MAQUINA DE AFEITAR DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención es concerniente con las máquinas de afeitar y su manufactura y la invención es particularmente concerniente con los elementos cortantes u hojas utilizados en las unidades de hoja de las máquinas de afeitar. Una máquina de afeitar comprende en general una unidad de hoja que tiene por lo menos una hoja con un borde cortante que se hace mover transversalmente a la superficie de la piel que es afeitada por medio de un mango al cual la unidad de hoja es anexada. La unidad de hoja puede ser montada de manera separable sobre el mango para permitir que la unidad de hoja sea reemplazada por una unidad de hoja nueva cuando el filo de la hoja ha disminuido a un nivel insatisfactorio o puede ser anexada permanentemente al mango con la intención de que toda la máquina sea desechada cuando la hoja u hojas se han embotado. Las unidades de hoja separables y reemplazables son denominadas comúnmente como cartuchos de afeitar. El desempeño de afeitado de una unidad de máquina de afeitar es dependiente no solamente del filo de la(s) hoja(s), sino de la disposición de la(s) hoja(s) en relación con otras partes de la unidad de hoja las cuales normalmente se ponen en contacto con la piel durante el afeitado. Las unidades de hoja de las máquinas de afeitar modernas tienen en general Ref : 133545
-» i -, •_£ - -. » hojas elaboradas a partir de tiras de acero y la manufactura de estas hojas puede involucrar varias etapas, muchas de las cuales influenciarán el desempeño de corte de la hoja terminada. Tales etapas de manufactura pueden incluir 5 rectificado del borde, pulido del borde, recubrimiento y formación del borde y anexión a un soporte de hoja. Las hojas son montadas con otros componentes de la unidad de hoja y son montadas comúnmente en un bastidor o caja rectangular que también porta elementos de protección y tapa para ponerse en 10 contacto con la piel enfrente de y detrás de la(s) hoja(s). La o cada hoja debe ser ajustada exactamente en su posición durante el procedimiento de montaje con el fin de establecer la "geometría de afeitado" deseada, esto es, la ubicación precisa del borde de la hoja en relación con los elementos 15 que se ponen en contacto con la piel inmediatamente enfrente y detrás, también como la orientación angular de la hoja que determina la inclinación de la hoja en relación con la superficie de la piel durante el afeitado. En tanto que las técnicas de producción modernas permiten que las operaciones 20 de manufactura de hoja y montaje de la unidad de hoja sean automatizadas, se comprenderá que la manufactura de la unidad de hoja global es un procedimiento complicado que requiere que muchas operaciones se lleven a cabo y que sean consumadas a tolerancias estrechas. Se han efectuado intentos para 25 mejorar las hojas de acero inoxidable al manufacturar
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elementos cortantes a partir de material de cristal de cerámica, es decir, zafiro, pero las dificultades técnicas encontradas han impedido el desarrollo de cualquier alternativa aceptable comercialmente a las hojas de acero. La presente invención está basada en la realización de que las técnicas empleadas en una tecnología no relacionada con el afeitado podría ser utilizada para la manufactura de elementos cortantes de hoja de máquina de afeitar y podría simplificar substancialmente la producción de las unidades de hoja de máquina de afeitar tanto en términos de la manufactura del elemento cortante como en el establecimiento de la geometría de afeitado final que es dependiente de la posición y orientación de la hoja. De acuerdo con un aspecto, la invención reside ampliamente en un elemento cortante en o para una unidad de hoja de máquina de afeitar, el elemento cortante tiene un borde cortante filoso y es formado integralmente con elementos de soporte a partir de un solo material de cristal. Más específicamente, la presente invención proporciona una estructura de hoja unitaria en o para una unidad de hoja de máquina de afeitar que comprende un elemento cortante con un borde cortante filoso, elementos de soporte para montar y posicionar el elemento cortante en la unidad de hoja y un elemento dispuesto hacia adelante del borde cortante para determinar los parámetros de afeitado del borde cortante, tal elemento cortante, elementos de soporte y elemento adicional son formados integralmente a partir de un solo material de cristal. La estructura de hoja unitaria de la invención puede incluir una pluralidad de elementos cortantes, por ejemplo 2 o 3 elementos cortantes dispuestos uno detrás del otro con bordes cortantes espaciados, un elemento cortante más delantero que contribuye a la determinación de los parámetros de afeitado de un elemento cortante siguiente. Los elementos cortantes pueden ser alargados y se pueden extender de manera esencialmente continua en una parte principal de la longitud de la unidad de hoja y pueden ser interconectados mediante elementos de soporte integrales dispuestos en los extremos de los elementos cortantes. Alternativamente o además, los elementos integrales pueden ser formados para interconectarse con los elementos cortantes en uno o más sitios intermedios a sus extremos. También es posible que la estructura de hoja unitaria incluya un número relativamente grande de elementos cortantes con estos elementos distribuidos en la dirección longitudinal de la unidad de hoja también como enfrente hasta la dirección posterior. Los elementos cortantes adjuntos en la dirección longitudinal pueden luego ser interconectados por medio de elementos de soporte integrales con aquellos elementos cortantes. En una construcción preferida, la estructura de hoja de la invención incluye un elemento de protección que se extiende paralelo a un elemento cortante y espaciado hacia adelante del borde cortante del mismo. El elemento de protección integral puede formar un llamado "obstáculo posterior" en la unidad de hoja montada y de aquí constituye la ultima parte de la unidad de hoja en ponerse en contacto con la piel antes de que encuentre el borde cortante de la hoja siguiente, el elemento de protección sirve entonces para por lo menos participar en establecer ciertos parámetros de la geometría de afeitado, más notablemente la extensión y exposición de la hoja siguiente y para hacer esto del tiempo de manufactura de la estructura de hoja de tal manera que las tolerancia de montaje se vuelven menos críticas que con los métodos de manufactura de unidad de hoja convencionales. Otra posibilidad es que la estructura de hoja incluya un elemento integral localizado detrás del elemento u elementos cortantes con el fin de formar por lo menos parte de una estructura de tapa en la unidad de hoja montada. El material de cerámica monocristalino es convenientemente de silicio. Técnicas para elaborar obleas o plaquetas de cristal de silicio y la formación de tales plaquetas se han desarrollado en la industria electrónica y son empleadas en la producción de circuitos integrados. También, en tanto que la posibilidad de formar una oblea de silicio para formar un borde cortante se ha apreciado, no se
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ha reconocido previamente que no solamente pueden las hojas para máquina de afeitar satisfactorias ser elaboradas de esta manera, sino que hay ventajas substanciales que pueden ser ganadas al hacer esto en términos de simplificar la 5 manufactura de la unidad de hoja navaja de afeitar global. El silicio monocristalino (SCS) tiene un número de propiedades benéficas que lo hacen una alternativa atractiva al acero para la manufactura de la hoja de máquina de afeitar. Tiene un modulo elástico similar al acero, aunque su resistencia es 10 dependiente de la concentración de defectos dentro de la estructura cristalina. Una carencia de fronteras de grano e inclusiones en SCS de grado circuito integrado significa que la fuente potencial más grande de defectos son los defectos superficiales, por cuya razón cuando se trabaja en obleas o 15 plaquetas de SCS se necesitan tener cuidados para minimizar el riesgo de crear tales defectos. El SCS puede ser maquinado de manera no mecánica a tolerancias dimensionales menores de una miera, que puede ser determinado como "micromaquinado", mediante procesos de ataque por ácido y luego los defectos de 20 post-procesamiento son probablemente en su mayoría picaduras de ataque por ácido y esto debe permitir una resistencia del SCS similar al acero sea obtenido en el producto de hoja para máquina de afeitar de SCS formado. Las técnicas de ataque por ácido conocidas incluyen ataque por ácido en húmedo 25 utilizando compuestos químicos tales como hidróxido de
J,i^f^já-a-----Í-Í-----------iai-. t i. - ? t- , -. -» ..t'lt -_.-»__» -.. .A--. --.,--__..»__ potasio y ataque por ácido en seco, por ejemplo, ataque por plasma y ataque por ion reactivo y mediante estas técnicas se ha probado que un amplio rango de formas se pueden formar a partir del SCS. Al llevar a cabo el ataque por ácido, se puede usar ataque isotrópico o anisotrópico. En cualquier caso, se emplea una máscara para establecer la forma o configuración en el cual el proceso de ataque por ácido va a producir, la máscara misma es aplicada a la superficie del SCS mediante técnicas fotolitográficas bien conocidas. Con el ataque por ácido isotrópico la remoción de material ocurre a la misma velocidad en todas direcciones, pero puede ser controlada para producir una cara substancialmente normal a la superficie que es expuesta al tratamiento de ataque, mientras que el ataque anisotrópico toma ventaja de la propiedad característica del material de cristal al permitir que el material sea retirado en direcciones determinadas por la estructura cristalina. En el SCS los planos cristalográficos {111} son los más bajos a ser atacados, de tal manera que si un solo cristal que cae en la dirección <001> es atacado, los planos {111} deben permanecer a un ángulo de 54.7° a la superficie. Este hecho puede ser utilizado para tomar ventaja en la formación de los elementos cortantes de la hoja de la máquina de afeitar y sus bordes cortantes de acuerdo con la presente invención. Mientras que el ataque por compuestos químicos en húmedo tiene la ventaja de ser comparativamente barato y rápido, la invención incluye en su alcance la estructura de hoja de un solo material de cerámica de cristal formado mediante métodos de ataque por ácido en seco que retiran el material de cristal mediante choque con iones. El último da mayor libertad para el diseño, pero los procesos de ataque en seco son más difíciles de controlar y requieren el uso de equipo más complejo y por consiguiente más caro. Por supuesto, las estructuras de hoja pueden también ser manufacturadas utilizando una combinación de procesos de ataque por ácido en húmedo y seco y el ataque isotrópico y/o anisotrópico puede también estar involucrado. Con respecto a lo anterior, está de acuerdo con un segundo aspecto de la invención que se proporciona un método para enmascarar un elemento cortante de unidad de hoja de máquina de afeitar que comprende las etapas de: proporcionar una oblea de material monocristalino que tiene una superficie que cae en un plano predeterminado de la estructura cristalográfica y retirar selectivamente el material de cristal en la superficie al emplear un proceso de ataque por ácido para formar un elemento cortante plano inclinado a un ángulo agudo a la superficie y que tiene un borde agudo substancialmente en la superficie. Como se indica anteriormente, el proceso de ataque
t-i-- _ * --.^-------por ácido puede ser ataque por ácido en húmedo y/o ataque por ácido en seco y puede ser ataque por ácido isotrópico y/o anisotrópico. El proceso de ataque puede también depender de formar integralmente con el elemento cortante elementos de soporte para soportar y posicionar el elemento cortante con una unidad de hoja de máquina de afeitar. Se ha mostrado que los bordes cortantes pueden ser formados mediante el proceso de ataque para tener un radio de punta muy cercano al radio de punta de las hojas de acero convencionales como se encuentra en las unidades de hoja comercializadas actualmente, pero se puede encontrar que otros radios de punta pueden ser mejor apropiados a los elementos cortantes producidos de acuerdo con la invención. Aunque un borde filoso y razonablemente duro puede ser esperado del proceso de ataque, si se desea un recubrimiento de material duro, tal como nitruro de boro, diamante amorfo o carbón semejante a diamante, como es conocido per se, puede ser aplicado al borde cortante formado a partir del material monocristalino. Además y también de una manera conocida per se, un recubrimiento de PTFE puede ser aplicado al borde cortante ya sea que se haya aplicado o no un recubrimiento duro. Es preferible que varias estructuras de hoja unitaria de acuerdo con la invención sean formadas simultáneamente a partir de una sola oblea de material
^^S^£¿ ¿ monocristalino, con las estructuras de hoja individuales terminadas siendo entonces separadas para el montaje a respectivas unidades de hoja. Aunque como se indica anteriormente, el silicio de 5 un solo cristal es un material de cerámica monocristalino especialmente conveniente y actualmente preferido para ser empleado en la práctica de la presente invención, hay otros cristales individuales enlazados covalentemente que podrían ser utilizados para producir las estructura de hoja para 0 máquina de afeitar de acuerdo con la invención. La capacidad para determinar exactamente si ciertos parámetros dimensionales de la geometría de afeitado en la unidad de hoja de máquina de afeitar final al tiempo de producir la hoja y su borde cortante es un avance principal 5 potencial en la manufactura de la unidad de hoja para máquina de afeitar y no ha sido previamente contemplado como una posibilidad. La invención también abre otras posibilidades de desarrollo nunca disponibles previamente, tales como el uso de técnicas de manufactura de circuitos integrados para 0 formar in situ con componentes electrónicos de hoja tales como detectores y/o accionadores que podrían ser utilizados para controlar los ajustes en la unidad de hoja. Para ayudar a un entendimiento claro de la invención, se describe una modalidad ejemplar a continuación 5 en más detalle con referencia a los dibujos adjuntos en los
rwmti i - »* * •* * _Lu cuales: La figura 1 muestra en perspectiva un montaje de caja de unidad de hoja seccionada a la mitad, la mitad no mostrada es en esencia una imagen en espejo de aquella que es ilustrada; La figura 2 muestra en perspectiva una estructura de hoja unitaria seccionada a la mitad de acuerdo con la invención para montarse en el montaje de caja de la figura 1, la mitad de la estructura de hoja no mostrada en la figura es esencialmente una imagen en el espejo de aquella parte que es ilustrada; La figura 3 es una sección transversal a través de la estructura de hoja mostrada en la figura 2; La figura 4 es una vista en sección transversal a través de otra estructura de hoja unitaria que tiene un diferente perfil de borde cortante; La figura 5 es una vista en perspectiva parcial similar a la figura 3 que ilustra una estructura de hoja unitaria modificada, apropiada para uso en la caja de unidad de hoja de la figura 1; La figura 6 es una vista en planta parcial de la estructura de hoja unitaria mostrada en la figura 5; La figura, 7 es una vista en perspectiva parcial similar a la figura 3 que muestra otra estructura de hoja unitaria también apropiada para uso con la caja de la unidad de hoja de la figura 1 y La figura 8 es una vista isométrica que muestra un cartucho montado que incorpora la estructura de hoja unitaria de las figuras 5 y 6. En la figura 1 se ilustra un montaje de bastidor o caja de unidad de máquina de afeitar 1 que tiene un bastidor de plástico moldeado en general rectangular 2 con elementos de protección y tapa espaciados paralelos 3, 4 interconectados mediante los extremos del bastidor 5. Una tira de material elastomérico 6 es portada en el elemento de protección 3 y un material auxiliar de afeitado, tal como una tira lubricante 7 es portado por el elemento de tapa 4. Como se muestra, la tira elastomérica 6 es provista con aletas paralelas dirigidas hacia arriba, pero puede ser configurada diferentemente como se sabe en la técnica. El montaje de bastidor 1 define una abertura en la cual una o más hojas serán montadas para ponerse en contacto con la piel entre el elemento de protección y la tapa durante el afeitado. Como se describe hasta ahora el montaje de caja de unidad de hoja es de una construcción previamente conocida. De acuerdo con la presente invención, una estructura de hoja unitaria 10 formada a partir de material de cerámica monocristalino, en particular silicio de un solo cristal, como se muestra en las figuras 2 y 3 es montado en el marco o bastidor de unidad de hoja. La estructura de hoja 10 incluye tres elementos u hojas cortantes paralelas 11, 12, 13 interconectadas en sus extremos por elementos de soporte 14 que son acoplables con los extremos del bastidor 5 para montar y posicionar las hojas 11, 12, 13 dentro del bastidor de unidad de hojas. La estructura de hoja unitaria también incluye un elemento de protección o retén posterior 15 que es paralelo a las hojas y cae entre la primera hoja 11 y el elemento de protección 3 del bastidor en la unidad de hojas montada de tal manera que este elemento de protección 15 determina la extensión y la exposición de la primera hoja 11. En la modalidad ilustrada, la estructura de hoja 10 incluye adicionalmente en eventos intermedios transversales 16 que interconectan las hojas y el elemento de protección para proporcionar soporte adicional para las hojas y/o para controlar la piel directamente frente de los bordes de la hoja si se desea. Estos elementos transversales 16 están espaciados uniformemente a lo largo de las hojas de tal manera que la estructura de hojas tiene una forma global en general reticular, aunque los elementos transversales 16 no se extienden perpendicularmente a los bordes de hoja debido a la orientación de los planos del cristal en la oblea de SCS de la cual la estructura de hoja es formada. Las hojas son inclinadas hacia adelante y hacia arriba y tiene borde cortantes filosos 18, 19, 20 en sus extremidades más delanteras superiores. Las posiciones de los bordes cortantes son determinadas exactamente en el proceso
i* . A. t - . -_---_-, -.fa de manufactura de la estructura de hojas unitarias. Como se indica en la modalidad ejemplar de la figura 3,1a profundidad de la estructura de hoja 10 es de aproximadamente 0.4 mm, habiendo sido producida a partir de una sola oblea de SCS que tiene su espesor, el ancho mínimo w del elemento de protección 15 es de 0.3 mm, la extensión SI de la primera hoja 11 es de 0.8 mm y la extensión S2 y S3 de cada una de las segundas y terceras hojas 12, 13 es de 1.5 mm. Cada hoja tiene un espesor t de 0.075 mm y está inclinada a un ángulo de 36° al plano superior de la estructura de hoja 10. Otras dimensiones son por supuesto posibles y pueden aún probar ser deseables. La estructura de hoja es fabricada al enmascarar y atacar una oblea de SCS, las hojas son por lo menos producidas mediante un proceso de ataque anisotrópico. Con una oblea que crece en la dirección <110> de la estructura de cristal, placas para proporcionar las hojas son producidas mediante micromaquinado a un ángulo de 36° a la superficie de la oblea y son formadas con bordes delantero superiores agudos. Sin embargo, al utilizar una oblea <110> que ha sido desplazada en la orientación por 16°, se hace posible formar las hojas con la inclinación de 20° como se muestra en la figura 4. Además, se podrían proporcionar facetas 22 en los bordes cortantes mediante ataque por ácido en seco adicional. Así, se puede obtener un ángulo de afeitado deseado de las hojas 11, 12, 13, junto con otros parámetros dimensionales deseados que contribuyen a la geometría de afeitado, a una exactitud muy alta como resultado del proceso de micromaquinado utilizado para producir la estructura de hoja unitaria 10. Además, la geometría de afeitado de la unidad de hoja final puede ser relativamente insensible a la exactitud del montaje de la estructura de hoja 10 dentro del bastidor 1, por lo menos en comparación con las construcciones unitarias de hoja convencionales. Como se describe anteriormente, se ha considerado que los elementos cortantes 11, 12, 13 son alargados y que se extienden esencialmente de manera continua sobre substancialmente toda la longitud de la estructura de hoja unitaria. Sin embargo, es igualmente apropiado cuando los elementos transversales 16 interrumpen la continuidad de los bordes cortantes, para considerar cada sección de hoja HA, 11B... 12A, 12B... 13A, 13, etc. localizados entre los elementos transversales constituidos por los elementos intermedios 16 y los elementos de soporte del extremo 14 que son un elemento cortante distinto de tal manera que la estructura de hoja unitaria incorpora un gran número de tales elementos cortantes que tienen bordes cortantes de longitud corta en comparación con la longitud de la unidad de hoja y distribuidos en la dirección longitudinal de la estructura de hoja unitaria también como en la dirección frontal a posterior de la misma. En la modalidad descrita anteriormente
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de las figuras 2 y 3, los elementos cortantes HA, 12A, 13A; 11B, 12B, 13B... etc., que son dispuestos uno detrás del otro son en general alineados en la dirección frontal a posterior, aunque están desplazados un poco debido a la orientación no perpendicular de los elementos 16 con respecto a los bordes de hoja. De acuerdo con la modalidad modificada de la figura 5 y 6, los elementos cortantes correspondientes HA, 12A, 13A; 12B, 13B... etc. son escalonados en la dirección longitudinal de la estructura de hoja, lo que puede ser ventajoso, ya que los elementos transversales 16 no son alineados, esto es, los elementos de interconexión 16 se extienden hacia adelante desde cada uno de los elementos cortantes está desplazado a lo largo del elemento desde los elementos de conexión que se extienden hacia atrás del mismo y como resultado hay mayor certidumbre que un vello que sobresale de un segmento de piel se deslice a través del elemento de interconexión 16 localizado entre los elementos cortantes HA y 11B, por ejemplo, se pongan en contacto con y sean cortados por el borde cortante del siguiente elemento cortante 12B. Así, la probabilidad de vellos que pasen sobre la estructura de hoja unitaria sin ser cortados es reducida. La estructura de hoja unitaria de la figura 7 tiene elementos cortantes escalonados similarmente y elementos de interconexión 16, pero en esta modalidad, los elementos cortantes están inclinados a un ángulo pequeño, por ejemplo, menor de 10° y más en particular a aproximadamente 4o a la dirección longitudinal de la estructura de hoja, lo que puede ayudar a reducir el riesgo de que el vello sea cortado si la unidad de hoja de afeitar se moviera hacia los lados durante el afeitado. Las estructuras de hoja unitaria de la figura 5 y 7 tienen cada una 33 elementos cortantes HA, 11B..., 12A, 12B..., 13A, 13B..., pero un número mayor o menor podría ser provisto como se desee. La figura 8 muestra un cartucho de afeitado montado con una estructura de hoja unitaria 10 como se muestra en la figura 5 y 6 montada en una caja unitaria de hoja 1 de la forma descrita anteriormente con referencia a la figura 1. La estructura de unidad de hoja es retenida en la caja mediante sujetadores 8 que se envuelven alrededor del bastidor 2 de la caja adyacente al extremo 5 y se acoplan con los elementos de soporte del extremo 14 de la estructura de hoja. Por supuesto, hay muchas modificaciones que son posibles sin desviarse de los principios de la invención. Aunque no se incluye en la modalidad específicamente descrita en lo anterior, la estructura de hoja unitaria podría por ejemplo incluir un elemento de tapa, que podría ser similar el elemento de protección, localizado detrás de la tercera hoja 12 e interconectado con los elementos de soporte 14 y posiblemente con los elementos intermedios 16. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la practica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.