 및 구동부(104)에 결합된 샤프트는, 두 물체들 사이의, 예를 들어 2개의 자석들 사이, 또는 철과 같은 중간 또는 높은 자기 투과성을 갖는 물질과 자석 사이의 자력에 의해서, 적어도 부분적으로, 함께 결합된다. 예를 들어, 어플리케이터 헤드(106)에 구속되거나 걸린 하나 이상의 속눈썹을 통해서 어플리케이터 헤드(106)에서 일정 토크에 도달할 때, 자기 커플링이 전체적으로 또는 부분적으로 결합 해제되어 속눈썹에 인가되는 토크를 제한한다. 이하에서 언급되는 바와 같이, 자기 커플링은 슬립 커플링과 조합될 수 있다.
먼저, 본 명세서에서 기술되는 자기 커플링의 실시예에 사용되는 자석 또는 자석들은, 비록 자석의 세기가 시간에 따라 달라질 수는 있으나, "영구" 자석으로 통상 지칭되는 다양한 자석이 될 수 있다는 것을 주지하여야 할 것이다. 대안적으로, 자석은 자기장이 예를 들어 와이어를 통해 흐르는 전류에 의해서 생성되는 전자석일 수 있다. 예를 들어 어플리케이터(100)의 구동부(104)로 전력을 공급하기 위해서 배터리가 제공되는 그러한 전자석이 이용될 수 있다. 자석들 중 하나 또는 둘은 영구 자석 또는 전자석일 수 있다.
자기 커플링(600)의 제1 실시예가 도 14에 도시되어 있다. 이러한 실시예에 따라, 제1 자석(602)이 제1 샤프트(604)에 결합될 수 있고, 제1 샤프트는 다시 구동부(104)에 결합될 수 있다. 샤프트(604)는 제2 샤프트(610)의 단부(608)를 수용하기 위해서 내부에 리셉터클(606)이 형성될 수 있으며, 제2 샤프트는 다시 어플리케이터 헤드에 결합될 수 있다. 제2 자석(612)(또는 중간 내지 높은 자기 투과성을 갖는 물질)이 제2 샤프트(614)의 단부(608)에 결합될 수 있다. 제1 및 제2 샤프트(604, 610)는 2개의 자석(602, 612)들 사이에서 간극(616)이 유지되는 방식으로 지지될 수 있다. 자석(602, 612)은 각 샤프트(604, 610)의 축과 정렬된다. 그러한 실시예에 따라, 형성되는 커플링은 주로 (배타적이 아닌 경우) 자기형(magnetic)이다.
도 15A 및 도 15B는 자기 커플링(630)의 제2 실시예를 도시하며, 이는 몇몇 관점에서 제1 커플링(600)과 유사하고, 도 14B와 관련하여 차이점이 가장 잘 보인다. 이러한 실시예에 따라, 제1 자석(632)이 제1 샤프트(634)에 결합되고, 제2 자석(636)이 제2 샤프트(638)에 결합된다. 추가적으로, 제1 및 제2 자석(632, 636)의 대향 표면들 사이에 간극(640)이 유지된다. 그러나, 커플링(600)과 달리, 제1 및 제2 자석(632, 636)들은 샤프트(634, 638)의 축(642)을 따라 정렬되지 않는다. 그 대신에, 도 14A에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 제1 결합 상태에서, 자석(632, 636)은 공통 축(642)에 대해서 오프셋된 위치에서 정렬된다. 결과적으로, 자기 커플링(630)을 결합 해제시키기 위하여 충분한 상대 토크가 인가된 경우, 자석(632, 638)들은 서로에 대해 평행한 축들을 따라서 서로로부터 이격된다(예를 들어, 점선 참조).
도 16은, 개별 샤프트(668, 670)에 결합된 제1 및 제2 자석(662, 664)을 가져서 자기 커플링을 한정한다는 점에서 도 14의 실시예와 유사한 자기 커플링(660)의 제3 실시예를 도시한다. 그러나, 이러한 실시예에 따라, 샤프트(668, 670) 중 하나 또는 둘 모두에 힘이 인가되어 샤프트(668, 670)의 단부(672, 674)를 서로를 향해 편의시켜, 서로 접하도록 하여 그들 사이의 임의의 간극을 제거한다. 단부(672, 674)들이 접촉된 상태에서, 자기 커플링(660)뿐만 아니라 마찰 연결부가 한정된다. 그에 따라, 이러한 실시예는 슬립 및 자기 커플링들의 하나의 가능한 조합을 나타낸다.
도 17 및 도 18은 도 16의 구조에 대한 변형예를 도시한다. 도 17의 커플링(690)에 따라서, 대향 표면들 중 적어도 하나는 그에 적용된 코팅(692)을 포함할 수 있어서 정지 마찰 계수 또는 운동 마찰 계수 중 적어도 하나를 변화시킬 수 있다. 도 18의 커플링(720)에 따라서, 스페이서(722)가 단부(724, 726)들 사이에 배치되며, 스페이서(722)는 서로에 대해서 이동할 수 있는 제1 및 제2 층(728, 730)을 포함하며, 층(728, 730)들은 서로에 마찰 연결된 대향 표면들을 가진다. 또한, 마찰 연결부를 위한 접촉 면적이 도 9에 도시된 바와 같은 전술한 방식으로 구체적으로 제어될 수 있다는 것을 주지하여야 할 것이다.
자기 커플링에 대한 또 다른 실시예들도 가능하다는 것을 이해할 수 있는 한편, 이들 실시예들은 이러한 커플링의 예시적인 형태로서 포함된다.
토크 제한기로서의 유체 또는 점성 커플링
도 19 내지 도 21은 유체 또는 점성 커플링 형태의 다양한 토크 제한기(108) 를 도시한다. 일반적인 용어로서, 구동부 및 어플리케이터 헤드에 결합될 수 있는 제1 및 제2 샤프트는, 예를 들어, 기체, 액체, 반(semi)-고체 또는 심지어는 유체나 유체 유사 특성을 갖는 고체 물질의 이용을 통해서 결합될 수 있다.
본 발명에 따라서 다양한 물질이 유체 또는 점성 커플링에 이용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 공기와 같은 기체, 또는 물이나 오일과 같은 액체가 이용될 수 있다. 대안적으로, 겔과 같은 반-고체 물질이 이용될 수 있다. 또한, 고체 물질이 액체 내에 분산될 수 있고 본 발명의 실시예에서 이용될 수 있다. 그와 같은 경우에, 본 발명에 따른 유체 또는 점성 커플링에서 유용할 수 있도록, 고체 물질은 유체-유사 특성을 나타낼 것이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 유체 또는 점성 커플링에서 유용하도록 고체 물질의 미세비드(microbead)가 충분한 유체-유사 특성을 나타낼 수 있는 것이라 여겨진다. 일 예로서, 비드의 중량이 인터비드(interbead) 효과에 큰 영향을 미치지 않는 세라믹 비드가 이용될 수도 있다.
일정 실시예에 따라, 프로펠러, 임펠러 또는 펌프와 같은 핀형(finned) 장치가 커플링에 이용될 수 있다. 다른 실시예에 따라, 점성 물질 만이 샤프트들 사이의 커플링을 제공한다.
도 19A 및 도 19B는 점성 커플링(800)의 제1 실시예를 도시한다. 커플링(800)은 제1 샤프트(804)에 결합된 제1 핀형 장치(802) 및 제2 샤프트(808)에 결합된 제2 핀형 장치(806)를 포함한다. 제1 샤프트(804)는 구동부(104)에 결합될 수 있는 한편, 제2 샤프트는 어플리케이터 헤드(106)에 결합될 수 있다. 이러한 실시예에 따라, 핀형 장치(802)는 구동부의 외부로부터 공기를 끌어들이고, 그러한 공기는 제2 핀형 장치(906) 내로 유입되며, 그에 따라 제2 핀형 장치(806)가 샤프트(808)를 회전시키게 한다.
도 20은 점성 커플링(830)의 제2 실시예를 도시한다. 커플링(800)과 유사하게, 커플링(830)은 제1 샤프트(834)에 결합된 제1 핀형 장치(832) 및 제2 샤프트(838)에 결합된 제2 핀형 장치(836)를 포함한다. 그러나, 주변 환경으로부터 작동 유체(공기)를 끌어들이는 커플링(800)과 달리, 제1 및 제2 핀형 장치(832, 836)는 하우징 또는 탱크(840)-탱크(840) 내에 배치된 작동 유체(842)를 포함함-의 단부를 통해서 현수된다. 제1 핀형 장치(832)는 유체(842)에 운동을 일으키고, 이러한 운동은 제2 핀형 장치(834)가 이동하게 한다.
도 21은 점성 커플링(860)의 제3 실시예를 도시한다. 커플링(860)은, 커플링(860)이 핀형 장치들을 포함하지 않는다는 점에서, 커플링(800, 830)과 상이하다. 대신에, 제1 샤프트(862)는 그의 단부(866)에 형성된 리셉터클(864)을 포함한다. 제2 샤프트(870)의 단부(868)가 리셉터클(864)의 내부에 배치된다. 각 샤프트(862, 870)의 표면(872, 874)들이 이격되어 그들 사이에 간극(876)을 형성하도록, 샤프트(862, 870)들이 지지된다. 작업 유체(878)가 간극(876) 내에 배치된다. 밀봉부(880)가, 전체적으로 또는 부분적으로, 샤프트(862, 870)들 중 하나에 배치될 수 있어 유체(878)를 간극(876) 내에서 유지할 수 있다.
유체 또는 점성 커플링에 대한 또 다른 실시예들도 가능하다는 것을 이해할 수 있는 한편, 이들 실시예들은 이러한 커플링의 예시적인 형태로서 포함된다.
대안적인 토크 제한기
도 22 내지 도 27은 대안적인 다양한 토크 제한기를 도시한다. 이들 제한기는 모터 또는 전동부(존재하는 경우에 해당)를 결합 해제시킴으로써 또는 토크를 다른 용도로 전환시킴으로써 기능을 할 수 있다. 이러한 실시예들은 본 발명을 실시하기 위한 나머지 대안적인 실시예들 모두를 예시하고자 하는 것이 아니며, 단지 부가적인 방법과 그렇게 하기 위한 구조를 제시하고자 하는 것이다.
도 22는 어플리케이터(900)가, 예를 들어, 배터리(906) 및 전기 모터(904)를 갖는 구동부(902)와, 어플리케이터 헤드(908)를 포함하는 대안적인 토크 제한기의 제1 실시예를 도시한다. 모터(904)는 선택적인 전동부(912)를 통해 헤드(908)에 결합되는 샤프트(910)를 갖는다. 모터(904)는 스위치(914)를 통해서 배터리(906)에 결합되고, 스위치는 모터(904) 및 배터리(906)를 포함하는 전기 회로를 폐쇄하기 위해서 (내리눌리거나, 찰칵돌리는 등으로) 조작될 수 있다. 이러한 실시예에 따라, 토크 제한기는 모터(904) 및 배터리(906)를 포함하는 전기 회로에 결합된 전류 센서(918)와, 전류 센서(918)에 결합되고 또한 모터(904)를 포함하는 전기 회로에 결합되거나 또는 모터(904)에 직접적으로 결합되는 구동 회로(920)를 포함할 수 있다. 헤드(908)에서의 토크 요구에 응답하여, 전기 회로의 전류가 상승될 수 있다. 전류의 증가는 구동 회로(920)로 신호를 제공하는 전류 센서(918)에 의해서 감지될 수 있다. 이어서, 구동 회로(920)가 활성화되어 모터(904)를 배터리(906)로부터 결합 해제하거나, 모터(904)를 비활성화시킨다. 대안적으로, 모터(904)가 가역적인 경우에, 헤드(908)에 의해서 형성되는 토크의 증가를 나타내는 전류의 증가에 응답하여, 구동 회로(920)가 모터(904)의 회전 운동의 방향을 역전조차도 시 킬 수 있다.
결합 해제 또는 비활성화는, 예를 들어, 소정 시간 동안에 유지될 수 있어서, 사용자에게 스위치를 조작하여 전기 회로를 개방할 수 있는 기회를 허용할 수 있다. 대안적으로, 스위치가 조작되어 회로가 스위치에서 개방될 때까지 결합 해제 또는 비활성화가 유지될 수 있어서, 스위치를 먼저 조작하는 것을 기억할 필요가 없이 어플리케이터(900)를 조작하여 속눈썹의 구속을 해제할 수 있는 기회를 사용자에게 허용할 수 있다. 다른 실시예에서, 구동 회로(920)의 리셋 및 어플리케이터(900)의 작동 허용을 위해서, 회로 개방에 요구되는 그 밖의 작동(즉, 온/오프 스위치를 누름)이 요구될 수 있다.
유사하게, 역회전이 소정 시간 동안 유지될 수 있을 것이고, 이어서 모터(904)가 결합 해제 또는 비활성화될 수 있다. 대안적으로, 역회전이 소정 각도를 통해서 유지될 수 있을 것이고, 그러한 지점에서 모터(904)가 결합 해제되거나 비활성화될 수 있다. 추가적인 대안으로서, 사용자가 스위치(914)를 조작할 때까지 역회전이 중단될 수 없고 속도의 차이가 사용자에게 모터(904)로 스위치(914)를 역방향으로 조작하기 위해 보다 긴 시간 간격을 허용할 수 있도록, 역회전 속도가 정방향 속도와 상이할 수 있다.
도 23A 및 도 23B는 어플리케이터(925)가, 예를 들어, 배터리(930) 및 전기 모터(928)를 갖는 구동부(926)와, 어플리케이터 헤드(932)를 포함하는 토크 제한기의 제2 실시예를 도시한다. 구동부(926)는 또한 모터(928)와 어플리케이터 헤드(932) 사이에 결합된 전동부(934)를 포함할 수 있으나, 전동부(934)는 선택적인 것으로 간주된다. 모터(928)는, 적어도 부분적으로, 토크 제한기를 나타내는 탄성 모터 장착부(938)의 이용을 통해서 하우징(936) 내에 지지된다. 도 23B에서 양방향 화살표("A")로 표시한 바와 같이, 모터(928)가 축(940) 둘레로 이동되는 것을 허용함으로써, 탄성 모터 장착부(938)는 모터(928)가 배터리(930)에 선택적으로 결합되는 것을 허용한다. 도 23A에 도시된 바와 같이, 모터(928)는 배터리(930)에 결합된 접점(944)에 결합되는 (그리고, 예를 들어, 그와 정렬되는) 접점(942)을 구비한다. 만약 충분한 토크가 인가되면, 접점(942)이 접점(944)에 더 이상 결합되지 않도록(그리고, 예를 들어 정렬되지 않도록), 모터(928)는 배터리(930)에 대해 상이한 각 위치로 이동할 수 있다. 이와 같은 방식에서, 모터(928)는 배터리(930)로부터 결합 해제되고, 모터(928)는 작용을 중단한다.
도 24는 어플리케이터(950)가 모터(954) 및 전동부(956)를 포함할 수 있는 구동부(952)를 포함하는 제3 실시예를 도시한다. 모터(954)는 배터리(958)에 결합된 전기 모터일 수 있으나, 이의 상세한 내용은 본 실시예에 따른 토크 변환기의 작동에 필수적인 것은 아니다. 대신에, 전동부(956)는 적어도 제1 기어(960)를 갖는 기어 트레인을 포함할 수 있다. 기어 트레인(956) 또는 모터(954)가 탄성 장착부(964)를 통해서 어플리케이터(950)의 하우징(962)에 대해서 지지될 수 있다. 도시된 실시예에 따라, 모터의 운동이 도 23A에 도시된 것과 유사할 수 있도록 모터(954)는 탄성 장착부(964)에 의해서 지지된다. 그러나, 모터(954)가 제1 각 위치로부터 제2 각 위치로 이동될 때 모터(954)가 배터리(958)로부터 결합 해제되는 대신에, 기어 트레인(956)의 기어(960)는 잼 스위치(jamb switch)(966)와 접한다. 잼 스위치(966)가 적어도 기어(960)와 접한 상태에서(아마도, 기어(960)의 치형부들 사이에 박힌 상태에서), 기어 트레인(956)의 운동이 제한된다.
도 25A 및 도 25B는 어플리케이터(975)가, 예를 들어, 전기 모터(978) 및 배터리(980)를 구비하는 구동부(976)와, 어플리케이터 헤드(982)를 포함하는 토크 제한기의 추가적인 실시예를 도시한다. 구동부(976) 및 어플리케이터 헤드(982) 둘 모두는 제1 단부(990)에서 핸들(988)에 고정 및 결합되는 샤프트(986)를 중심으로 회전하고 그를 따라서 병진운동하도록 장착된 슬리브(984)에 결합된다. 또한, 구동부(976)는, 모터(도시 안됨)의 샤프트에 결합된 추(992)를 포함할 수 있고, 모터(978)는 모터 샤프트 및 추(992)에 공통인 축을 중심으로 회전하게 한다. 구동부(976)는 또한 모터(978) 및 추(992)에 대향하여 슬리브(984)에 결합되는 평형추(996)를 포함할 수 있다.
게다가, 구동부(976)는 스위치(1000)에 결합된 접점(998) 및 슬리브(984)에 결합된 접점(996)을 또한 포함한다. 도 25A에 도시된 바와 같이 구동부(976)가 제1 작동 상태에 있는 경우에, 접점(996) 및 접점(998)은 함께 결합될 수 있어서, 스위치(1000)가 폐쇄되었을 때 모터(978), 배터리(980) 및 스위치(1000)를 포함하는 전기 회로가 폐쇄되는 것을 허용할 수 있다. 이러한 제1 작동 상태에서, 모터 샤프트의 회전은 추(992)의 회전을 유발한다. 추(992)의 자신의 축을 중심으로 한 회전은, 슬리브(984)가 내측 샤프트(986)를 중심으로 회전하도록 하여 슬리브(984)에 또한 결합된 어플리케이터 헤드(982)로 운동이 전달되는 자이로스코프(gyroscopic) 효과를 유발한다. 그러나, 제2 작동 상태에서, 헤드(982)를 통해 서 인가되는 토크가 한계치를 초과하였을 때, 추(992)의 추가 회전은 추가의 자이로스코프 효과를 유발하며, 이는 슬리브(984)를 내측 샤프트(986)를 따라 전진시킨다. 슬리브(984)의 병진운동은 접점(996, 998)들이 결합 해제되도록 하여, 전기 회로를 개방하고, 모터(978)를 비활성화시킨다. 사용되는 모터(978)의 유형에 따라서, 접점(996, 998)들이 결합 해제된 후에도 추(992)가 계속적으로 이동할 수 있어서 접점(996, 998)들이 이격되어 핸들(988)의 배향의 급격한 변화로 다시 접촉되지 않게 보장한다.
도 26은 토크 제한기(1005)가 구동부(102)에 결합된 샤프트(1006) 및 어플리케이터 헤드(106)에 결합된 샤프트(1008)를 포함하는 또 다른 실시예를 도시한다. 샤프트(1006)의 단부(1010) 및 샤프트(1008)의 단부(1012)는 스프링 또는 고무 밴드일 수 있는 탄성 부재(1018)의 대향 단부(1014, 1016)에 결합된다. 샤프트(1006, 1008)들 사이에 토크를 통과시키는 대신에, 탄성 부재(1018)가 변형될 수 있고, 예를 들어, 어플리케이터 헤드에 걸린 속눈썹에 가해지는 토크를 제한하는 방식으로 탄성 부재(1018)의 강성이 선택된다.
도 27은 구동부(102)에 결합될 수 있는 제1 부분(1024) 및 헤드(106)에 결합될 수 있는 제2 부분(1026)을 갖는 샤프트(1022)를 포함하는 토크 제한기(1020)의 다른 실시예를 도시한다. 샤프트(1022)의 제1 부분(1024) 및 제2 부분(1026)은 파괴가능 영역(1028)에 의해서 결합될 수 있다. 파괴가능 영역(1028)은, 예를 들어, 제1 및 제2 부분(1024, 1026)의 직경보다 작은 직경을 갖는 영역에 의해서 한정될 수 있다. 파괴가능 영역(1028)은 소정의 한계치를 초과하는 토크가 헤드(106)에서 형성될 때 파괴될 수 있다. 이러한 방식에서, 구동부(104)는 헤드(106)로부터 결합 해제될 수 있다. 파괴이용 차단(destructive failure)으로 인해서, 그러한 실시예가 교체가능 헤드(106) 및 스템과 같은 교체가능 부조립체를 이용하는 어플리케이터(100)의 실시예와 함께 사용하기에 특히 적합할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 실시예에 따라, 파괴가능 돌출부 또는 탈착가능 돌출부가 파괴가능 샤프트 대신에 이용될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다.
어플리케이터의 다른 태양
이제, 본 발명은, 어플리케이터 헤드(106), 구동부(102) 등과 같은 토크 제한기(108) 이외의 어플리케이터의 태양들의 몇몇 실시예들에 대해서 논의할 것이다. 이하에 개시된 모든 실시예들이 전술한 토크 제한기(108)의 모든 실시예와 함께 이용될 수 있는 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 그러나, 이하의 여러 실시예와 전술한 토크 제한기(108)의 조합은 이해될 것이다. 이와 관련하여, 미국 특허출원 11/143,829호의 개시 내용이 본 명세서에 기술된 어플리케이터의 잠재적 변형예들에 대한 참조로서 본 명세서에 포함된다.
먼저, 어플리케이터 헤드(106)의 다양한 실시예들이 도 28 내지 도 51과 관련하여 설명될 것이다.
어플리케이터 헤드(106)는 속눈썹과 같은 각질 섬유를 분리하고 이들에 화장품을 도포하기 위해서 스템으로부터 돌출하는 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다. 어플리케이터 요소는 통상의 꼬인 와이어 브러쉬(twisted wire brush)로서 제공될 수도 있지만, 어플리케이터 요소는 그 대신 성형된 돌출부들의 형태일 수 있다. 돌출부는 전형적으로 기부 표면으로부터 멀리 외향으로 연장하지만, 이들은 또한 거꾸로 되어 내향으로 돌출하여 리세스를 형성할 수도 있다.
일 실시예에 따라, 성형된 돌출부는 스템에 결합된 기부 단부 및 반대편의 자유 단부를 갖는 긴 핑거(finger)로서 형성된다. 일정 실시예에서, 각각의 핑거의 단면적은 기부 단부로부터 자유 단부까지 점진적으로 좁아지며, 각각의 핑거는 스템의 축에 대해 실질적으로 수직하게 연장하도록 배향된다. 핑거는 팁이 더 커지도록 기부로부터 넓혀질 수도 있거나, 또는 핑거는 전혀 테이퍼지지 않고 대신에 실질적으로 일정한 치수를 가질 수도 있다는 것을 알 것이다. 또한, 핑거는 스템 축에 대해 기울어진 각도로 연장할 수도 있다.
핑거들은 스템을 따라 이격되어 있으며, 각각의 핑거가 인접한 각질 섬유들 사이로 통과할 수 있도록 하는 크기인 자유 단부를 갖는다. 이러한 이격에 의해 핑거들은 어플리케이터 헤드(106)가 회전될 때에도 섬유들 사이로 삽입될 수 있고, 그럼으로써 각각의 핑거와 맞물리게 되는 섬유 표면적을 최대화하고 인접한 섬유들의 분리를 증진한다. 돌출부들은 속눈썹들이 인접한 돌출부들 사이로 통과되게 하기에 충분하게 멀리 이격되어야 하지만 인접한 속눈썹들을 분리하기에 충분하게 근접하여야 한다. 따라서, 인접한 돌출부들 사이의 간극은 대략 0.2 내지 3.0 ㎜일 수 있다.
일정 실시예에서 각각의 돌출부가 스템 원주의 국소 영역으로부터 연장하지만, 스템과 돌출부 사이의 다른 결합 영역이 사용될 수도 있다. 도 28A 내지 도 28E에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 각각의 돌출부(1030)가 실질적으로 디스크-형 상일 수 있고 실질적으로 환형 형상의 기부 단부를 가질 수 있으며, 이들 사이에 리세스 또는 간극(1044)이 있다. 도시된 실시예에서, 기부 단부는 스템 표면의 하나의 완전한 원주 이하로 결합하여, 돌출부(1030)가 회전할 때 속눈썹의 걸림(snagging)을 최소화하는 것이 바람직하다. 스템의 하나의 완전한 원주를 초과하여 가로지르는 다른 디스크 형상이 또한 사용될 수도 있다. 예를 들면, 직사각형 단면을 갖는 긴 스템은 스템의 모서리가 국소 연장부를 형성하는 반면 스템의 각각의 측부의 면들이 인접한 모서리들 사이의 리세스 또는 간극을 형성하도록 비틀릴 수도 있다. 돌출부는 스템의 형상과 대체로 일치하는 불규칙적이거나 일정하지 않은 어플리케이터 헤드 프로파일을 한정하도록 스템의 표면에 부착된다. 돌출부는 스템 연장부의 길이의 10% 내지 400%인 길이를 가질 수도 있다.
디스크 형상의 돌출부(1030)가 성형된 단일 부재로서 도 28A에 도시되어 있지만, 돌출부(1030)는 디스크 형상의 패턴으로 배열된 강모들과 같은 복수의 부재로 형성될 수도 있다는 것을 알 것이다. 돌출부(1030)는 스템 축(1032)에 실질적으로 수직으로 연장할 수 있어서 도 28A에 도시된 것과 유사한 돌출부들의 직선형 열(row)을 형성할 수 있다. 대안적으로, 모든 또는 일부 돌출부(1030)는 스템 축(1032)에 대해 동일한 경사각으로 배향되어 도 28B에 도시된 바와 같이 대각선 열들을 형성할 수도 있거나, 또는 제1 경사각으로 배향된 제1 세트의 돌출부(1034)와 제1 경사각과 상이한 제2 경사각으로 배향된 제2 세트의 돌출부(1036)를 포함하여 도 28C에 도시된 바와 같이 반대방향의 대각선 열들을 형성할 수도 있다. 각각의 돌출부(1030)는 제1 경사각으로 연장하는 제1 돌출부 세그먼트(1038)와 제2 경 사각으로 연장하는 제2 돌출부 세그먼트(1040)를 포함하여, 도 28D에 도시된 바와 같이 교차하는 대각선 열들을 형성하도록 제1 돌출부 세그먼트가 제2 돌출부 세그먼트(1040)와 교차할 수도 있다. 제1 및 제2 돌출부 세그먼트(1038, 1040) 외에, 각각의 돌출부(1030)는 스템 축(1032)에 실질적으로 수직하게 연장하는 제3 돌출부 세그먼트(1042)를 포함하여 도 28E에 도시된 바와 같이 조합된 열들을 형성할 수도 있다. 전술한 각각의 실시예에서, 원주방향 간극(1044)이 인접한 돌출부(1030)들 사이에 제공되어, 인접한 각질 섬유들 사이로 돌출부가 삽입될 수 있게 한다. 각각의 간극은 적어도 소정 수준의 속눈썹 분리를 제공하면서 속눈썹이 인접한 돌출부들 사이로 통과하기에 충분한 공간을 제공하도록 대략 0.2 내지 3.0 ㎜인 것이 바람직하다.
돌출부(1030)의 단면 형상은 본 개시 내용의 범주로부터 벗어남이 없이 변화될 수도 있다. 도 28A 내지 도 28E에 도시된 바와 같이, 돌출부는 실질적으로 원형인 단면 형상을 갖는 핑거로서 제공된다. 돌출부는 원형 외에 도 29A 내지 도 29V에서 도식적으로 도시된 형상들 중 임의의 하나와 같은 다양한 유형의 단면 형상, 예를 들어 도 29A에 도시된 바와 같이 평탄부를 갖는 원형 형상, 도 29B에 도시된 바와 같이 평탄한 형상, 예컨대 도 29C에 도시된 바와 같은 십자 형태나 도 29D에 도시된 바와 같은 3개의 가지를 갖는 별 형상, 도 29E에 도시된 바와 같이 U자 형상, 도 29F에 도시된 바와 같이 H자 형상, 도 29G에 도시된 바와 같이 T자 형상, 도 29H에 도시된 바와 같이 V자 형상, 예컨대 도 29I에 도시된 바와 같은 원형 형상이나 도 29J에 도시된 바와 같은 특히 정사각형인 다각형 형상인 중공(hollow) 형상, 예컨대 도 29K에 도시된 바와 같은 눈송이 형상인 분지(ramification)를 나타내는 형상, 예컨대 도 29L에 도시된 바와 같은 삼각형 형상, 도 29M에 도시된 바와 같은 정사각형 형상 또는 도 29N에 도시된 바와 같은 육각형 형상인 다각형 형상, 도 29O에 도시된 바와 같이 특히 렌즈 형상인 타원형 형상, 또는 도 29P에 도시된 바와 같이 모래시계 형상을 가질 수도 있다. 도 29Q에 도시된 바와 같이 서로에 대해 힌지 연결된 부분들을 갖는 돌출부를 사용하는 것 또한 가능하다.
돌출부의 단부는 다양한 형상으로 형성되거나 다양한 구조를 포함할 수 있다. 적절할 경우, 돌출부는 각각 도 29R에 도시된 바와 같은 단부 볼(1050), 도 29S에 도시된 바와 같은 단부 포크(1051) 또는 도 29T에 도시된 바와 같은 테이퍼진 팁을 형성하기 위한 처리를 거치게 될 수도 있다. 돌출부는 또한 도 29U에 도시된 바와 같이 플로킹(flocked)되거나, 또는 도 29V에 도시된 바와 같이 강모의 표면에 미세 릴리프(micro-relief)를 부가하거나 그 위에 자기 특성 또는 다른 특성을 부여하도록 입자 충전재(1052)를 함유하는 플라스틱 재료를 압출함으로써 제조될 수도 있다.
돌출부는 특히 화장 물질을 돌출부의 기부로부터 자유 단부로 전달하도록 된 외부 표면을 가질 수도 있다. 예를 들면, 각각의 돌출부는 낮은 표면 에너지를 갖는 외부 코팅을 포함하여 제품을 속눈썹으로 더욱 쉽게 전달할 수도 있다. 코팅은 앞서 배경기술에서 언급한 마스카라 물질과 같은 화장 물질과 함께 사용하기에 특히 적합할 수 있다.
긴 프로파일 외에, 적어도 일부의 돌출부는 도 30A 및 도 30B에 도시된 바와 같이 스템의 외부 표면으로부터 연장하는 돌출 디스크(1056), 딤플(dimple) 또는 리지(ridge)(1058)와 같이 다소 짧을 수도 있다. 더욱이, 넓은 범위의 가요성 또는 강성을 갖는 돌출부가 사용될 수도 있다.
어플리케이터 헤드(106)는 상이한 형상을 갖거나 상이한 특성을 나타내는 다양한 돌출부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 어플리케이터 헤드(106)는 제1 단면 형상을 갖는 제1 세트의 돌출부와 제2 단면 형상을 갖는 제2 세트의 돌출부를 포함할 수 있다. 또한, 제1 세트의 돌출부(1030a)는 제1 강성을 가질 수 있고, 반면에 제2 세트의 돌출부(1030b)는 상이한 제2 강성을 갖는다. 변하는 강성의 돌출부들을 사용함으로써, 어플리케이터 헤드의 회전에 의해 도 31A 내지 도 31C에 도시된 바와 같이 더 가요성인 돌출부가 더 강성인 돌출부보다 큰 정도로 편의될 것이다.
도 32A 내지 도 32K에 도시된 바와 같이, 스템은 또한 다양한 단면 형상들 중 하나를 가질 수 있다. 스템은 일정한 원형 단면, 또는 다각형, 예컨대 도 32A에 도시된 삼각형 단면과 같은 비원형 형상을 가질 수도 있다. 추가의 예로서, 스템은 도 32B에 도시된 바와 같이 정사각형 단면 형상, 도 32C에 도시된 바와 같이 오각형 형상, 도 32D에 도시된 바와 같이 육각형 형상, 또는 도 32E에 도시된 바와 같이 타원 형상을 가질 수 있다. 스템은 도 32F 및 도 32G에 도시된 바와 같이 외향으로 오목할 수도 있는 적어도 하나의 노치 영역(1060)을 가질 수 있는데, 여기서 노치는 일정하거나 그렇지 않은 단면을 나타낸다. 노치(1060)는 도 32F에 도시된 바와 같이 원형 단면 형상으로 또는 예컨대 도 32G에 도시된 바와 같은 삼각형 단면인 비원형 단면 형상으로 만들어질 수도 있다. 삼각형인 경우(도 32G), 노치 는 도시된 바와 같이 삼각형의 한 면 전체를 구성할 수 있는데, 이 경우에 어플리케이터는 오목한 면을 나타낸다. 스템 형상은 도 32H에 도시된 바와 같이 평평한 면(1061)을 포함할 수도 있다. 프로파일은 적어도 하나의 만입부(1062), 예컨대 도 32I에 도시된 3개의 만입부를 대안적으로 포함할 수도 있다. 2개의 만입부(1062)를 가진 스템 형상이 도 32J에 도시되어 있는 반면, 하나의 만입부(1062)를 가진 스템 형상이 도 32K에 도시되어 있다. 어플리케이터 헤드(106)는 일정하거나 그렇지 않은 단면 프로파일을 한정할 수도 있으며, 그의 코어는 직선형이거나 그렇지 않을 수도 있다. 스템은 도 32L에 도시된 바와 같이 단면 프로파일의 외곽선에 대해 중심에서 벗어나 있거나 중심에 있을 수도 있다.
돌출부들은 다양한 어플리케이터 헤드 프로파일을 한정하도록 다양한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 33A에 도시된 바와 같이, 돌출부는 원형 어플리케이터 헤드 프로파일(1064)을 한정하도록 균일한 길이를 가질 수 있다. 돌출부는 도 33A에 도시된 바와 같이 가깝게 이격되거나, 도 33B에 도시된 바와 같이 중간 정도로 이격되거나, 또는 도 33C에 도시된 바와 같이 멀리 이격될 수도 있다. 부가적으로, 각각의 돌출부는 도 33A에 도시된 바와 같이 상대적으로 긴 길이 또는 도 33D에 도시된 바와 같이 상대적으로 짧은 길이를 가질 수 있다.
대안적으로, 스템의 형상 및/또는 돌출부의 길이와 간격은 비원형 어플리케이터 헤드 프로파일을 한정하도록 변화될 수 있다. 예를 들면, 돌출부의 길이는 도 33E에 도시된 바와 같이 리세스를 가진 단면의 어플리케이터 헤드 프로파일(1066)을 한정하도록 스템의 원주 둘레에서 짧은 길이와 긴 길이 간에 교번될 수 있다. 어플리케이터의 하나의 절반부가 보다 가깝게 이격된 돌출부들을 포함할 수 있는 반면 어플리케이터의 다른 하나의 절반부는 보다 멀리 이격된 돌출부들을 포함하여 도 33F에 도시된 바와 같이 밀도가 변화하는 부분을 가진 어플리케이터 헤드를 제공할 수 있다. 어플리케이터 헤드는 도 33G 및 도 33H에 도시된 바와 같은 불규칙한 어플리케이터 헤드 프로파일을 한정하도록 몇몇 상이한 길이의 돌출부들을 포함할 수 있다. 다른 가능한 실시예로는, 도 33I에 도시된 바와 같이 어플리케이터의 하나의 절반부가 짧은 돌출부들을 갖는 한편 어플리케이터 헤드(106)의 다른 절반부는 긴 돌출부들을 갖는 것; 도 33J에 도시된 바와 같이 어플리케이터 헤드(106)의 4분의 1이 긴 돌출부들을 갖는 한편 어플리케이터 헤드의 나머지 4분의 3은 짧은 돌출부들을 갖는 것; 도 33K에 도시된 바와 같이 긴 돌출부 및 짧은 돌출부의 대향하는 섹션들; 도 33L에 도시된 바와 같이 어플리케이터 헤드(106)의 하나의 절반부가 조밀하게 이격된 돌출부들을 갖는 한편 다른 절반부는 하나의 돌출부를 포함하는 것; 그리고 도 33M에 도시된 바와 같이 어플리케이터의 하나의 절반부가 다수의 조밀하게 이격된 돌출부들을 포함하는 한편 다른 절반부는 한 쌍의 돌출부를 포함하는 것을 포함할 수 있다.
돌출부의 원주방향 간격을 변화시키는 것 외에, 어플리케이터 헤드(106)를 따른 돌출부의 축방향 간격이 또한 변화될 수도 있다. 도 34A 내지 도 34D는 화살표(1070)로 지시된 축방향으로 실질적으로 균일하게 이격된 돌출부(1030)를 갖는 어플리케이터 헤드(106)의 4개의 4분면을 도시한다. 돌출부의 패턴은 스템 축(1032)에 실질적으로 수직하게 연장하는 평면 내에 놓이는 교번하거나 엇갈리는 돌출부 열들을 생성하도록 균일하다. 도 35A 내지 도 35D는 스템 축(1032)에 대해 경사각으로 연장하는 평면 내에 놓이는 균일하게 이격된 돌출부들을 갖는 어플리케이터 헤드(106)의 4개의 4분면을 도시한다. 도 36A 내지 도 36D는 가깝게 이격된 돌출부들의 영역 및 멀리 이격된 돌출부들의 영역을 갖는 반복되는 패턴을 형성하는 불균일하게 이격된 돌출부들을 갖는 어플리케이터 헤드(106)의 4개의 4분면을 도시한다. 도 37A 내지 도 37D는 스템 축(1032)에 실질적으로 수직하게 연장하는 평면 내에 놓이는 정렬된 돌출부 열들을 형성하는 균일하게 이격된 돌출부들을 갖는 어플리케이터 헤드(106)의 4개의 4분면을 도시한다. 도 38A 내지 도 38D는 각각의 4분면이 상이한 돌출부 패턴을 갖는 어플리케이터 헤드의 4개의 4분면을 도시한다.
어플리케이터 헤드(106)는 상이한 길이를 갖는 돌출부들의 패턴을 포함할 수도 있다. 도 39A 내지 도 39D에 도시된 바와 같이, 어플리케이터 헤드의 4개의 4분면은 균일하게 이격된 돌출부들을 갖는 것으로 도시되어 있다. 패턴은 짧은 돌출부(1072)(밝은 톤으로 도시됨) 및 긴 돌출부(1074)(어두운 톤으로 도시됨)를 포함한다. 짧은 돌출부는 직립되어 스템 표면으로부터 외향 돌출할 수 있거나, 또는 역전되어 스템 내로 연장될 수 있고, 그에 따라 긴 돌출부보다 0 내지 400% 짧을 수 있다. 짧은 돌출부(1072)는 긴 돌출부(1074)의 직사각형 영역을 통해 연장하는 V자형 패턴을 형성한다. 도 40A 내지 도 40D는 짧은 돌출부(1072)가 격자 패턴을 형성하는 반면 긴 돌출부(1074)가 각각의 격자 내측의 반복되는 정사각형 패턴을 형성하는 어플리케이터 헤드의 4개의 4분면을 도시한다.
어플리케이터는 상이한 특성을 갖는 어플리케이터의 부분을 식별하도록 가시적인 표시를 포함할 수 있다. 비대칭 어플리케이터 헤드는 예컨대 제1 특징을 갖는 돌출부를 구비한 제1 영역과 제2 특징을 갖는 돌출부를 구비한 제2 영역을 포함할 수 있다. 어플리케이터 헤드는 제1 영역을 식별하기 위한 가시적인 제1 표시, 예컨대 색상, 텍스처, 문구 또는 기타 시각적으로 구별할 수 있는 특성과, 제2 영역을 식별하기 위한 가시적인 제2 표시를 가질 수도 있다. 상이한 가시적 표시가, 상이한 영역들이 상대적인 가요성, 길이 또는 운동과 같은 상이한 특징들을 갖는 돌출부들을 구비하고 있다는 것을 사용자에게 알려준다. 가시적인 표시는 제1 및 제2 영역 내의 상이한 색상들로서 제공될 수도 있다. 예를 들면, 제1 영역과 관련된 돌출부 팁, 전체 돌출부 몸체, 또는 돌출부를 포함하는 어플리케이터 헤드 표면이 제1 색상을 가질 수 있고, 반면 제2 영역 내의 유사한 구조가 제2 색상을 갖는다. 유사하게, 제1 영역은 제1 색상을 갖는 어플리케이터 헤드 표면과 제2 색상을 갖는 돌출부 또는 그의 부분과 같은 제1 색상 체계를 가질 수 있고, 반면 제2 영역은 제3 색상을 갖는 어플리케이터 헤드 표면과 제4 색상을 갖는 돌출부 또는 그의 부분과 같은 제2 색상 체계를 갖는다.
어플리케이터 헤드의 여러 실시예들에 대해서 설명하였으며, 이제 본 명세서는 구동부(104)의 몇몇 실시예를 참조한다.
전술한 바와 같이, 모터의 일정 실시예에 따라, 속도가 변할 수 있다. 도 41 및 도 42는 각 위치와 함께 변화하는 속도를 도시한다(예를 들어, 변화는 대안적으로 시간에 대해 도표로 표시되어 있을 수 있다). 전술한 바와 같이, 어플리케 이터 헤드(106)의 보다 복잡한 운동을 생성하기 위해서 구동 회로가 제공될 수 있다. 예를 들면, 구동 회로는 동적 속도 신호를 모터(120)에 제공하여 어플리케이터 헤드(106)의 회전 속도를 자동으로 조절할 수 있다. 동적 신호는 도 41 및 도 42에 도시된 그래프에 의해 예시된 바와 같이, 샤프트 회전각에 따라 변화하는 속도와 같은 대체로 반복되는 속도 패턴을 발생시킬 수 있다. 도 41에서, 그래프는 샤프트 회전에 따른 점진적이고 대체로 사인파 형태인 속도 변동을 도시한다. 대조적으로, 도 42의 그래프는 샤프트 회전에 따른 속도의 급격한 단계적 변화를 도시한다.
또한 전술한 바와 같이, 회전 운동 성분을 생성하기 위한 여러 상이한 구동부들이 존재한다. 예를 들어, 어플리케이터(1130)가 도 43A 내지 도 43E에 도시되어 있으며, 여기에서 단일 방향으로의 모터 회전은 회전 요동 운동으로 변환된다. 어플리케이터(1130)는 핸들(1132)과, 어플리케이터 요소(1136)를 갖는 어플리케이터 헤드(1134)를 포함한다. 어플리케이터는 또한 구동부(1139)를 포함한다. 구동부(1139)는 구동 모터(1138) 및 배터리(1140)를 포함하고, 모터(1138) 및 배터리(1140)는 작동식으로 서로 결합되고 핸들(132)의 내부에 배치된다. 모터(1138)는 전동부(1144)에 의해 어플리케이터 헤드(1134)에 기계적으로 결합되는 모터 샤프트(1142)를 구비한다.
보다 구체적으로, 전동부(1144)는 회전 모터 샤프트(1142)에 결합된 모터 디스크(1146)를 포함한다. 도 43B 내지 도 43E에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 모터 디스크(1146)는 커넥팅 로드(1152)에 형성된 슬롯(1150) 내로 삽입되도록 크 기가 결정된 핀(1148)을 포함한다. 커넥팅 로드(1152)는 아이들러 로드(1154)의 제1 단부에 피봇식으로 결합된다. 아이들러 로드(1154)의 제2 단부는 어플리케이터 헤드(1134)에 고정되어, 아이들러 로드(1154) 및 어플리케이터 헤드(1134)가 함께 회전한다. 스프링(1156)이 핸들(1132)과 아이들러 로드(1154) 사이에서 연장하여, 아이들러 로드(1154)를 제1 방향으로 편의시킨다.
작동시, 핀(1148)은 먼저 도 43B에 도시된 바와 같이 슬롯(1150)의 하단부에 인접하게 위치될 수 있다. 모터 디스크(1146)가 시계방향으로 회전함에 따라, 핀(1148)은 도 43C에 도시된 바와 같이 슬롯(1150)의 하단부로부터 상단부로 이동한다. 핀(1148)이 계속 상향으로 회전함에 따라, 커넥팅 로드(1152)와 아이들러 로드(1154)가 도 43D에 도시된 수직 상향 방향으로 당겨지고, 그럼으로써 스템(1134)을 반시계방향으로 회전시킨다. 도 43D에 도시된 위치로부터, 모터 디스크(1146)의 추가의 회전에 의해 핀(1148)이 하향으로 이동되어 도 43E에 도시된 바와 같이 슬롯(1150)의 상단부로부터 하단부로 활주된다. 모터 디스크(1146)의 추가의 회전에 의해 커넥팅 로드(1152)와 아이들러 로드(1154)가 하향으로 구동되어 도 43B에 도시된 위치로 복귀되고, 그럼으로써 스템(1134)이 시계방향으로 회전된다. 따라서, 전동 커플링(1144)은 모터 샤프트(1142)의 단방향 회전을 스템(1134)의 회전 요동으로 변환한다.
회전 운동되는 어플리케이터(1160)의 다른 예시적인 실시예가 도 44A 내지 도44C에 도시되어 있다. 어플리케이터(1160)는 핸들(1164)과, 어플리케이터 요소(1162)를 갖는 어플리케이터 헤드(1166)를 포함한다. 구동부(1167)는 전기 코일 액추에이터(1168) 및 배터리(1170)를 포함하고, 둘 모두는 핸들(1164) 내에 배치되어 서로 작동식으로 결합된다. 코일 액추에이터(1168)는 샤프트(1172)의 축을 따라 구동 샤프트(1172)를 왕복운동시킨다. 구동 샤프트(1172)는 아이들러 샤프트(1174)의 제1 단부에 피봇가능하게 결합된다. 아이들러 샤프트(1174)의 제2 단부는 어플리케이터 헤드(1166)에 고정되어 이와 함께 회전한다. 작동시, 액추에이터(1168)는 각각 도 44B와 도 44C에 도시된 연장 위치와 후퇴 위치 사이에서 구동 샤프트(1172)를 왕복운동시킨다. 구동 샤프트(1172)가 연장 위치로부터 후퇴 위치로 이동함에 따라, 아이들러 샤프트(1174) 및 부착된 스템(1166)은 시계방향으로 회전된다. 구동 샤프트(1172)가 후퇴 위치로부터 연장 위치로 역방향으로 이동할 때, 아이들러 샤프트(1174) 및 어플리케이터 헤드(1166)는 반시계방향으로 회전된다. 어플리케이터 헤드(1166)가 정방향과 역방향으로 회전되는 동안의 회전 속도와 그 기간은 코일 액추에이터(1168), 배터리(1170) 및/또는 제어기(도시 안됨)에 의해 결정될 수 있다.
어플리케이터(1180)의 다른 추가의 예시적인 실시예가 도 45A 내지 도 45D에 도시되어 있다. 어플리케이터(1180)는 핸들(1182)과, 어플리케이터 요소(186)를 갖는 어플리케이터 헤드(1184)를 포함한다. 도 45A에 도시된 바와 같이, 구동부(1187)는 회전 모터 샤프트(1190)를 갖는 모터(1188)를 포함하며, 모터는 핸들(1182) 내에 형성된 과대 크기의 공동(1192) 내에 배치되고 스프링(1194)에 의해서 하향 위치로 편의된다. 모터 샤프트(1190)를 어플리케이터 헤드(1184)에 작동식으로 결합하기 위해서 전동부(1196)가 제공된다. 전동부(1194)는 도 45B에 가장 잘 도시된 바와 같이 캠 표면(1199)을 한정하는 타원형 형상을 갖는 모터 디스크(1198)를 포함하며, 모터 디스크(1198)가 회전함에 따라 캠 작용을 제공하도록 핸들(1182) 내의 고정 표면(1200)과 맞물린다. 모터 디스크(1198)는 어플리케이터 헤드(1184)에 부착된 어플리케이터 헤드 디스크(1202)와 마찰식으로 맞물린다. 작동시, 모터(1188)는 어플리케이터 헤드 디스크(1202)를 구동시키는 모터 디스크(1190)를 회전시킨다. 모터 디스크(1198)가 회전함에 따라, 모터(1188)는 고정 표면(1200)에 대항한 모터 디스크(1198)의 캠 작용에 의해 상하로 구동된다. 그러므로, 모터 디스크(1198)의 회전 중심은 어플리케이터 헤드 디스크(1202)의 높이의 위아래로 이동한다. 모터 디스크의 회전 중심이 도 45D에 도시된 바와 같이 어플리케이터 헤드 디스크(1202)의 높이의 위에 있는 경우, 어플리케이터 헤드(1184)는 시계방향으로 회전된다. 반대로, 모터 디스크의 회전 중심이 도 45C에 도시된 바와 같이 어플리케이터 헤드 디스크(1202)의 높이의 아래에 있는 경우, 어플리케이터 헤드(1184)는 반시계방향으로 회전된다. 모터 디스크의 회전 중심이 어플리케이터 헤드 디스크(1202)의 높이로부터 더욱 멀리 이동함에 따라, 어플리케이터 헤드 디스크가 더 빠른 속도로 회전된다는 것을 알 것이다. 따라서, 전동 커플링(1196)은 단방향 모터 회전을 회전 속도가 정회전 및 역회전 방향 모두에서 변화하는 어플리케이터 헤드의 회전 요동으로 변환한다.
어플리케이터(100)가 어플리케이터 헤드(106)를 회전 운동뿐만 아니라 축방향 운동으로도 이동시키는 구동부(102)를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 회전 요동 및 축방향 요동 모두를 포함하는 복합 운동을 생성할 수 있는 어플리케 이터(1230)의 예시적인 실시예가 도 46A 및 도 46B에 도시되어 있다. 어플리케이터(1230)는 핸들(1232)과, 어플리케이터 요소(1236)를 갖는 어플리케이터 헤드(1234)를 포함한다. 어플리케이터(1230)는 또한 구동 샤프트(1240) 및 핸들(1232) 내에 배치된 코일 액추에이터(1238)를 구비한 구동부(1237)를 포함한다. 어플리케이터 헤드(1234)를 구동 샤프트(1240)에 작동가능하게 연결하도록 전동부(1242)가 제공된다. 구체적으로, 전동부(1242)는 가요성 커플링(1246)에 의해 구동 샤프트(1240)에 연결된 어플리케이터 헤드 연장부(1244)를 포함하며, 가요성 커플링은 구동 샤프트(1240)에 대해 어플리케이터 헤드 연장부(1244)가 회전되게 한다. 어플리케이터 헤드 연장부(1244)는 핸들(1232)에 결합된 돌기(1250)를 수용하는 크기인 나선형 홈(1248)을 포함한다.
작동시, 코일 액추에이터(1238)는 각각 도 46A 및 도 46B에 도시된 후퇴 위치와 연장 위치 사이에서 수직 방향을 따라 구동 샤프트(1240)를 왕복운동시킨다. 구동 샤프트(1240)가 후퇴 위치로부터 연장 위치로 이동함에 따라, 어플리케이터 헤드 연장부(1244)가 하향으로 구동된다. 홈은 돌기(1250)를 따라 가압되어, 위에서 볼 때 어플리케이터 헤드가 시계방향으로 회전되게 한다. 구동 샤프트(1240)가 상향으로 이동할 때, 어플리케이터 헤드(1234)가 수직 상향으로 이동함에 따라 어플리케이터 헤드 연장부(1244) 및 어플리케이터 헤드(1234)는 반시계 방향으로 회전된다. 따라서, 전동 커플링(1242)은 어플리케이터 헤드(1234)의 회전 요동 및 축방향 요동을 동시에 발생시킨다. 어플리케이터 헤드의 축방향 운동을 생성하는 임의의 실시예의 경우에 핸들에 대해 축방향으로 구동됨에 따라 헤드를 회전시키도 록 유사한 홈과 돌기가 제공될 수 있다는 것에 유의하여야 한다.
또한, 어플리케이터 헤드(106)의 회전 운동은 축방향 또는 진동 운동과 조합될 수 있다. 예를 들어, 어플리케이터 헤드(106)의 회전 및 축방향 또는 진동 운동을 생성하기 위한 어플리케이터(1310)의 예시적인 실시예가 도 47A 내지 도 47C에 도시되어 있다. 어플리케이터(1310)는 핸들(1312)과, 어플리케이터 요소(1316)를 갖는 어플리케이터 헤드(1314)를 포함한다. 어플리케이터(1310)는, 핸들(1312) 내에 배치되고 모터 샤프트(1318)를 적어도 일 방향으로 회전시킬 수 있는 모터(1317)를 갖는 구동부(1315)를 포함한다. 배터리(1320)가 또한 핸들(1312) 내에 배치되며 모터(1317)에 작동식으로 결합된다. 모터 샤프트(1318)를 어플리케이터 헤드(1314)에 작동식으로 연결하도록 전동부(1322)가 제공된다. 전동부(1322)는 모터 샤프트(1318)에 결합된 모터 디스크(1324)를 포함한다. 모터 디스크(1324)는 어플리케이터 헤드(1314)에 결합된 어플리케이터 헤드 디스크(1326)와 마찰식으로 맞물린다. 캠 종동자(1328)는 어플리케이터 헤드 디스크(1326)에 결합되며, 핸들(1312)에 결합된 캠 구동자 표면(1330)과 맞물리도록 형상화된다. 스프링(1332)은 핸들(1312)과 어플리케이터 헤드 디스크(1326) 사이에 연장하여 어플리케이터 헤드(1314)를 상부 위치를 향하여 편의시킨다.
작동시, 모터 디스크(1324)의 회전에 의해 어플리케이터 헤드 디스크(1326)가 회전된다. 어플리케이터 헤드 디스크(1326)가 회전함에 따라, 캠 종동자(1328)는 캠 구동자 표면(1330)을 따라 활주하여 이와 동시에 스프링(1332)의 힘에 대항하여 어플리케이터 헤드 디스크(1326)를 하향으로 가압한다. 결과적으로, 어플리 케이터 헤드 디스크(1326)의 높이는 모터 디스크가 회전함에 따라 모터 디스크(1324)의 회전 중심의 위아래로 이동한다. 모터 디스크의 회전 중심이 도 47B에 도시된 바와 같이 어플리케이터 헤드 디스크(1326)의 높이의 위에 있는 경우, 어플리케이터 헤드(1314)는 시계방향으로 회전된다. 반대로, 모터 디스크의 회전 중심이 도 47C에 도시된 바와 같이 어플리케이터 헤드 디스크(1326)의 높이의 아래에 있는 경우, 어플리케이터 헤드(1314)는 반시계방향으로 회전된다. 모터 디스크의 회전 중심이 어플리케이터 헤드 디스크(1326)의 높이로부터 더욱 멀리 이동함에 따라, 어플리케이터 헤드 디스크가 더 빠른 속도로 회전된다는 것을 알 것이다. 따라서, 전동 커플링(1322)은 단방향 모터 회전을 어플리케이터 헤드의 회전 요동 및 축방향 운동으로 변환하며, 여기서 회전 속도는 정회전 및 역회전 방향 모두에서 변화한다. 축방향 운동은 어플리케이터 헤드의 축방향 요동이나 진동 중 어느 하나일 수 있다.
복합적인 진동 및 회전 운동을 생성할 수 있는 어플리케이터(1420)가 도 48에 도시되어 있다. 어플리케이터(1420)는 내부에 구동부(1423)가 배치된 핸들(1422)을 포함한다. 구동부(1423)는 방진 스프링(1426)을 통해서 핸들(1422)에 결합된 모터(1424)를 포함한다. 모터는 모터 샤프트(1428)를 갖고, 추(1430)가 모터 샤프트의 축에 대해 편심으로 장착된다. 스위치(1432)와 배터리(1434)가 모터(1424)에 작동식으로 결합된다. 일반적으로 원통형이거나 절두원추형 형상을 가질 수 있는 보스(boss)(1436)가 또한 핸들(1422)에 결합된다. 어플리케이터 헤드(1438)는 보스(1436)에 회전가능하게 맞물리는 크기의 소켓(1442)을 한정하는 어 플리케이터 헤드 연장부(1440)를 포함한다. 어플리케이터 헤드(1438)는 어플리케이터 헤드(1444)를 또한 지지한다.
작동시, 회전하는 편심 추(1430)는 스프링(1426)에 의해 핸들(1422)로부터 실질적으로 격리되는 진동력을 발생시킨다. 힘은 보스(1436)를 경유하여 어플리케이터 헤드(1438)로 전달되며, 이는 어플리케이터 헤드의 회전을 일으킨다. 이 실시예에서, 모터 샤프트(1428)가 어플리케이터 헤드 축에 실질적으로 평행한 경우, 모터 샤프트(1428)의 한 방향으로의 회전은 어플리케이터 헤드(1438)를 반대 방향으로 회전되게 한다. 모터 샤프트의 회전 방향은 배터리(1434)의 극성을 절환시킴으로써 역전될 수 있다. 따라서, 어플리케이터(1420)는 어플리케이터 헤드(1444)를 진동 요소 및 회전 요소 모두를 포함하는 복합 운동으로 운동시킬 수 있다.
하나 이상의 진동, 반경방향 및 회전 성분들을 포함하는 복합 어플리케이터 헤드 운동을 생성할 수 있는 어플리케이터(1450)가 도 49에 도시되어 있다. 어플리케이터(1450)는 내부 슬리브(1454)가 결합되어 있는 핸들(1452)을 포함한다. 어플리케이터(1450)는 또한 스프링(1458)에 의해서 내측 슬리브(1454) 내부에서 모터(1456)가 지지되는 구동부(1455)를 포함한다. 모터(1456)는 회전 샤프트(1460) 및 이에 결합되어 편심으로 장착된 추(1462)를 포함한다. 스위치(1464)와 배터리(1466)가 모터(1456)에 작동가능하게 결합된다. 중공 어플리케이터 헤드(1468)는 스프링(1458)의 자유 단부를 수용하도록 하는 크기로 되어 있다. 어플리케이터 헤드(1468)는 어플리케이터 헤드(1472)를 회전가능하게 수용하는 크기인 소켓(1470)을 포함하여, 어플리케이터 헤드(1472)는 어플리케이터 헤드(1468)에 대해 자유롭게 회전한다. 시라우드(shroud)(1469)가 내부 슬리브(1454)와 어플리케이터 헤드(1468)의 대향 단부들 사이의 간극을 둘러싸도록 제공될 수 있다.
작동시, 모터(1456)의 회전은 스프링(1458)의 일 단부에 의해 핸들(1452)로부터 격리되며 스프링(1458)의 타 단부에 의해 어플리케이터 헤드(1468)로 전달되는 회전력을 발생시킨다. 스프링(1458)은 어플리케이터 헤드(1468)를 반경방향으로 병진되게 (즉, 회전 없이 내부 슬리브(1454)에 대해 원형 경로로 운동하게) 한다. 이어서, 어플리케이터 헤드(1472)가 어플리케이터 헤드(1468)에 대해 자유롭게 회전한다. 결과적으로, 어플리케이터(1450)는 어플리케이터 헤드(1472)를 반경방향 병진 성분, 진동 성분 및/또는 회전 성분을 포함하는 복합 운동으로 운동시킬 수 있다.
도 48 및 도 49에 도시된 실시예에서, 스프링, 모터 및 편심 추는 어플리케이터 헤드 운동에 대한 원하는 주파수 및 진폭을 생성하도록 선택될 수 있다. 스프링은 그의 고유 진동수에서 또는 그 부근에서 활성화되도록 모터 및 추와 부합될 수도 있다. 이와 같이 부합된 때, 모터의 힘은 스프링에 의해 증폭되어 어플리케이터 헤드로 전달되고, 그럼으로써 어플리케이터 헤드의 소정 변위를 생성하는 데 모터가 필요로 하는 전력을 감소시킨다.
도 50은 어플리케이터 헤드(1532)를 회전 및 진동 운동으로 운동시키는 다른 어플리케이터(1530)를 도시한다. 어플리케이터(1530)는 핸들(1534)을 포함한다. 치형(toothed) 캠(1536)이 하우징 내에 배치되며 슬리브(1538)를 포함한다. 어플리케이터 헤드(1540)는 치형 캠에 결합되며 어플리케이터 헤드(1532)를 지지한다. 모터(1542)는 슬리브(1538)에 결합된 회전 샤프트를 포함한다. 배터리(1544)와 스위치(1546)가 핸들(1534) 내에 배치되며, 모터(1542)에 작동식으로 결합된다. 작동시, 모터(1542)는 캠(1536)을 하우징 내에 형성된 치형부(1548) 상에서 회전되게 하여, 회전 성분과 진동 성분을 갖는 복합 어플리케이터 헤드 운동을 생성한다. 진동은 사용자에게 촉각적인 피드백(feedback)을 제공하도록 핸들(1534)에 인가된다.
도 51A 및 51B는 어플리케이터 헤드의 진동 및 회전 운동을 갖는 어플리케이터(1550)를 도시한다. 어플리케이터(1550)는 핸들(1554)을 포함한다. 어플리케이터 헤드(1556)는 어플리케이터 헤드 연장부(1558)를 포함하고, 연장부는 핸들(1554)에 결합된 기어 치형부(1564)와 맞물리도록 구성된 치형부(1562) 및 안정화 블레이드(1560)를 포함한다. 모터(1566)가 어플리케이터 헤드 연장부(1558)에 결합되며, 배터리(1570) 및 스위치(1572)에 작동식으로 결합된다. 작동시, 모터(1566)는 치형부(1562)를 기어 치형부(1564) 상에서 구동되게 하도록 어플리케이터 헤드 연장부(1558)를 회전시키고, 그럼으로써 어플리케이터 헤드(1552)의 진동 운동을 발생시킨다. 진동은 핸들(1554)을 통과하여 사용자에게 촉각적인 피드백을 제공한다.
어플리케이터는 어플리케이터 헤드, 또는 어플리케이터 헤드와 다양한 맞춤형(customized) 어플리케이터가 동일한 핸들에 의해 사용될 수 있도록 핸들로부터 독립적으로 제거될 수 있는 어플리케이터 헤드의 조합을 구비할 수 있다. 제거가능한 헤드 또는 헤드/어플리케이터 헤드 조합은 고정(locking) 메커니즘을 포함할 수도 있다. 또한, 어플리케이터 헤드는 운동하는(즉, 회전, 축방향 운동하는 등의) 돌출부와 고정된 돌출부 둘 모두의 조합을 제공하도록 될 수도 있다.
어플리케이터의 조립 및 용도
전술한 임의 실시예에 따라, 어플리케이터(100)는 단일 유닛으로 제조될 수 있다. 즉, 어플리케이터 헤드(106)를 구동부(104)로부터 결합 해제시키려는 시도가 헤드(106) 및 구동부(104) 중 하나 또는 둘 모두에 손상을 초래하여 헤드(106) 및/또는 구동부(104)가 작동될 수 없게 만드는 방식으로, 어플리케이터 헤드(106)는 구동부(104)에 결합될 수 있다. 대안적으로, 어플리케이터 헤드 및/또는 구동부(104)가 동일한 취지로 핸들(102)에 결합될 수 있다. 어플리케이터(100)는 한 병의 화장품, 예를 들어 마스카라와 함께 포장되고 판매될 수 있다.
그러나, 어플리케이터(100)의 구성요소들은 또한 개별적으로 포장되고 판매될 수 있도록 제조될 수 있다.
예를 들어, 다양한 헤드(106)가 주어진 구동부(104) 및 핸들(102)과 함께 사용될 수 있도록 어플리케이터 헤드(106)는 구동부(104) 및/또는 핸들(102)로부터 선택적으로 탈착될 수 있다. 이러한 방식에 이어서, 하나의 구동부(104)/핸들(102) 유닛을 초과하여 얻거나 구매할 필요가 없이, 사용자는 상이한 어플리케이터 요소 프로파일(예를 들어, 도 29A 내지 도 29V 참조) 또는 어플리케이터 요소 분포(예를 들어, 도 33A 내지 도 33M 참조)를 갖는 어플리케이터 헤드(106)들을 교환할 수 있다. 이들 실시예에 따라, 하나 이상의 어플리케이터 헤드(106) 및 구동부(104)/핸들(102) 유닛이 키트로서 포장 및 판매될 수 있고, 구동부(104)/핸 들(102) 유닛에 대한 교체 또는 리필로서 어플리케이터 헤드(106)가 구동부(104)/핸들(102)과 개별적으로 포장 및 판매될 수 있다.
또한, 이들 라인을 따라서, 어플리케이터 헤드(106)는 도 52에 도시된 바와 같이 화장 물질(예를 들어, 마스카라)의 병(1702)과 함께 하나의 유닛(1700)으로 포장 및 판매될 수 있다. 예를 들어, 어플리케이터 헤드(106)는 나사 부분(1704)을 포함할 수 있고, 나사 부분은 병(1702)의 유사한 나사 부분(1706)과 맞물린다. 이어서, 헤드(106)는 사용시에 구동부(104)/핸들(102)과 결합될 수 있다. 구동부(104)/핸들(102)은 키트의 일부로서 병(1702) 및 헤드(106)의 조합(1700)과 함께 포장 및 판매될 수 있거나, 또는 구동부(104)/핸들(102)은 헤드(106)/병(1702)과 개별적으로 포장 및 판매될 수 있다.
헤드(106)가 개별적으로 포장 및 판매될 수 있는 어플리케이터의 유일한 구성요소가 아니라는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 52에 또한 도시된 바와 같이, 전력 공급원(124)이 구동부(104)의 나머지로부터 선택적으로 탈착가능 할 수 있다. 또한, 전력 공급원(124)은 구동 회로(1720)에 결합되어, 전압 및 전류를 모터(120)로 공급할 뿐만 아니라 어플리케이터 헤드(106)의 속도를 제어하여 도 41 및 도 42에 도시된 바와 같은 비고정형 회전 속도를 제공하거나 또는 일부 다른 제어 기능(예를 들어, 운동 방향성)을 제공할 수 있는, 일 유형의 지능형 전력 공급원(1722)을 형성할 수 있다. 이러한 방식 이후에, 지능형 전력 공급원(1722)을 선택하고 구동부(104)의 나머지와 조합하는 것은 어플리케이터(100)의 성능에 상당한 영향을 미칠 것이다.
상세한 설명에 인용된 모든 문헌은 관련 부분에서 본 명세서에 참고로 포함되며, 임의의 문헌의 인용은 본 발명에 대하여 종래 기술임을 용인하는 것으로서 파악되어서는 안 된다.
본 발명의 특정 실시예를 예시 및 설명하였지만, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서 다양한 다른 변화 및 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에게는 자명하다. 따라서, 첨부된 청구의 범위에서 본 발명의 범주 이내인 모든 그러한 변화 및 변경을 포함하고자 한다.

Claims (12)

  1. 핸들(102);
    핸들(102)에 결합된 구동부(104);
    구동부(104)에 결합된 어플리케이터 헤드(106); 및
    자기 커플링(600, 630, 660, 690, 720)을 포함하는 토크 제한기(108)를 포함하며,
    어플리케이터 헤드(106)를 통해서 인가되는 토크가 소정의 허용가능 토크를 초과하지 않도록 자기 커플링(600, 630, 660, 690, 720)이 구동부(104) 및 어플리케이터 헤드(106) 중 적어도 하나에 결합되는 화장품 어플리케이터.
  2. 제1항에 있어서, 구동부(104)는 전기 모터 및 기계적 모터로 이루어진 군으로부터 선택되는 모터(120) 및 이들의 조합을 포함하는 화장품 어플리케이터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자기 커플링(600, 630, 660, 690, 720)은 어플리케이터 헤드(106)와 구동부(104) 사이에 결합되어 구동부(104)와 어플리케이터 헤드(106) 사이에 운동을 전달하는 화장품 어플리케이터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 자기 커플링(600, 630, 660, 690, 720)은 적어도 하나의 전자석을 포함하는 화장품 어플리케이터.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 자기 커플링(600, 630, 660, 690, 720)은 적어도 하나의 영구 자석을 포함하는 화장품 어플리케이터.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 자기 커플링(600, 630, 660, 690, 720)은 구동부(104)에 결합된 제1 자석(602, 632, 662) 및 어플리케이터 헤드(106)에 결합된 제2 자석(612, 636, 664)을 포함하는 화장품 어플리케이터.
  7. 제6항에 있어서, 제1 자석(602, 632, 662) 및 제2 자석(612, 636, 664)은 제1 결합 상태에서 공통 축을 따라 정렬되고 제2 결합 해제 상태에서 평행 축을 따라서 정렬되는 화장품 어플리케이터.
  8. 제6항 및 제7항에 있어서, 제1 자석(602, 632, 662) 및 제2 자석(612, 636, 664)은 제1 자석(602, 632, 662) 및 제2 자석(612, 636, 664)의 대향 표면들이 접하여 배치되는 화장품 어플리케이터.
  9. 제8항에 있어서, 제1 자석(602, 632, 662) 및 제2 자석(612, 636, 664)의 대향 표면들 중 적어도 하나는 코팅(692)을 포함하는 화장품 어플리케이터.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 자석(602, 632, 662) 및 제2 자석(612, 636, 664)은 이들 사이에 간극(640)이 배치되며, 자기 커플링(600, 630, 660)은 간극(640) 내에 배치된 스페이서(722)를 포함하는 화장품 어플리케이터.
  11. 제10항에 있어서, 스페이서(722)는 제1 층(728) 및 제2 층(730)을 포함하고, 제1 층(728) 및 제2 층(730)은 서로 마찰 연결된 대향 표면들을 구비하는 화장품 어플리케이터.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 자기 커플링(600, 630, 660, 690, 720)은 구동부(104) 및 어플리케이터 헤드(106) 중 하나에 결합된 제1 자석(602, 632, 662)과, 구동부(104) 및 어플리케이터 헤드(106) 중 다른 하나에 결합된 중간 내지 높은 자기 투과율을 갖는 물질(612)을 포함하고, 물질(612)은 바람직하게는 철을 포함하는 화장품 어플리케이터.
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