具有动态可调整硬度的化妆品施涂器头的制作方法
【专利摘要】一种化妆品施涂器包括具有可选择性地改变的硬度以允许用户调整相对柔性或刚性的刷毛或尖齿。所述刷毛或尖齿直接由压电陶瓷纤维制作或在其结构内并入压电陶瓷纤维。可通过使所述压电纤维经受电流或者电场或磁场来调整所述纤维的所述相对柔性或刚性，以致使所述纤维获得或丧失柔性。因此可调整所述施涂器的刚性或柔软性以适合不同施涂操作，例如涂抹化妆品或梳理及结块移除。
【专利说明】具有动态可调整硬度的化妆品施涂器头
【技术领域】
[0001]本发明一股来说涉及化妆品施涂器，且特定来说涉及具有动态可调整柔性的化妆品施涂器。所述施涂器包括能够响应于电的供应的改变或者电场或磁场的改变而改变硬度的压电纤维。
【背景技术】
[0002]例如睫毛膏刷等常规化妆品施涂器在指定温度下具有由材料的类型(例如塑料或弹性体)、所选择材料的质量、几何条件及硬度以及结构部件的厚度(例如睫毛膏刷毛或尖齿的直径)决定的设定或固定程度的柔性或刚性。硬度是材料的刚度的度量。因此在产品工程设计及制造工艺期间选择并确立确立常规化妆品施涂器的施涂器结构(例如刷毛、尖齿或其它结构)的刚度的参数。一旦经制造，终端用户则无法改变施涂器的所确立硬度或刚度。
[0003]化妆品施涂器的组件的刚度通常可对产品配方的施涂特性或对特定施涂过程的有效性具有影响。一股来说，刚度是用于制作组件的材料的性质，而柔性或刚性是与组件的几何条件(即，组件的质量、结构、配置及形状)结合的材料的性质(包括刚度)。用于制作组件的材料的刚度，或相反，柔软度对确定所述组件的柔性或刚性具有直接影响。尽管前文如此所述，但在本文中也可关于组件的刚性参考所述组件中所使用的材料的刚度，或相反，关于所述组件的柔性参考所述组件中所使用的材料的刚度。举例来说，相信较柔软、较具柔性的刷毛较适合将重负荷的睫毛膏产品涂抹到睫毛上，而较坚硬、较不具柔性的刷毛较适合“刮涂”所涂抹的睫毛膏产品，即，较坚硬、较不具柔性的刷毛较适合梳理睫毛以将睫毛分离，且移除结块或过量睫毛膏。举例来说，参见颁发给米拉利亚(Miraglia)的第6，481，445号美国专利。为适应此现象，用户通常借助具有较柔软、较具柔性的刷毛来涂抹睫毛膏产品，且接着借助具有较坚硬、较不具柔性的刷毛或尖齿的刷施涂器或梳型施涂器来“刮涂”所涂抹的睫毛膏产品。此对于用户来说既不方便又较耗时。
[0004]因此，需要一种具有能够将硬度从用于涂抹操作的柔软且相对具柔性改变为相对坚硬且较不具柔性以在涂抹睫毛膏之后更好地刮涂及结块移除操作的刷毛或尖齿的化妆品施涂器。
【发明内容】
[0005]本发明的施涂器包括刷毛、尖齿或其它施涂器组件，其具有选择性可改变硬度以允许由用户调整相对柔性或刚性。所述刷毛、尖齿或其它施涂器组件直接由压电陶瓷纤维制作或在其结构内并入压电陶瓷纤维。可通过使压电纤维经受电流或者电场或磁场来调整所述纤维的相对柔性或刚性，以致使所述纤维与电流或场的强度成比例地且根据电流或场的极性获得或丧失柔性。施涂器的选择性可变刚性或刚度可提供使用同一施涂器的多种方式，且可基于所要施涂情形产生不同有益结果。【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是本发明的施涂器的第一实施例连同用于容纳产品的容器的横截面立面图；
[0007]图2是图1中所展示的施涂器的第一实施例的更详细立面图；
[0008]图3是在施涂器的组装期间图2中所展示的施涂器的第一实施例的透视图；
[0009]图4是在施涂器的组装期间图2中所展示的施涂器的第一实施例的侧立面图；
[0010]图5是本发明的施涂器的第二实施例连同用于容纳产品的容器的横截面立面图；
[0011]图6是图5中所展示的施涂器的第二实施例的更详细横截面立面图；
[0012]图7是图5中所展示的施涂器的第二实施例的立面图；
[0013]图8是本发明的施涂器的第三实施例连同用于容纳产品的容器的横截面立面图；及
[0014]图9是图8中所展示的施涂器的第三实施例的立面图。
【具体实施方式】
[0015]根据本发明的施涂器I的第一实施例大体展示于图1到4中。施涂器I可为独立的，或如图1中所图解说明，可为包括容纳化妆品的容器50的产品封装的部分。如图1中所展示，施涂器I包括通过杆4连接到手柄6的施涂器头2。手柄6包括空心壳体部分7，其具有足够尺寸以容纳施涂器的额外组件，且舒适地配合于用户的手或手指中。施涂器头2可呈(举例来说)绞线刷3或所模制施涂器头9 (参见图5)的形式。施涂器头2可采取其它形式，例如(举例来说)棒、抹刀、粉扑、梳或辊(未展示)。施涂器头2适于施涂任何化妆品，例如(举例来说)睫毛膏。施涂器头2可为相对平坦、展开的表面，例如抹刀，或可为具有尖齿、隆起部、刷毛、空隙或适合且适于促进在施涂目标(例如(举例来说)眼睫毛、眉毛、头发、皮肤、嘴唇、指甲等)上上装、涂抹及刮涂化妆品的其它细节的表面。
[0016]重要的是，施涂器头2包括由至少一种选择性反应材料(例如(举例来说)压电材料)构成的一或多个组件，所述选择性反应材料适于响应于所供应刺激(例如(举例来说)电流)的改变而改变施涂器头或其一部分的形状、体积、劲度及定向中的至少一者。所述选择性反应材料可包含组件或组件的一部分。举例来说，如图1中所图解说明，压电材料可包含用作(例如)夹紧于常规绞线芯中的一或多个刷毛的一或多个纤维。或者，如(举例来说)图5中所图解说明，选择性反应材料可并入到模制化合物中，使得材料可整体地模制到组件(例如所模制施涂器头的尖齿或其它释放结构)中。作为又一替代方案，选择性反应材料(例如纤维)可用弹性材料包覆模制以形成(举例来说)具有压电芯的尖齿。举例来说，压电纤维可模制于尖齿内适当位置处，或可插入于尖齿中的孔中。或者，压电材料可包含施涂器结构的尖齿或其它结构的表面表层或层。
[0017]作为实例，施涂器I的第一实施例包括施涂器头2，施涂器头2为绞线芯类且以图1到2中的参考编号3展示。绞线刷3具有绞线芯12，绞线芯12具有近端14及远端22。如图1中所展示，施涂器头2的近端14适于安装于杆4上的孔16中，杆4转而连接到手柄
6。可在杆4中提供与孔16轴向对准且流体连通的内腔42，其从孔16延伸到壳体7以在手柄6与施涂器头2之间容纳电路、电路板或导体。手柄6可包括具有内部螺纹10的套筒8，内部螺纹10适于协作地啮合化妆品组合物容器50的颈部52上的对应外部螺纹51，使得手柄6用作容器50的盖。当手柄6固定于容器50的颈部52上时，施涂器头2浸入于储存于容器50中的化妆品中。
[0018]如图3及4中所图解说明，首先由U形线13 ( S卩，自己折起来以形成两条支线15及17的线)形成绞线芯12。施涂器头3进一步包含当支线15与17绞合在一起以形成芯12时夹于支线15与17之间的多个个别刷毛18 (示意性地图解说明于图1及2中)。夹于绞线芯中的多个刷毛18形成刷毛阵列20。用于制作此种刷的工艺在现有技术专利(例如颁发给米拉利亚的第6，481，445号美国专利、颁发给哈特尔(Hartel)等人的第4，733，425号美国专利及颁发给史瑞福(Schrepf)的第4，861，169号美国专利)中众所周知且更详细地描述于其中，其每一者以整体引用的方式并入本文中。借助用于制作施涂器头的工艺，即，绞合支线15与17以将刷毛18捕获于芯12中，刷毛18固定于绞合线芯12中，使得多个刷毛18中的每一者与多个刷毛中的紧邻近刷毛18直接接触。
[0019]在第一实施例中，所有多个刷毛18或其中的至少一些由压电材料制作，S卩，所有多个刷毛18或其中的至少一些为压电纤维19。经由电路11将电流供应到选择性反应材料，即，压电纤维19。电流可为交流电或直流电，此取决于特定选择性反应材料的需要。如果使用交流电，那么相信可实现“脉动”刚度或形状改变。电路11包括电源5，例如(举例来说)电池21、电容器(未展示)或到外部电网(未展示)的连接。一股来说，电源5经由至少两个导体，馈送导体23及返回导体24 (其呈线引线或者一或多个印刷电路板的形式)连接到压电材料。可在杆4中提供与孔16轴向对准且流体连通的内腔42，其从孔16延伸到壳体7以适应馈送导体23及返回导体24从手柄6到施涂器头2的通过。
[0020]优选地，为放大且从而增加硬度的改变的有效性，使压电材料、部件或组件极化。可通过将极化处理(称作“极化”)施加到压电陶瓷材料、部件或组件来使压电材料、部件或组件极化。使压电材料、部件或组件极化的目的是迫使材料、部件或组件内的个别压电晶体结构中固有的所有个别偶极矩(极向量)对准成类似大体方向或定向。将压电材料、部件或组件暴露于其中a)温度接近但低于材料的居里点(压电材料中丧失自发极化的温度)的环境，且此外b)将电极施加到部件且施加迫使偶极对准的有力直流电(DC)电场。暴露于此电场的不平行偶极将经历致使其被调谐为平行配置的力矩。接着将电场移除，且偶极将保持几乎完全对准，一些偶极中具有微小量的随机方向。极化处理优选地用于本文中所论述的化妆品施涂器，因为其放大材料的硬度的改变。举例来说，对于具有正压电系数(也称作压电模数)的经极化材料，如果将极化电压的相同极性的电压沿经极化电压的方向施加到陶瓷纤维，那么尖齿或刷毛的形状将显著变得较柔软且较易弯。相反情形也成立，举例来说，对于具有正压电系数的经极化材料，如果施加相反极性的电压，即，刷毛的形状将显著变得较坚硬且较刚硬。大多数压电材料具有正压电系数；材料PZT为实例。存在具有负压电系数且将与上文所论述的所施加电压及极性相反地发挥功能的一些压电材料，例如PVDF0此外，可将AC(交流电)电压施加到刷，其将致使刷以匹配所施加电压的频率的脉动速率变硬及变软。
[0021]电路11进一步包括用于选择性地改变供应到压电纤维或材料的电力的控制件25。所述控制件可采取简单双极开关的形式以选择性地接通或关断电流。或者，所述控制件可为电位计或变阻器以控制电阻(其还可用作针对硬度的大改变的位置确定传感器)。可提供指示器26 (例如发光二极管或指示计)以表示装置正在工作且可提供其它信息，例如电源的充电状态。电源5 (例如电池21)、控制件25 (开关或变阻器)及指示器26 (灯或表计)优选地位于手柄6上或手柄6中，但可位于施涂器上的任何方便位置处。举例来说，所述控制件可包括在手柄6的封闭端53处的连接到变阻器55的旋钮54，其也用于接通及关断电力。
[0022]在图1到4中所展示的实施例中，绞线刷头3内的电路11包含连接到馈送导体23的馈送引线28及连接到返回导体24的返回引线29。馈送引线28具有覆盖其大部分长度的绝缘护套31。在馈送引线28的每一端处，护套31中存在空隙以允许电流的传输。在馈送引线28的远端32处，绝缘护套31中的空隙界定馈送引线的适于接触压电纤维19 (刷毛18)的暴露部分34。在馈送引线28的近端33处，绝缘护套31中的空隙界定馈送引线28的适于例如通过对接连接器56连接到电路11的馈送导体23的暴露部分35。返回引线29可由绞线芯12的U形线13的支线15形成。或者，返回引线可为单独结构。绞线芯12的线(S卩，u形线13的支线15及17)也具有覆盖实质上其全部长度的绝缘护套36。在绞线芯12的远端22处，绝缘护套36中的空隙37界定返回引线29的暴露部分38。在绞线芯12的近端14处，支线15上的绝缘护套36中的空隙界定适于例如通过对接连接器57连接到返回导体24的暴露部分30。应理解，馈送引线28及馈送导体23可整体地形成为印刷电路板上的单个独立线或单个导体，从而消除对对接连接器56的需要。类似地，返回引线29及返回导体24可整体地形成为印刷电路板上的单个独立线或单个导体，从而消除对对接连接器57的需要。举例来说，电流经由馈送导体23从电池21供应到馈送引线28中(经由暴露部分35)。电流进一步经由馈送引线28 (经由暴露部分34)传输到压电刷毛19中。电流通过接触邻近压电刷毛传输以退出到返回引线29的暴露部分38中且继续穿过暴露部分30以传输到返回导体24中，且穿过返回导体24到达电池，因此完成所述电路。当将电流施加到压电刷毛19时，刷毛19改变形状、体积、劲度或定向中的至少一者。
[0023]在图5到7中，施涂器头2是注射模制的睫毛膏刷，其具有优选地具有从主体39延伸的尖齿27的所模制施涂器头9。尖齿27适于上装、施涂及刮涂化妆品，例如(举例来说)睫毛膏。所模制施涂器头具有远端41及与远端41相对的近端40，近端40适于将所模制施涂器头9连接到杆4(类似于图1中所展示的杆)。杆4可为空心的以容纳馈送导体23及返回导体24。导体23、24可放置于沿着杆4的轴线伸展的内腔42中，S卩，在空心柄杆内部。现在参照图5到7，所模制刷头包含两个主要组件，外部部分43及内部部分44。外部部分43包括刷头的暴露表面的部分，包括尖齿27。内部部分44形成刷头的脊骨，从而支撑外部部分43，且由电绝缘体材料制作。外部部分43包含压电材料。内部部分44可由任何合适材料制作，例如(举例来说)形成良好电绝缘体的任何合适塑料或陶瓷。内部部分44可通过用于模制塑料的常规、众所周知的手段制作。外部部分43由压电材料制作。用于制作外部部分43的优选方法为通过陶瓷注射模制(CM)的陶瓷嵌件模制，且用于由金属制作外部部分43的优选方法是金属注射模制(MM)。CIM及MIM是粉末注射模制的方法。可将极小(微小级到纳米级)金属、陶瓷或碳化物粉末混合成粘结剂且注射到模具中以形成初始形状。在制作初始形状之后，以化学方式移除粘结剂(例如借助溶剂)。接着将形状加热到在不改变初始形状的情况下粉末材料烧结在一起的点。或者，可通过压模制、传递模制、压缩模制或其它嵌件模制技术来制造所模制刷头9，其全部是众所周知的模制方法。可将外部部分43包覆模制到内部部分44上。
[0024]也可使用加性制造工艺形成用于刷的展现压电性质的陶瓷及聚合物部件或组件。加性制造包括根据三维模型数据将材料接合以制作目标的任何工艺。此工艺通常为基于层的，其中每一层经由能量波及能量场经由烧结、熔化、粘结(粘合剂)、气溶胶喷射、喷墨技术、冲击及材料沉积而粘结到在其之前的层。举例来说，用于加性制造陶瓷、金属及聚合物的这些工艺的实例为SLS (选择性激光烧结)、LENS (激光工程化净成形)、M3D (无掩模中尺度材料沉积)、EFAB技术、超声波固结、SLA (立体光刻)、FDM(熔融沉积造型)、直接金属沉积及EBM(电子束熔化)。关于例如前文所提及的MIM或CIM等常规制造工艺，加性制造的部件或组件优选地还经受极化处理以使材料中的压电晶体结构中的偶极矩对准。
[0025]在图5到7中所展示的实施例中，存在从刷头的一侧延伸的两个尖齿行45及46。然而，应理解，任何合适尖齿数目或布置是可能的。举例来说，在图8及9中所展示的替代实施例(下文更详细地解释)中，存在两个尖齿行145及146，每一行从刷头的相对侧延伸。尖齿可布置成笔直行或弯曲行，例如(举例来说)围绕施涂器头的纵向轴线为螺旋形的一个尖齿行(未展示)。尖齿可布置成一个或一个以上阵列，即，彼此电、导通连接的尖齿群组。举例来说，在图6中所展示的实施例中，两个尖齿行45、46中的每一者可分别为尖齿阵列47、48。尖齿阵列47、48两者可连接到同一电路，或每一尖齿阵列47及48可连接到单独电路，使得可将每一尖齿阵列47及48选择性地且单独地激活且设定为特定硬度。以此方式，可将每一尖齿阵列47及48选择性地且个别地设定为相同硬度或不同硬度。
[0026]在施涂器头2的近端40处，减小直径的部分界定经定尺寸以接纳于杆4的孔16中以将施涂器头2固定到杆4的销49。销49可通过任何已知手段(例如(举例来说)粘合、摩擦配合、声波焊接等)固定于孔16中。
[0027]外部部分43沿着施涂器头2的下部侧从近端40延伸到远端41，在那儿缠绕在远端上且沿着上部侧延伸回到近端40。尖齿27与外部部分43的沿着施涂器头2的上部侧延伸的部分整体地形成。在施涂器头2的下部侧上，主体的外部部分43的一部分用作馈送引线28，而外部部分43的在施涂器头2的上部侧上的一部分用作返回引线29。馈送引线28适于通过对接连接器56连接到馈送导体23。类似地，返回引线29适于通过对接连接器57连接到返回导体24。通过将馈送导体23连接到外部部分43的馈送引线部分28且将返回导体24连接到外部部分43的返回引线部分29来完成来自电源5的电路。以此方式，电从馈送导体23流动到外部部分43中，在外部部分43处其被施加到尖齿27。电流从外部部分43流动回到返回导体24以完成环路。此环路的目的是使一定量的电流通过尖齿27的压电陶瓷材料以实现材料中的改变，例如(举例来说)改变每一尖齿的硬度。举例来说，可以72肖氏D硬度选择有用化妆品施涂器硬度以开始(静止且不存在电流)。其将为每一刷尖齿的最大刚性，如对压电材料结合施涂器部分的所模制材料的选择所决定。
[0028]在图8到9中，施涂器头2是注射模制的睫毛膏刷，其具有优选地具有从主体139延伸的尖齿127的所模制施涂器头109。尖齿127适于上装、施涂及刮涂化妆品，例如(举例来说)睫毛膏。所模制施涂器头具有远端141及与远端141相对的近端140，近端140适于将所模制施涂器头109连接到杆4。杆4可为空心的以容纳馈送导体23及返回导体24。导体23、24可放置于沿着所述杆的轴线伸展的内腔42中，S卩，在空心柄杆内部。现在参照图9，所模制刷头包含两个主要组件，外部部分143及内部部分144。外部部分143包括刷头的暴露表面的部分，包括尖齿127。内部部分144形成刷头的脊骨，从而支撑外部部分143，且由电绝缘体材料制作。外部部分143包含压电材料。内部部分144可由任何合适材料制作，例如(举例来说)形成良好电绝缘体的任何合适塑料或陶瓷。内部部分144可通过用于模制塑料的常规、众所周知的手段制作。外部部分143由压电材料制作。用于由陶瓷制作外部部分143的优选方法为通过陶瓷注射模制(CIM)的嵌件模制，且用于由金属制作外部部分143的优选方法为金属注射模制(MM)。CIM及MIM是粉末注射模制的方法。可将极小(微小级到纳米级)金属、陶瓷或碳化物粉末混合成粘结剂且注射到模具中以形成初始形状。在制作初始形状之后，以化学方式移除粘结剂(例如借助溶剂)。接着将形状加热到在不改变初始形状的情况下粉末材料烧结在一起的点。或者，可通过压模制、传递模制、压缩模制或其它嵌件模制技术来制造所模制刷头109，其全部是众所周知的模制方法。可将外部部分143包覆模制到内部部分144上。
[0029]在图8到9中所展示的实施例中，存在两个尖齿行145及146，每一行从刷头的相对侧延伸。然而，应理解，任何合适尖齿数目或布置是可能的。举例来说，在图5及6中所展示的替代实施例(上文更详细地解释)中，存在两个尖齿行45及46，每一行从刷头的同一侧延伸。尖齿可布置成笔直行或弯曲行，例如(举例来说)围绕施涂器头的纵向轴线为螺旋形的一个尖齿行(未展示)。尖齿可布置成一个或一个以上阵列，即，彼此电、导通连接的尖齿群组。举例来说，在图7及8中所展示的实施例中，两个尖齿行145、146中的每一者可分别为尖齿阵列147、148。尖齿阵列147、148两者可连接到同一电路，或每一尖齿阵列147及148可连接到单独电路，使得可将每一尖齿阵列147及148选择性地且单独地激活且设定为特定硬度。以此方式，可将每一尖齿阵列147及148选择性地且个别地设定为相同硬度或不同硬度。
[0030]在施涂器头2的近端140处，减小直径的部分界定经定尺寸以接纳于杆4的孔16中以将施涂器头2固定到杆4的销149。销149可通过任何已知手段(例如(举例来说)粘合、摩擦配合、声波焊接等)固定于孔16中。
[0031]外部部分143沿着施涂器头2的下部侧从近端140延伸到远端141，在那儿缠绕在远端上且沿着上部侧延伸回到近端140。尖齿127与外部部分143的沿着施涂器头2的下部侧及上部侧延伸的部分整体地形成。主体的外部部分143在施涂器头2的一侧上用作馈送引线28且在施涂器头的相对侧上用作返回引线29两者。馈送引线28适于连接到馈送导体23。类似地，返回引线29适于连接到返回导体24。通过将馈送导体23连接到外部部分143的馈送引线部分28且将返回导体24连接到外部部分143的返回引线部分29来完成来自电源5的电路。以此方式，电从馈送导体23流动到外部部分143中，在外部部分143处其被施加到施涂器头2的两个侧上的尖齿27。电流从外部部分143流动回到返回导体24以完成环路。此环路的目的是使一定量的电流通过尖齿27的压电陶瓷材料以实现材料中的改变，例如(举例来说)改变每一尖齿的硬度。举例来说，可以72肖氏D硬度选择有用化妆品施涂器硬度以开始(静止且不存在电流)。其将为每一刷尖齿的最大刚性，如对压电材料结合施涂器部分的所模制材料的选择所决定。
[0032]如上所述，控制件25可呈简单双极开关的形式以选择性地接通或关断电流。或者，控制件25可为电位计或变阻器55以控制电阻(其还可用作针对硬度的大改变的位置确定传感器)。举例来说，当在激活电路之后调整呈变阻器55的形式的控制件25且电流以根据变阻器55选择的量通过压电材料时，材料分别变软。因此，用户可向下调拨到(举例来说)较适合施涂目的的20肖氏A的硬度(非常柔软且具柔性)。在以相对较柔软的直径施涂化妆品之后，变阻器可由用户重新调整以(举例来说)产生72肖氏D的硬度以实现较适合睫毛的梳理及分离的相对较坚硬施涂器。肖氏D范围中的较高硬度仍将允许施涂器通过刮片且有效地刮拭，但将硬度降低到肖氏A范围中的能力可给予较刚硬刷不具有的特定能力(尤其在浸没于睫毛膏中且接着通过睫毛膏刮片之后)。举例来说，较坚硬刷可能够变长且卷曲，但不能特别好地浓密化。较柔软刷可上装且涂抹较多产品且因此较有效地浓密化，但可产生较多结块或可不能够像坚硬刷可修饰的那样好地“修饰”。能够在硬度之间选择性地调拨允许用户以单个常规刷不能提供的固有柔性接近有条件或逐渐改变施涂情形。此种柔性的实例将能够调整刷以执行施涂过程中的不同步骤。第一步骤可为用睫毛膏浓密化睫毛且上装，此可受益于柔软刷。第二步骤是使睫毛卷曲，此将受益于较坚硬硬度，且第三步骤可为以非常坚硬的硬度将睫毛分离(此步骤本身对于给睫毛上装将非常低效，因为此步骤由于其刚性而会将其所上装的大部分睫毛膏拉掉。
[0033]虽然上文在压电材料的上下文中论述，但其它材料可能够提供硬度、形状、体积或定向的选择性反应改变。如本文中所使用的术语“选择性反应材料”意指适于响应于一定量的能量的施加或移除而结构性地改变形状、体积、劲度或定向中的至少一者的任何材料。举例来说，选择性反应材料可为压电、铁电、或热电反应材料。举例来说，参见书籍《固态物理学:研究与应用的进展》(第27册,佛拉德里克?瑟兹(Frederick Seitz), 1972)中对选择性反应材料的描述，其以整体引用的方式并入本文中。展现铁电性质的材料的实例为某些尼龙(例如尼龙5、10)，聚三氟乙烯，及聚偏氟乙烯(PVDF)，及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。热电材料的实例为包括极性晶体的那些材料。当这些晶体被加热或冷却时热电效应发生，从而改变晶体的极性，此形成跨越晶体的电压。展现热电效应的材料的特定实例为电气石、骨骼及腱。所使用的压电材料可具有正压电系数(例如PZT)或负系数(例如PVDF)。
[0034]因此，在一个实施例中，适于施涂化妆品(例如睫毛膏)的施涂器包含手柄及从所述手柄延伸的施涂器部分。所述施涂器部分具有包括选自压电、铁电或热电反应材料的至少一种选择性反应材料的施涂器结构。所述反应材料适于响应于适当量的能量的施加或移除而改变施涂器结构的形状、体积、劲度及定向中的至少一者。还提供用于供应或移除所述量的能量的构件，以及用于选择性地控制供应到所述选择性反应材料或从所述选择性反应材料移除的所述量的能量的控制构件。优选地，所述选择性反应材料为压电材料，且更优选地，所述压电材料为陶瓷压电材料。
[0035]根据本发明，所述施涂器部分可包含适合施涂化妆品的任何施涂器结构，例如(举例来说)具有刷毛的刷、棒、抹刀、粉扑、梳或辊。如本文中所使用，术语施涂器结构可包括如前述实例中的任一者中的整个施涂器部分，或可整体或部分地指施涂器部分的任何部分，例如(举例来说)所模制刷的尖齿、绞线刷的刷毛、抹刀或辊的表面或粉扑的多孔结构。所述施涂器部分可具有适于上装、输送、施涂、去角质、磨砂、修整及磨光的一或多个表面。所述表面可通过空隙、凹槽、刻痕等来增强以促进化妆品的上装、输送及施涂。
[0036]所述量的能量是选自电能、动能、热能、磁能或光能中的一者。铁电材料具有永久磁矩。甚至在不存在影响它的外部磁场(如家用磁体)的情况下存在铁电材料的磁矩。可将所述量的能量(举例来说)作为交流电或直流电直接供应到反应材料，或可将所述能量作为能量场而供应，例如经由已知电路或组件(例如线圈)建立的电场或磁场。当压电材料为光激活形状记忆聚合物(LASMP)时，可从白炽灯泡、激光器、发光二极管(LED)或其它合适光源以光的形式提供光学能量。
[0037]压电材料可以至少一种纤维的形式提供。所述材料可替代地以薄片状形式提供或提供为压层或棒条胚料，其为非常有益于特定地引导在硬度改变发生之后材料将如何移动且对置于其上的外力作出反应的形状。所涉及的纤维也可为任何形状轮廓。其可为棒条，“C”或“U”形、S形、管形、三角形或三叶形、正方形、任何其它多边形等。
[0038]手柄6可通过杆4附接到施涂器部分。所述杆可为空心的，具有内腔42以提供内部通道以在手柄与施涂器头2之间布置导体、电路、一或多个电路板。或者，杆4可为实质上实心的且包覆模制到导体、电路、电路板等上。
[0039]施涂器头2可在杆4的任一端处或在手柄处从手柄6选择性地移除。施涂器头2可为可移除的，使得其为可替换的。或可以套装与手柄6 —同提供替代施涂器头2，使得单个手柄6可与例如刷施涂器部分、抹刀施涂器部分等一起使用。
[0040]控制构件25选自开关、电位计、变阻器及集成电路中的至少一者。集成电路可适于以连续或脉动模式选择性地提供一定量的能量，即，控制电流及频率。所述脉动模式可为均匀或循环的(其为连续的)、逐渐的(增加或减小)或中略的(韵律性的，含有强或弱重部及/或停顿)。
[0041]施涂器可存在数种不同柔性陶瓷配置。本文中描述睫毛膏施涂器，但其它类型的施涂器及化妆用表面(例如(举例来说)刷、棒、抹刀、粉扑、梳、去角质、脱毛、磨砂、修整或磨光表面)可以任何数目个方式并入有反应材料。举例来说，抹刀可具有由反应材料薄片制作的至少一个表面。所述材料可经布置以便致使抹刀响应于电流的改变而“成为杯状”或变平，或展现一定程度的刚性或柔性改变。
[0042]对于睫毛膏应用，可非常像常规绞线刷那样构造施涂器，S卩，其可由传统上沿着轴线绞合成刷的多个挤压纤维构成。添加电源及电路以实现改变。如果使用纤维，那么刷可完全为压电(例如，陶瓷)纤维，或针对特定效果为压电纤维与常规纤维的混合。可通过将来自手柄或柄杆的两个线中的一者附接到睫毛膏刷的远端来实现到挤压纤维的压电材料的电，其中另一线附接到嵌入于手柄或柄杆内的线的基底。
[0043]施涂器可由尖齿、齿、螺纹表面或有益于施涂的其它几何形状的一个或一个以上柔性陶瓷行或阵列组成。这些尖齿或齿在长度及/或宽度上可为几微米，一直到在长度上为30_。施涂器可具有嵌入于柔性陶瓷表面中的不改变硬度的常规塑料尖齿，此将允许尖齿在硬度因能量的添加而改变时“浮动”。柔性表面是刚硬尖齿支撑于其中的基础。当施加能量时，所述基础可变得较柔软或较硬，从而允许尖齿在被作用于时独立地发挥功能。此基础材料可跨越放置尖齿的区域为恒定厚度或密度，或其可逐渐增加、减小或另外具有将允许尖齿具有不同活动性等级的改变的条件。
[0044]施涂器可完全由柔性陶瓷材料构成，或为含有与柔性陶瓷组分混合的常规材料(热固性塑料及/或热塑性聚合物及弹性体、金属等)的混合。此混合可通过双注射(塑料及压电陶瓷)、嵌件模制(包围压电陶瓷部分的塑料)或通过组装(压电陶瓷内的塑料管或具有塑料管或空隙的压电陶瓷)形成。可使用的额外塑料及弹性体也可为聚烯烃、含氟聚合物及乙烯基。
[0045]可应用的硬度范围可为肖氏A硬度范围(较柔软)、肖氏D硬度范围(较硬)、洛氏刚度测量区(最硬)或跨越前文所提及的范围的任何组合的任何硬度模拟内的任何范围。“刚度”的实例为:肖氏刚度适用于较柔软或较具柔性的塑料、橡胶及弹性体；且洛氏刚度适用于测量“较硬”塑料，例如尼龙、乙缩醛(Delrin)、聚苯乙烯(PS)或聚碳酸酯(PC)。
[0046]当选择性反应材料为(举例来说)压电材料时，其通过压电效应或经由逆压电效应发挥功能。压电效应为施涂器的材料经受膨胀及压缩(其致使材料变为经极化)且产生相反极性的电压的情形；所产生的任何能量与施加到材料的机械力成比例。电压由于偶极移动的改变(由于施加到材料的机械能)而形成。
[0047]当施涂器材料经受电场时逆压电效应发生，且材料实际上基于场的极性膨胀或收缩，且此效应也与电场的强度成比例。针对最佳模式(逆压电效应)，我们将会把与材料的极化电压(其为施加到“惰性”陶瓷(举例来说)材料以使其压电的电压)相同的极性的电压施加到材料。当将此电压施加到睫毛膏刷纤维时，其长度将增加且纤维的直径将相应地变窄。如果施加相同电压但具有相反极性，那么刷纤维将变短，且纤维的直径将随着所述改变而膨胀(变宽或鼓胀)简言之，将电能转换成操纵睫毛膏刷的机械能。此应用的令人感兴趣方面可为将交流电压施加到纤维，其将致使所述纤维膨胀及收缩，或以我们将施加的电压的频率循环增加及减小硬度。此基本上是压电原动力工作的方式，但在此情形中我们正将其施加到睫毛膏刷纤维。
[0048]压电材料可具有由其形状及大小决定的经界定自然频率。此频率为材料自然地趋向于振荡的程度，且此频率可由电流改变(电压改变振动振幅)。选择性反应材料可包含表示三十二个晶体种类中的任一者的任何结晶材料。这些晶体种类中的二十一个(结晶几何点群)具有直接压电效应且将表示可能是用于此目的的最好类型的材料的组合物者。所述21 个晶体种类为 l、2、m、222、mm2、4、4、422、4mm、42m、3、32、3m、6、6、622、6mm、62m、23、43m 及432。
[0049]并入于刷毛、尖齿或其它结构中的选择性反应材料可受持续电场或可形成直接且相反压电以在硬度改变中形成振荡效应的脉动场影响。
[0050]将适合本发明的一些建议选择性反应材料包括:
[0051]自然发生材料:骨、搪瓷、牙质、木头(压电纹理)、丝、黄晶、石英、蔗糖、块磷铝石、罗谢尔盐、电气石族材料；
[0052]合成材料:硅酸镓镧(La3Ga5Si014)及正磷酸钾(GaP04)(两者均为合成石英晶体)；
[0053]陶瓷:钛酸钡(BaTi03)、钛酸铅(PbTi03)、锆钛酸铅(PbZrTi03)(又叫做PZT)、铌酸钾(KNb03)、铌酸锂(LiNb03)、钽酸锂(LiTa03)、钨酸钠(Na2W03)、Ba2NaNb505、Pb2KNb5015、铌酸钠钾(NaKNb)、铁酸铋(BiFe03)、铌酸钠(NaNb03)；
[0054]聚合物:聚偏二氟乙烯(PVDF)。
[0055]存在用以操纵施涂器的数种可能方法/配置。举例来说，可通过简单单极或双极开关(关断/接通)或者具有数个不同电流设定的多极及/或多掷开关来调整刷的硬度/柔性。或者，可通过电位计或变阻器来调整刷的硬度/柔性，或通过集成电路以数字方式调整。可使用集成电路或其它合适电子控制件来操纵硬度，包括将致使硬度随着频率改变的能量递送的脉冲、图案或程序。此脉冲可具有一致频率间隔，可随着时间增加或减小(逐渐)，或为中略的(韵律重音及/或停顿)。此脉动频率将不充当独立“振动”(仅柔性正在改变)，但当因尖齿、尖部或刷毛接触眼睫毛而形成接触时硬度改变的效应将显著，且眼睫毛的力实现在睫毛膏刷的动态改变的柔性上的移动。所述改变将与材料的电偶极矩的测量(系统的总极性状态的度量)成比例。
[0056]或者，硬度可由磁性(电磁场)改变一引入磁场及/或使极性反转可为改变施涂器的柔性的方法。
[0057]可使用电池、太阳能、动能(来自通过基于压电的材料的弯曲、振动、搅动等的压电效应)或从其它合适源(例如到商业电网的连接)将电力供应到施涂器。
[0058]化妆品施涂器通常形成为数个不同施涂器表面的矩阵，不管其为尖齿、刷毛、盘形物等，且对于这些形状，可在预测范围内选择不同的材料硬度。为针对更多消费者特定的需要(人种、基因、应用特定，如浓密化或卷曲等)形成有效施涂器，将要求制造商产生施涂器组件中的许多不同柔性等级。提供过多选择等级降低制造效率，且可导致关于什么对于特定需要为最好的消费者困惑。本发明在选择特定硬度刷方面提供消费者灵活性，同时限制制造商必须产生的变化形式的数目。本施涂器允许用户操纵化妆品施涂器的硬度，其为动态且交互的。用户可选择适当设定且保持此设定，或取决于在一整天期间内、针对多个应用、产品寿命等的改变需要而改变设定。在制造方面，仅生产一个版本，因为装置在消费者的手中是可无限定制的。
[0059]能够改变化妆品施涂器的硬度允许消费者特定的可定制应用。举例来说，可调整睫毛膏刷以变长且以较坚硬硬度设定来进行分离，且以较低硬度设定用睫毛膏浓密化睫毛且上装。其它益处可包括从高硬度设定下的皮肤去角质到低硬度设定下的皮肤调节及修整的不同皮肤护理等级。
[0060]用以动态地调整化妆品施涂器上的硬度的方法可用于化妆品/治疗/药物封装，例如睫毛膏、眼线、眼影、唇彩、治疗、头发护理、防晒/日晒霜、粉底、遮瑕膏、手霜或体霜、指甲油、去角质及皮肤护理应用。
[0061]应理解，可在不背离所附权利要求书的范围的情况下做出各个部分的特定形式及构造的各种修改及改变。
【权利要求】
1.一种适于将例如睫毛膏等化妆品施涂于人体的一部分上的施涂器，所述施涂器包含: 手柄； 施涂器头，其从所述手柄延伸，所述施涂器头具有包括至少一种选择性反应材料的元件，所述至少一种选择性反应材料适于响应于一定量的能量的施加或移除而改变施涂器结构的形状、体积、劲度及定向中的至少一者； 电源，其用于将所述量的能量供应到所述选择性反应材料；以及 用于选择性地控制所述量的能量到所述选择性反应材料的所述施加的控制构件。
2.根据权利要求1所述的施涂器，其中所述选择性反应材料为压电材料。
3.根据权利要求2所述的施涂器，其中所述压电材料为陶瓷压电材料。
4.根据权利要求1所述的施涂器，其中施涂器部分包括刷、棒、抹刀、粉扑、梳及辊中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的施涂器，其中施涂器表面包括适于上装、输送、施涂、去角质、磨砂、修整及磨光的表面中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的施涂器，其中所述量的能量是选自电能、磁能或光能中的一者。
7.根据权利要求6所述的施涂器，其中所述量的能量是作为能量场而供应。
8.根据权利要求1所述的施涂器，其中所述量的能量为经由电路作为直流电或交流电供应到所述选择性反应材料的电能。
9.根据权利要求2所述的施涂器，其中所述压电材料是以至少一种纤维的形式提供。
10.根据权利要求1所述的施涂器，其中所述手柄通过柄杆附接到所述施涂器部分。
11.根据权利要求1所述的施涂器，其中所述施涂器部分可从所述手柄选择性地移除。
12.根据权利要求1所述的施涂器，其中所述施涂器部分可选择性地替换。
13.根据权利要求1所述的施涂器，其中所述控制构件是选自开关、电位计、变阻器及集成电路中的至少一者。
14.根据权利要求13所述的施涂器，其中所述集成电路适于以连续或脉动模式选择性地提供所述量的能量。
15.根据权利要求14所述的施涂器，其中所述脉动模式为均匀或中略的。
16.根据权利要求1所述的施涂器，其中所述选择性反应材料经极化。
17.根据权利要求2所述的施涂器，其中所述压电材料经极化。
18.根据权利要求3所述的施涂器，其中所述陶瓷压电材料经极化。
19.一种适于施涂化妆品的施涂器，所述施涂器包含: 手柄； 施涂器头，其从所述手柄延伸，施涂器部分具有包括至少一种压电材料的元件，所述至少一种压电材料适于响应于选自电流、磁场及光中的一者的能量输入的改变而改变施涂器结构的形状、体积、劲度及定向中的至少一者； 用于供应所述能量输入的构件；以及 用于选择性地控制所述能量输入的控制构件。
20.根据权利要求19所述的施涂器，其中所述至少一种压电材料经极化。
【文档编号】A45D34/04GK103648326SQ201280030371
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年5月30日 优先权日:2011年6月2日
【发明者】威廉·罗伯特·比克福德 申请人:Elc管理公司