CN1348405A - 安全剃刀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及刮面和由单晶陶瓷材料形成一刀片。刀片有一锋利的切削刀刃,且设置了将刀片(切削元件)安装和固定在刀片装置内的支承元件。在切削刀刃前面设置了一保护元件且平行于切削刀刃延伸。提供了多个平行的切削元件。本发明还涉及一种制造切削元件的方法。

Description

安全剃刀

本发明涉及安全剃刀及其制造，本发明特别涉及用在安全剃刀的刀片装置内的切削元件或者刀片。一安全剃刀通常包含一刀片装置，该刀片装置至少具有一个带有一切削刀刃的刀片，其中切削刀刃借助与刀片装置固定的手柄移过被剃削的皮肤表面。刀片装置可拆卸地安装在手柄上，当刀片的锋利度减弱到令人不满意的程度时，可以用新刀片更换刀片装置；或者可以使刀片与手柄永久地固定，当刀片或者刀片组变钝时，将整个剃刀更换掉。可拆卸和可更换的刀片装置通常是指剃削盒。剃刀刀片装置的剃削性能不仅取决于刀片的锋利性，而且取决于刀片相对于刀片装置(在剃削过程中通常与皮肤接触)的其它部件的配置情况。现代剃刀刀片装置通常由钢带制成刀片，这些刀片的加工涉及几个步骤，这些步骤中的很多步骤都会影响到成品刀片的剃削性能。这些加工步骤包括研磨刀刃、抛光刀刃、涂敷刀刃并使其成形，以及将刀片固定到刀片支承件上。刀片与其它刀片装置元件组装在一起，通常安装在带有保护和盖帽件的长方形框架或者外壳内，其中保护和盖帽件在刀片(组)的前面和后面与皮肤接触。在装配工序中，每个刀片必须准确地安装到某一位置，以建立起理想的“剃削几何形状”，即在剃削过程中确定刀片相对皮肤表面的倾斜度的刀片的角度方位，以及刀片刀刃与紧紧位于刀片前后的皮肤接触元件之间的精确位置。尽管现代生产技术能使刀片加工和刀片装置组装操作自动化，但是，可以理解整个刀片装置的加工是一个复杂工序，需要执行和完成很多操作过程才能达到严密的公差。已作过尝试用陶瓷晶体材料，即蓝宝石加工成剃削元件，以改进不锈钢刀片，但是，所遇到的技术困难阻碍了取代钢质刀片在商业可行性方面的发展。

本发明基于这样一种现实，即，可将与剃削无关的工艺中采用的技术用于制造剃刀刀片切削元件且该技术在切削元件加工与依靠刀片位置和方位建立最后的剃削几何形状这两个方面都能基本上简化安全剃刀刀片装置的生产过程。

根据一方面，本发明主要存在于或用于安全剃刀刀片装置内的切削元件内，在于带有锋利的切削刀刃并与用单晶材料制成的支承元件整体形成。

更确切地讲，本发明提供一种在安全剃刀刀片装置内或用于其中的整体刀片结构，包含：一带有锋利切削刀刃的切削元件；用于在刀片装置内安装和固定切削元件的支承元件；以及一设置在切削刀刃前面的元件，用于确定切削刀刃的剃削参数，所述切削元件、支承元件和另一个元件由单晶材料整体形成。

本发明中的整体刀片结构包含：多个切削元件，例如2或3个切削元件彼此的切削刀刃间隔开而前后设置；一较靠前面的切削刀刃用于确定后面的切削元件的剃削参数。切削元件可以是细长的，且可以在刀片装置长度的主要部分上连续延伸，以及可以利用设置在切削元件端部的整体支承元件互相连接。另一方面或者另外，所形成的整体元件可以在一个或者多个在其端部的中间的位置与切削元件相互连接。整体刀片结构还能够包含相对大量的切削元件，这些元件沿刀片装置的长度方向以及从前到后的方向分布。沿长度方向对切削元件的连接，可以通过与那些切削元件整体形成的支承元件而相互连接起来。本发明刀片结构的优选结构包含：一保护元件，其与切削元件平行并与切削刀刃向前间隔开延伸。整个保护元件在组装好的刀片装置内构成一个所谓“挡板”，因此，在皮肤遇到后面刀片的切削刀刃之前，保护件构成与皮肤接触的刀片装置的最后的部分，然后，保护元件至少参与建立剃削几何形状的某些参数，特别要注意的是后面刀片的跨度和暴露量，这种做法从刀片装置加工之时起，因而组装误差比传统的刀片装置加工方法要少的多。

对于刀片结构的另一个可能性是包含一设置在切削元件或切削元件组后面的整体元件，以便至少形成在组装好的刀片装置内的盖帽结构的元件的一部分。

单晶陶瓷材料较适用的是硅。用于制造硅晶薄片和使薄片成形的技术，在电子工业中得到了发展并在集成电路的生产中采用。而且，尽管使这种薄片形成切削刀刃的可能性已得到承认，但是，人们还没有认识到不仅可以利用这种方法制造令人满意的剃刀，而且通过这样做可以在简化整个剃刀刀片的加工方面获得极其本质的优点。单晶硅(SCS)有很多有益的特性，这些特性更吸引人们在剃刀刀片的加工中用单晶硅替换钢。尽管单晶硅的强度视单晶结构内的不良密度而定，但是单晶硅具有与钢相同的弹性模量。缺乏晶粒边界和在集成电路等级的SCS内有杂质意味着：缺陷的最大潜在源头是表面裂纹，基于这个原因，在加工SCS薄片时应小心谨慎地将产生这种裂纹的风险降到最小。SCS可以通过蚀刻加工步骤以非机械手段加工，使其尺寸误差小于一个微米，这种加工方法可称为“微切削加工”，对大多数部件来说加工后所产生的缺陷是蚀刻加工当中产生的蚀刻麻点，这样，在SCS剃刀刀片产品成形中得到的SCS强度与钢相同。已知的蚀刻加工技术包含：使用化学制品例如氢氧化钾的湿蚀刻加工以及等离子蚀刻加工和反应离子蚀刻加工的干蚀刻加工，已经证明利用这种技术可以使SCS形成各种各样的形状。在执行蚀刻加工操作中，可以使用各向同性或各向异性的蚀刻加工方法。在两种方法中的任何一种中，都需采用一种光刻掩模以建立在蚀刻加工中产生的形状和模型，将光刻掩模通过已知的光刻技术印刷到SCS表面。在各向同性蚀刻加工中，沿所有的方向以相同速率切削材料，可以控制材料的切削以产生一个与暴露在蚀刻加工处理条件下的表面基本相同的表面，因此，各向异性蚀刻加工在单晶材料特性上的优势在于：沿着单晶结构确定的方向切削材料。在SCS内、{111}结晶面被蚀刻的最慢，因此，如果沿<001>方向对单晶体进行蚀刻加工，{111}结晶面应该相对该表面保持54.7°的角度。可以利用这种情况以有利于本发明的剃刀刃片切削元件及其切削刀刃。

尽管湿化学物质蚀刻加工在相对廉价和快速方面有优势，但是本发明在其范围内包括通过干蚀刻加工方法得到的单晶陶瓷材料的刀片结构，该方法是利用离子侵入移走单晶材料。后者使设计有很大的自由度，但是，干蚀刻加工方法更难于控制且要求使用更复杂，因而也更昂贵的设备。当然，刀片结构的加工可以采用湿和干蚀刻相结合的方法来加工，并且也可采用各向同性和/或各向异性蚀刻加工方法。

考虑到上述内容，本发明的第二方面是提供一种加工安全剃刀刀片装置的切削元件的方法，其步骤包含：

提供一种其表面位于结晶结构的预定平面内的单晶材料的薄片；以及

通过采用蚀刻加工工艺在表面上有选择地切削晶体材料，而形成一个相对该表平面倾斜一锐角的平面切削元件并且基本在该表平面处具有一锋利的刀刃。

如上所述，该蚀刻加工工艺可以是湿蚀刻加工和/或干蚀刻加工以及各向同性和/或各向异性蚀刻加工方法。也可依赖这种蚀刻加工方法整体形成切削元件支承件以便相对安全剃刀刀片装置支承和定位切削元件。

可以看到，通过蚀刻加工方法形成的切削刀刃的尖端半径，与目前市场上出售的刀片装置的传统钢刀片的尖端半径非常接近，但是，可以发现，其它的尖端半径更适用于本发明生产的切削元件。尽管可以用蚀刻加工方法得到所期望的锋利而有合理硬度的刀刃，但是如果需要，还可以涂覆硬材料，例如已知的氮化硼、非晶金刚石或者象金刚石的碳，都可以镀到由单晶体材料形成的切削刀刃上。无论是否在切削刀刃上镀有硬涂层，都可以用另外的和已知的方法再向切削刀刃上镀上PTFE涂层。

可取的是，用单个单晶材料形成的薄片同时形成本发明的几个整体刀片结构，然后将加工好的各个刀片结构分别组装到各个刀片装置内。

尽管按照上面所描述的，本发明所采用的单晶硅是一种特别方便和目前优选的单晶陶瓷材料，但是，本发明中还可以采用其它共价结合的单晶体生产剃刀刀片结构。

在生产刀片及其切削刀刃时能够准确地确定最终的剃刀刃片装置的剃削几何形状的某些尺寸参数，是剃刀刀片装置加工中的一个重要的技术突破，而且是以前未注意到的能够实现的事情。本发明还揭示了以前从未得到的其它方面开发的可能性。例如采用集成电路加工技术，在原位形成例如可以在刀片装置内进行形控制调整的传感器和/或致动器。

为了更清楚地理解本发明，下面结合附图，对本发明示例性的实施例进行详细的说明，其中：

图1表示半剖的刀片装置壳体组件的透视图；未表示出的一半实质上是已表示出的部分的镜像；

图2表示本发明中半剖的整体刀片结构安装在图1所示的壳体组件内的透视图，图中未表示出的刀片结构的另一半实质上是已表示出的部分的镜像；

图3表示贯通图2所示的刀片结构的横断面图；

图4表示贯通具有不同切削刀刃外形的另一个整体刀片结构的横断面图；

图5表示了一个与图3相似的局部透视图，其示出了一个改进的整体刀片结构，适于用在图1所示的刀片装置壳体内；

图6表示图5所示的整体刀片结构的局部平面图；

图7表示了一个与图3相似的局部透视图，其示出了另一个整体刀片结构，也适于用在图1所示的刀片装置壳体内；以及

图8表示安装有图5和图6所示整体刀片结构的已组装好的盒体的等距视图。

图1表示一安全剃刀刀片装置框架或者壳体组件1，该框架或壳体组件通常具有长方形的模压塑料框架2，该框架带有通过框架端部5相互连接的平行而有间距的护板和盖帽件3、4。一合成橡胶材料条带6安装在护板3上，同时一剃削辅助材料例如润滑条7由盖帽件4支承。如图所示，合成橡胶条带6设置有竖直向上的平行肋片，然而其形状也可以采用现有技术中的各种形状。框架组件1限定一开口，在该开口内安装有一个或者多个刀片，以便在剃削过程中与保护件和盖帽之间的皮肤接触。如上所述，迄今刀片装置壳体组件是前面已知的结构。根据本发明，如图2和3所示的由单晶陶瓷材料特别是单晶硅形成的整体刀片结构10被安装在刀片装置框架内。刀片结构10包含三排平行的切削元件或者刀片11、12、13，这些切削元件或刀片在其端部由支承件14相互连接，该支承件与框架端部5接合，以便将刀片11、12、13安装和固定在刀片装置框架内。整体刀片结构还包含一保护件或者挡板15，该保护件或挡板与刀片平行并置于已组装好的刀片装置内框架的第一刀片11和护板3之间，因此，该保护件15决定第一刀片11的跨度和暴露程度。在说明性实施例中，刀片结构10还包含横向的中间元件16，该元件使得刀片和保护件相交连接，为刀片提供额外的支承和/或根据需要控制直接位于刀片刀刃前方的皮肤。尽管由于构成刀片结构的SCS薄片的晶体平面的方位原因，横向元件16没有沿与刀片刀刃垂直的方向延伸，但这些横向元件16沿刀片间隔相等，刀片结构整体呈长方形。刀片向前和向上倾斜，并且在它们的最上前端部带有锋利的切削刀刃18、19、20。切削刀刃的位置在加工整体刀片结构的工艺过程中准确地确定。如图3所示的示例性实施例，刀片结构10的深度大约是0.4mm，刀片由具有该厚度的SCS单晶薄片制成，保护件15的最小宽度w是0.3mm，第一刀片11的跨度S1是0.8mm，第二和第三刀片12、13每一个的跨度S2和S3都是1.5mm。每个刀片的厚度t是0.075mm，其相对刀片结构10的顶面倾斜角度为36°。其它尺寸都是可以接受且可以根据需要提出。刀片结构通过对SCS薄片进行光刻掩模和浸蚀加工而成，刀片至少用各向异性蚀刻加工方法制成。将一薄片沿晶体结构<110>方向发展，利用微切削加工在相对薄片表面36°上形成生产出刀片的平面，同时它们带有锋利的在顶部向前的刀刃。但是，通过采用已调整到16°的<110>薄片，就能够形成图4所示的具有20°倾角的刀片。进一步通过干蚀刻加工方法，可在切削刀刃上提供刻面22。因此，可以和有利于剃削几何形状的其它所希望的尺寸参数一起得到所希望的刀片11、12、13的剃削角度，从而由生产整体刀片结构10的微切削加工方法直接得到很高的准确度。此外，至少与传统的刀片装置结构相比，最终刀片装置的剃削几何形状基本不受在框架1内安装刀片结构10的准确度的影响。

如上所述，已经考虑将切削元件11、12、13做成细长并在整体刀片结构的整个长度上连续延伸。但是，等同的情况是，当横向元件16断开切削刀刃的连续性，考虑能将每个刀片分段11A、11B、12A、12B...13A、13B等设置在由中间元件16和端部支承元件14构成的相交件之间，使之成为一个不同的切削元件，因而，整体刀片结构就容纳了大量的这种带有短长度切削刀刃(与刀片装置的长度相比)的切削元件，同时，这些切削元件沿整体刀片结构的长度方向以及其前到后方向上分布。在上述图2和图3所示的实施例中，尽管由于元件16相对刀片刀刃不垂直会产生一点偏移，但切削元件11A、12A、13A；11B、12B、13B...等彼此前后设置，通常是沿从前到后方向对齐的。根据图5和6所示的改进实施例，相应的切削元件11A、12A、13A；12B、13B...沿刀片结构的纵向交错排列，这种结构的优点是：相交元件16不在一条直线上，也就是说，从每个切削元件向前延伸的相交元件16，从向后延伸的连接元件沿该元件被替代，其结果是产生较大的可靠性，即滑过位于切削元件11A和11B之间相交元件16的从一段皮肤上伸出的毛发，会遇到后面的切削元件12B的切削刀刃并被该刀刃剃削掉。因此，减少了毛发穿过整体刀片结构而没有被剃削掉的机会。图7所示的整体刀片结构带有同样的交错排列的切削元件和相交元件16，但是，在该实施例中，切削元件相对刀片结构的纵向倾斜一个小角度，即小于10°，更多是在大约4°，这种结构有助于降低在剃削当中如果剃刀装置侧向移动而割到皮肤的危险性。图5到图7所示的整体刀片结构，每个都带有33个切削元件11A、11B...，12A、12B...，13A、13B...，但是，采用切屑元件的多少，可根据需要而定。图8表示带有如图5和6所示的已经安装在上述图1所示的刀片装置壳体1内的整体刀片结构10的剃削盒。利用环绕着邻近端部5的壳体框架2并与刀片结构的端部支承元件14接合的卡圈8，将刀片装置结构限制在壳体内。

当然，在不偏离本发明原则的情况下，可以有很多的改进方案。尽管没有包含在上面说明的实施例中，整体刀片结构还可以包含例如与保护件相似的盖帽件，该盖帽件可设置在第三个刀片12之后，与支承件14并也可能与中间元件16互相连接。

Claims (24)

1.一种在安全剃刀刀片装置内或者用于该装置的切削元件，该切削元件包含一锋利的切削刀刃并且与支承件整体形成，它们由单晶陶瓷材料形成。

2.一种在安全剃刀刀片装置内或者用于该装置的整体刀片结构，包含：

一切削元件，带有锋利的切削刀刃；

支承元件，用于将切削元件安装和定位在刀片装置内；

另一个元件，设置在切削刀刃的前面；

所述切削元件、支承元件和另一个元件全部都由单晶材料整体形成。

3.根据权利要求2所述的整体刀片结构，其特征是：将支承元件固定在切削元件的相反端并使另一个元件与切削元件相互连接。

4.根据权利要求2或3所述的整体刀片结构，其特征是：另一个元件是一个护板，该护板与切削元件的切削刀刃平行延伸。

5.根据权利要求2、3或4所述的整体刀片结构，其特征是：设置了多个平行切削元件。

6.根据权利要求2或3所述的整体刀片结构，其特征是：另一个元件是第二切削元件。

7.根据权利要求6所述的整体刀片结构，其特征是：切削元件位于各个平行平面内。

8.根据权利要求2到7中任一项所述的整体刀片结构，包含一整体的盖帽件，该盖帽件固定在切削元件的后面并与之平行。

9.根据权利要求2到8中任一项所述的整体刀片结构，包含至少一个使切削元件和在支承元件之间的另一个元件相互连接的中间横向元件。

10.一种在安全剃刀刀片装置内或者用于该装置的整体刀片结构，包含两个或者多个带有锋利切削刀刃的切削元件，切削元件彼此以及相互连接的其它元件，都由单晶陶瓷材料整体形成。

11.根据权利要求10所述的整体刀片结构，其特征是：两个切削元件彼此前后设置，并带有间隔开的平行的切削刀刃。

12.根据权利要求10或11所述的整体刀片结构，其特征是：切削元件的切削刀刃基本上位于同一平面内，切削元件设置在相对所述同一平面倾斜的各自的平面内，相互连接的元件沿着刀片结构间隔开并横向延伸到切削元件且基本上与切削刀刃的同一平面平行。

13.根据权利要求10、11或12所述的整体刀片结构，其特征是：多个切削元件沿刀片结构并沿刀片结构从前到后的方向分布。

14.根据权利要求10到13中任一项所述的整体刀片结构，其特征是：从切削元件向前延伸的相互连接元件从向后延伸的相互连接元件沿切削元件被替代。

15.根据权利要求10到14中任一项所述的整体刀片结构，其特征是：切削元件或者每个切削元件至少局部用各向异性蚀刻加工方法形成。

16.根据权利要求2到15中任一项所述的整体刀片结构，其特征是：切削元件或者每个切削元件的锋利的切削刀刃都是由通过蚀刻加工单晶材料而形成的刻面构成。

17.根据权利要求2到16中任一项所述的整体刀片结构，其特征是：单晶材料是硅。

18.根据权利要求2到17中任一项所述的整体刀片结构，其特征是：至少一个切削元件的切削刀刃是相对刀片结构的纵向倾斜的。

19.一种含有如权利要求1限定的切削元件或者如权利要求2到18中任一项限定的整体刀片结构的安全剃刀刀片装置。

20.一种制造用于安全剃刀刀片装置的切削元件的方法，其步骤有：

提供一种其表面位于结晶结构的预定平面内的单晶材料的薄片；以及

采用蚀刻加工工艺在表面上有选择地切削晶体材料，而形成一个相对表平面倾斜一锐角的平面切削元件并且该元件具有一基本在表平面处的锋利的刀刃。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征是：基本上与切削刀刃平行并向前间隔开的保护元件由采用蚀刻加工方法产生的大单晶材料薄片形成，该保护元件通过相互连接元件整体地与切削元件连接。

22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征是：蚀刻加工方法包含各向异性的湿化学蚀刻加工。

23.根据权利要求20到22中任一项所述的方法，其特征是：蚀刻加工方法包含干蚀刻加工。

24.一种安全剃刀刀片装置包含一由硅形成的刀片件。

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