剃刮装置的制作方法

剃刮装置
1.本发明涉及一种用于剃刮皮肤表面的剃刮装置，该剃刮装置包括具有皮肤接触表面的壳体和安装在该壳体中的至少一个切割刀片，其中该至少一个切割刀片具有非对称的横截面形状，该横截面形状具有第一面、与第一面相对的第二面，以及在第一面和第二面的交汇处的切割刃。
2.本技术中使用以下定义：
3.·
前刀面(rake face)是切割刀片的在切割过程中被移除的切割毛发在其上滑动的表面
4.·
后刀面(clearance face)是切割工具的在皮肤上经过的表面；后刀面与皮肤接触表面之间的夹角为间隙角α
5.·
切割刀片的切割斜面由前刀面和后刀面封闭并且由斜角θ表示
6.·
切割刃是前刀面和后刀面的相交线
7.在现有技术中，剃刮装置内的刀片的布置已经关注于多刀片剃刀。
8.us 3,863,340教导了具有前导刀片构件和跟随刀片构件的多刃剃刀，其中这些构件上具有不对称的刃，并且具有穿过其中的通道，以便于从切割刃清除刮屑。
9.us 6,655,030描述了一种剃刮头，它具有至少第一切割构件和布置在第一切割构件后面并且与第一切割构件间隔开的第二切割构件，其中皮肤接触表面与第二切割构件之间的切割角等于或大于皮肤接触表面与第一切割构件之间的切割角。
10.us 3,842,499涉及一种剃刀刀片组件，该组件具有一组或多组多个切割元件，其中切割元件组包括至少两个刀片，其中一个刀片为楔形。这实现了有利于串联刀片剃刮操作的几何形状。
11.剃刮刀片刃轮廓的尺寸及其在剃刮装置中的布置彼此先关，并且通常被优化以有效地切割毛发。这包括以下3个参数：
12.1.切割刃的小末端半径，以便于穿透，
13.2.切割刃的小楔角θ，用于实现低切割力，和
14.3.刀片在剃刮装置(即其壳体)内的大有效切割角ε，以避免毛发在被切割之前旋转或滑动，通知导致有效的除毛。
15.这些定义和参数在本技术的附图中示出。
16.前两个参数导致舒适的剃刮，而不会在切割毛发时拉扯毛发。然而，刃的小末端半径连同大刀片安装角(即间隙角α)会在皮肤表面上产生明显的压力，这使人感觉不舒服，甚至可能导致皮肤被割伤。减小有效切割角ε提高了剃刮期间的安全性。然而，在这种情况下，常规的对称楔形刀片倾向于压在毛发上而不会穿透和切断。
17.在剃刮期间，前刀面与毛发相互作用，并且主要负责毛发切割性能，而后刀面与皮肤相互作用并且主要负责皮肤的安全性。
18.为了优化剃刮性能，需要通过以小刀片安装角(即间隙角α)安装刀片使得切割刀片的面向皮肤的侧面(后刀面)平坦地放置在皮肤上(低间隙角)来提高剃刮刀片的安全性，然后修改刀片刃轮廓，使得毛发的切割效率不会受到该小间隙角α的影响。这意味着间隙角
α应尽可能小以确保皮肤安全性，并且有效切割角ε应尽可能大以有效地切断毛发。因此，间隙角α起到安全角的作用，并且有效切割角ε起到效率角的作用。
19.间隙角α和有效切割角ε的关系由下式定义
20.ε＝α θ/2
21.因此，如已经在剃刮装置中长期成功实践的，在将间隙角α最小化的同时保持约22
°
的有效切割角ε需要增大切割斜角θ。然而，用于切断头发的力由切割刀片的在切割刃附近的厚度决定，并且当切割斜面的斜角θ增大时，该厚度增大。因此，增大斜角θ以保持切割角ε，同时减小间隙角α会产生新的问题，即增大了切割力并且由于拉扯头发而降低了剃刮舒适度，因此斜角θ起到舒适角的作用。
22.为了解决所有这些相关性并且产生具有低切割力(小θ)、高切割效率(大ε)并且对皮肤安全(小α)的切割刃轮廓，本发明公开了一种具有至少一个附加切割斜面的非对称切割刀片轮廓。
23.因此，本发明解决了现有技术中提到的缺陷，并且提供了一种具有优化的几何构造的剃刮装置，其允许低切割力和高切割效率，同时确保皮肤的足够安全。
24.具有权利要求1所述的特征的剃刮装置解决了该问题。另外的从属权利要求限定了此类刀片的优选实施方案。
25.在下文中，术语“横截面”是指垂直于切割刃的线性延伸部的横截面。
26.权利要求书和本技术的描述中的术语“包括”具有不排除其他部件的含义。在本发明的范围内，术语“由
……
组成”应理解为术语“包括”的优选实施方案。如果定义了“包括”至少特定数量的部件的组，则这也应该被理解为使得公开了优选地由这些部件“组成”的组。
27.在下文中，术语“相交线”应当理解为关于透视图(如图1)的不同斜面之间的相交点(根据如图3中的横截面视图)的线性延伸。作为示例，如果凹形斜面与凹形斜面相邻，则横截面视图的转折点延伸为透视图中的相交线。
28.根据本发明，提供了一种用于剃刮皮肤表面的剃刮装置，该剃刮装置包括具有皮肤接触表面的壳体和安装在该壳体中的至少一个切割刀片，其中该至少一个切割刀片具有非对称的横截面形状，该横截面形状具有第一面和与第一面相对的第二面，以及在第一面和第二面的交汇处的切割刃，其中
29.·
第一面包括第一表面，并且
30.·
第二面包括具有直的或凸形横截面形状的初级斜面和具有直的或凹形横截面形状的次级斜面，
31.·
初级斜面从切割刃延伸到次级斜面，其中第一相交线连接直的或凸形初级斜面和直的或凹形次级斜面，
32.·
第一楔角θ1，该角为第一表面和初级斜面之间或第一表面和初级斜面的经过切割刃的切线之间的夹角，和
33.·
第二楔角θ2，该角为第一表面和次级斜面之间或第一表面和次级斜面的经过第一相交线的切线之间的夹角。
34.根据本发明，该至少一个切割刀片安装在壳体中，满足以下条件：
35.·
皮肤接触表面和后刀面之间的间隙角α≤11
°
，后刀面是初级斜面或第一表面，
36.·
皮肤接触表面和第一楔角θ1的平分线之间的有效切割角ε≥10
°
并且
37.·
θ1》θ2。
38.令人惊讶地发现，通过选择如上文所定义的条件，同时实现了原本彼此矛盾的高切割效率以及舒适而安全的切割的效果。
39.该至少一个切割刀片具有非对称的横截面形状。该非对称的横截面形状指的是相对于轴线的对称性，该轴线是初级斜面和第一表面之间的平分线(具有角度θ1/2)并且锚定在切割刃处。
40.根据本发明的该至少一个切割刀片由于小的θ2而具有低切割力，同时还具有由较大的有效切割角ε实现的高切割效率。此外，该剃刮装置由于小间隙角α而提高了剃刮过程的安全性。
41.此外，如果初级楔角大于次级楔角，则初级斜面可具有机械地加强切割刀片的额外功能，这允许机械稳定抵抗切割操作导致的损坏，进而允许细长刀片主体位于次级斜面区域中而不会影响刀片的切割性能。
42.第二楔角θ2表示刀片在被切割的物体中穿透的穿透角。穿透角θ2越小，用于穿透待切割物体的力就越低。
43.优选的是，间隙角α≤5
°
，优选地≤1
°
，更优选地≤0
°
，甚至更优选地从-1
°
至-5
°
，并且/或者有效切割角ε≥15
°
，优选地≥20
°
。
44.根据第一优选实施方案，第一楔角θ1的范围为5
°
至75
°
，优选地10
°
至60
°
，更优选地15
°
至46
°
，甚至更优选地20
°
至45
°
，并且/或者第二楔角θ2的范围为-5
°
至60
°
，优选地0
°
至45
°
，更优选地5
°
至25
°
，甚至更优选地10
°
至15
°
。
45.优选的是，初级斜面和次级斜面各自具有直线形状，其中第一相交线连接初级斜面和次级斜面。
46.在另一个优选实施方案中，初级斜面具有凸形形状并且次级斜面具有凹形形状，其中第一相交线连接初级斜面和次级斜面。
47.根据另一优选实施方案，初级斜面具有长度d1，该长度是从切割刃到第一相交线截取的投影到第一表面上的尺寸，该尺寸为0.1μm至7μm，优选地为0.5μm至5μm，更优选地为1μm至3μm。难以实现小于0.1μm的长度d1，因为这种长度的刀刃太易碎，并且无法稳定使用切割刀片。已经令人惊讶地发现，初级斜面利用次级斜面和第三级斜面稳定刀片主体，这允许在次级斜面的区域中形成提供低切割力的细长刀片。另一方面，如果长度d1不大于7μm，则初级斜面不影响切割性能。
48.优选地，长度d2是从切割刃到第二相交线或第二相交线截取的投影到第一表面上的尺寸，该尺寸的范围为5μm至100μm，更优选地为10μm至75μm，甚至更优选地为15μm至50μm。长度d2对应于切割刀片在待切割物体中的穿透深度。一般来讲，d2对应于待切割物体的直径的至少30％，即当物体是直径通常为约100μm的人头发时，长度d2为约30μm。
49.切割刀片优选地由刀片主体限定，该刀片主体包括第一材料和与第一材料结合的第二材料或由第一材料和第二材料组成。第二材料可以作为涂层至少沉积在第一材料的区域中，即第二材料可以是第一材料的包封涂层或沉积在第一面上的第一材料上的涂层。
50.第一材料的材料通常不限于任何特定材料，只要该材料可以被斜切。
51.然而，根据另选的实施方案，刀片主体仅包括第一材料或仅由第一材料组成，即未
涂覆的第一材料。在这种情况下，第一材料优选地是具有各向同性结构(即在所有方向上具有相同的属性值)的材料。此类各向同性材料通常更适合于在不依赖于成形技术的情况下成形。
52.第一材料优选地包含选自由以下项组成的组的材料或由该材料组成：
53.·
金属，优选地钛、镍、铬、铌、钨、钽、钼、钒、铂、锗、铁以及它们的合金，特别是钢，
54.·
陶瓷，包含选自由以下项组成的组中的至少一种元素：碳、氮、硼、氧或它们的组合，优选地碳化硅、氧化锆、氧化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钽、altin、ticn、tialsin、tin和/或tib2，
55.·
玻璃陶瓷；优选地含铝玻璃陶瓷，
56.·
由金属基体中的陶瓷材料(金属陶瓷)制成的复合材料，
57.·
硬金属，优选地烧结碳化物硬金属，诸如与钴或镍结合的碳化钨或碳化钛，
58.·
硅或锗，优选地具有平行于第二面的晶面，晶片取向《100》、《110》、《111》或《211》，
59.·
单晶材料，
60.·
玻璃或蓝宝石，
61.·
多晶或非晶硅或锗，
62.·
单晶金刚石或多晶金刚石、纳米晶体和/或超纳米晶体类金刚石碳(dlc)、金刚烷碳，以及
63.·
它们的组合。
64.用于第一材料的钢优选地选自由以下项组成的组：1095、12c27、14c28n、154cm、3cr13mov、4034、40x10c2m、4116、420、440a、440b、440c、5160、5cr15mov、8cr13mov、95x18、9cr18mov、acuto 、ats-34、aus-4、aus-6(＝6a)、aus-8(＝8a)、c75、cpm-10v、cpm-3v、cpm-d2、cpm-m4、cpm-s-30v、cpm-s-35vn、cpm-s-60v、cpm-154、cronidur-30、cts 204p、cts 20cp、cts 40cp、cts b52、cts b75p、cts bd-1、cts bd-30p、cts xhp、d2、elmax、gin-1、h1、n690、n695、niolox(1.4153)、nitro-b、s70、sgps、sk-5、sleipner、t6mov、vg-10、vg-2、x-15t.n.、x50crmov15、zdp-189。
65.优选的是，第二材料包含选自由以下项组成的组的材料或由该材料组成：
66.·
氧化物、氮化物、碳化物、硼化物，优选地氮化铝、氮化铬、氮化钛、碳氮化钛、氮化钛铝、立方氮化硼
67.·
硼铝镁
68.·
碳，优选地金刚石、多晶金刚石、纳米晶体金刚石、类金刚石碳(dlc)以及
69.·
它们的组合。
70.第二材料可以优选地选自由以下项组成的组：tib2、altin、tialn、tialsin、tisin、cral、craln、alcrn、crn、tin、ticn以及它们的组合。
71.此外，可以选择vdi指南2840中引用的所有材料用于第二材料。
72.特别优选地使用纳米晶体金刚石的第二材料和/或纳米晶体和多晶金刚石的多层作为第二材料。在这方面，令人惊讶地发现，对于具有纳米晶体金刚石层第二材料的切割刀片，已知在多晶金刚石中存在的分离被抑制。相对于单晶金刚石，已经表明，与单晶金刚石的生产相比，纳米晶体金刚石的生产可以基本上更容易和经济地完成。因此，还可提供更长
和更大面积的切割刀片。此外，关于其晶粒尺寸分布，纳米晶体金刚石层比多晶金刚石层更均质，该材料还显示出较小的固有应力。因此，不太可能发生切割刃的宏观变形。
73.优选的是，第二材料的厚度为0.15μm至20μm，优选地2μm至15μm，并且更优选地3μm至12μm。
74.优选的是，第二材料的弹性模量(杨氏模量)小于1200gpa，优选地小于900gpa，更优选地小于750gpa，并且甚至更优选地小于500gpa。由于低弹性模量，硬涂层变得更具柔性和弹性，并且可以更好地适应于待切割的物体或轮廓。杨氏模量根据markus mohr等人的“youngs modulus,fracture strength,and poisson
′
s ratio of nanocrystalline diamond films”,j.appl.phys.116,124308(2014)，特别是第iii段b.static measurement of young
′
s modulus中公开的方法进行测定。
75.第二材料的横向断裂应力σ0优选地为至少1gpa，更优选地至少2.5gpa，并且甚至更优选地至少5gpa。
76.关于横向断裂应力σ0的定义参考以下文献：
77.·
r.morrell等人，int.journal of refractory metals&hard materials，28(2010)，第508至515页；
78.·
r.danzer等人，“technische keramische werkstoffe”，j.kriegesmann,hvb press,ellerau出版，isbn 978-3-938595-00-8，第6.2.3.1章“der 4-kugelversuch zur ermittlung der biaxialen biegefestigkeitwerkstoffe”79.因此，横向断裂应力σ0通过破裂试验的统计学评估来测定，例如根据上述文献细节在b3b负载试验中测定。因此，其被定义为破裂应力，在该破裂应力下存在63％的破裂概率。
80.由于第二材料的极高横向断裂应力，几乎完全抑制了单个微晶从硬涂层(特别是从切割刃)的分离。因此，即使长期使用，切割刀片也保持其原始锋利度。
81.第二材料优选地具有至少20gpa的硬度。硬度通过纳米压痕法测定(yeon-gil jung等人，j.mater.res.，第19卷，第10期，第3076页)。
82.第二材料的表面粗糙度r
rms
优选地小于100nm，更优选地小于50nm，并且甚至更优选地小于20nm，该表面粗糙度根据以下公式计算得出：
[0083][0084]
a＝评估面积
[0085]
z(x,y)＝局部粗糙度分布
[0086]
表面粗糙度r
rms
根据din en iso 25178测定。所述表面粗糙度使得生长的第二材料的附加机械抛光变得多余。
[0087]
在一个优选的实施方案中，第二材料的纳米晶体金刚石的平均晶粒尺寸d
50
为1nm至100nm，优选地5nm至90nm，更优选地7nm至30nm，并且甚至更优选地10nm至20nm。平均晶粒尺寸d
50
是50％的第二材料由较小颗粒组成时的直径。平均晶粒尺寸d
50
可以使用x射线衍射或透射电子显微镜和晶粒计数来测定。
[0088]
优选地，第一材料和/或第二材料至少在区域中涂覆有低摩擦材料，该低摩擦材料优选地选自由以下项组成的组：含氟聚合物材料(如ptfe)、聚对二甲苯、聚乙烯吡咯烷酮、
聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、石墨、类金刚石碳(dlc)以及它们的组合。
[0089]
连接初级斜面和次级斜面的刀刃优选地在第二材料内成形。
[0090]
理想地，切割刃具有圆形构型，这提高了刀片的稳定性。切割刃的末端半径优选地小于200nm，更优选地小于100nm，并且甚至更优选地小于50nm，例如使用图11所示的方法通过横截面sem测定。
[0091]
优选的是，切割刃的末端半径r与硬涂层的平均晶粒尺寸d
50
相关。因此，如果在切割刃处的第二材料的圆化半径r和纳米晶体金刚石硬涂层的平均晶粒尺寸d
50
之间的比率r/d
50
为0.03至20，优选地0.05至15，并且特别优选地0.5至10，则是有利的。
[0092]
通过增加具有大于次级楔角的第三级楔角的厚且坚固的第三级斜面，并通过采用该第三级斜面来分割待切割的物体，从而减小作用在薄的次级斜面上的力，可进一步加强根据本发明的切割刀片。对于该功能，第三楔角θ3必须大于第二楔角θ2。
[0093]
进一步优选的是，次级斜面和第三级斜面之间的刀刃布置在第一材料和第二材料的边界表面处，这使得制造过程更容易处理，并且因此更经济，例如，可以根据图9的过程制造刀片。
[0094]
因此，优选的是，第二面还包括直的或凹形第三级斜面，该第三级斜面具有
[0095]
·
连接次级斜面和第三级斜面的第二相交线，
[0096]
·
第三级斜面从第二相交线向后延伸，
[0097]
·
第三楔角θ3，该角为第一表面和第三级斜面或其切线之间的夹角，其中第三楔角θ3的范围优选地为1
°
至60
°
，更优选地10
°
至55
°
，甚至更优选地30
°
至46
°
，并且最优选地为45
°
。
[0098]
在一个优选的实施方案中，第一面对应于后刀面，并且第二面对应于切割刀片的前刀面。然而，也可以使用第一面作为前刀面并且第二面作为后刀面。
[0099]
通过以下附图进一步说明本发明，这些附图示出了根据本发明的具体实施方案。然而，这些具体实施方案不应被解释为以任何方式限制如说明书概述部分的权利要求中所述的本发明。
[0100]
图1是根据本发明的剃刮装置的示意图
[0101]
图2是根据图1的剃刮装置沿直线a-a的示意性横截面视图。
[0102]
图3a是根据本发明的具有2个斜面的切割刀片的透视图
[0103]
图3b是根据本发明的具有2个斜面的切割刀片的横截面视图
[0104]
图4a是根据本发明的具有3个斜面的剃刮装置的透视图
[0105]
图4b是根据本发明的具有3个斜面的剃刮装置的横截面视图
[0106]
图5a是根据本发明的另一切割刀片的横截面视图，该切割刀片为单片式
[0107]
图5b是根据本发明的包括第一材料和第二材料的另一切割刀片的横截面视图
[0108]
图6a是根据本发明的另一剃刮装置的横截面视图，其中第一面是后刀面并且间隙角α》0
[0109]
图6b是根据本发明的另一剃刮装置的横截面视图，其中第一面是后刀面并且间隙角α＝0
[0110]
图7a是根据本发明的剃刮装置的横截面视图，其中第一面是后刀面并且间隙角α＝0
[0111]
图7b是根据本发明的另一剃刮装置的横截面视图，其中第二面是后刀面并且间隙角α《0
[0112]
图8a是根据本发明的具有直斜面的剃刮装置的横截面视图，其中第一面是后刀面并且间隙角α＝0
[0113]
图8b是根据本发明的具有凹形斜面的另一剃刮装置的横截面视图，其中第一表面是后刀面并且间隙角α＝0
[0114]
图8c是根据本发明的具有凹形次级斜面的另一剃刮装置的横截面视图，其中第一表面是后刀面并且间隙角α＝0
[0115]
图9a-b是用于制造切割刀片的过程的流程图
[0116]
图10是圆形末端的横截面视图，示出了末端半径的确定
[0117]
图11是根据本发明的切割刀片的显微图像
[0118]
以下附图标记用于本技术的附图中。
[0119]
附图标记列表
[0120]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
刀片
[0121]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一面
[0122]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二面
[0123]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
切割刃
[0124]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
初级斜面
[0125]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
次级斜面
[0126]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
第三级斜面
[0127]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
上表面
[0128]9ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一表面
[0129]
10
ꢀꢀꢀꢀ
第一相交线
[0130]
11
ꢀꢀꢀꢀ
第二相交线
[0131]
15
ꢀꢀꢀꢀ
刀片主体
[0132]
18
ꢀꢀꢀꢀ
第一材料
[0133]
19
ꢀꢀꢀꢀ
第二材料
[0134]
20
ꢀꢀꢀꢀ
边界表面
[0135]
60
ꢀꢀꢀꢀ
平分线
[0136]
61
ꢀꢀꢀꢀ
垂直线
[0137]
62
ꢀꢀꢀꢀ
圆
[0138]
65
ꢀꢀꢀꢀ
构造点
[0139]
66
ꢀꢀꢀꢀ
构造点
[0140]
67
ꢀꢀꢀꢀ
构造点
[0141]
100
ꢀꢀꢀ
剃刀
[0142]
150
ꢀꢀꢀ
握把
[0143]
200
ꢀꢀꢀ
壳体
[0144]
210
ꢀꢀꢀ
前向皮肤支撑件
[0145]
220
ꢀꢀꢀ
后向皮肤支撑件
[0146]
250
ꢀꢀꢀ
皮肤接触表面
[0147]
260
ꢀꢀꢀ
平分线
[0148]
300
ꢀꢀꢀ
毛发
[0149]
310
ꢀꢀꢀ
皮肤
[0150]
在图1中，示出了在现有技术中通常使用的剃刮装置100。剃刮装置100具有附接到壳体200的握把150。壳体包括前向皮肤支撑件210、后向皮肤支撑件220和位于其间的至少一个刀片1。
[0151]
图2示出了剃刮装置100的横截面视图，该剃刮装置具有壳体200及其前向皮肤支撑件210和后向皮肤支撑件220。它表示图1的截面a-a的横截面视图。在支撑件之间布置有两个刀片1和1'。此外，可将多于2个刀片(例如三个或四个刀片)布置在壳体中。在剃刮前向皮肤支撑件210期间，后向皮肤支撑件220以及刀片1和1'与皮肤310直接接触。剃刮装置100的皮肤接触表面250与皮肤310直接接触、优选地平面接触。皮肤接触表面250是前向皮肤支撑件210和后向皮肤支撑件220之间的连接线。
[0152]
图3a是根据本发明的切割刀片的透视图。该切割刀片1具有刀片主体15，该刀片主体包括第一面2和与第一面2相对的第二面3。在第一面2和第二面3的交汇处，定位有切割刃4。切割刃4被成形为直的或基本上直的。第一面2包括平面状第一表面9，而第二表面3被分段成不同的斜面。第二面3包括初级斜面5、次级斜面6和平行于第一表面9的上表面8。初级斜面5经由第一相交线10与次级斜面6连接，该次级斜面在另一端经由第二相交线11与上表面8连接。
[0153]
在图3b中，示出了图3a的切割刀片的横截面视图。该切割刀片1具有第一面2和与第一面2相对的第二面3。在第一面2和第二面3的交汇处，定位有切割刃4。初级斜面5和第一表面9之间的平分线260锚定在切割刃4处。第一面2包括平面状第一表面9，而第二面3包括初级斜面5，该斜面具有第一楔角θ1，该角为第一表面9和初级斜面5之间的夹角。次级斜面6具有第二楔角θ2，该角为第一表面9和次级斜面6之间的夹角，该角小于θ1。初级斜面5具有长度d1，该长度是投影到第一表面9上的尺寸，其在0.1μm至7μm的范围内。初级斜面5和次级斜面6一起具有长度d2，该长度是投影到第一表面9上的尺寸，其在1μm至150μm、优选地15μm至35μm的范围内。
[0154]
图4a是根据本发明的切割刀片的透视图。该切割刀片1具有刀片主体15，该刀片主体包括第一面2和与第一面2相对的第二面3。在第一面2和第二面3的交汇处，定位有切割刃4。切割刃4被成形为直线。第一面2包括平面状第一表面9，而第二表面3被分段成不同的斜面。第二面3包括初级斜面5、次级斜面6和第三级斜面7。初级斜面5经由第一相交线10与次级斜面6连接，该次级斜面在另一端经由第二相交线11与第三级斜面7连接。
[0155]
在图4b中，示出了图4a的切割刀片的横截面视图。该切割刀片1具有第一面2和与第一面2相对的第二面3。在第一面2和第二面3的交汇处，定位有切割刃4。第一面2包括平面状第一表面9，而第二面3被分段成不同的斜面。切割刀片1的第二面3具有初级斜面5，该初级斜面具有第一楔角θ1，该角为第一表面9和初级斜面5之间的夹角。次级斜面6具有第二楔角θ2，该角为第一表面9和次级斜面6之间的夹角，该角小于θ1。第三级斜面7具有第三楔角θ3，该角大于θ2。初级斜面5具有长度d1，该长度是投影到第一表面9上的尺寸，其在0.1μm至7μm的范围内。初级斜面5和次级斜面6一起具有长度d2，该长度是投影到第一表面9上的尺
寸，其在5μm至75μm、优选地15μm至35μm的范围内。
[0156]
在图5a中，示出了本发明的切割刀片的另一横截面视图，其中刀片主体15为单片式。切割刀片1具有第一面2和与第一面2相对的第二面3。在第一面2和第二面3的交汇处，定位有切割刃4。第一面2包括平面状第一表面9，而第二表面3包括初级斜面5、次级斜面6和第三级斜面7。初级斜面5经由第一相交线10与次级斜面6连接，该次级斜面在另一端经由第二相交线11与上表面8连接。
[0157]
在图5b中，示出了本发明的切割刀片的另外的横截面视图，其中刀片主体15包括第一材料18(例如，硅)和第二材料19，例如在第一面2处的第一材料18上的金刚石层。初级斜面5和次级斜面6位于第二材料19中，而第三级斜面7位于第一材料18中。第一材料18和第二材料19沿着边界表面20结合。
[0158]
在图6a中，示出了本发明的剃刮装置100，它示出对从皮肤310突出的毛发300的切割过程。剃刮装置100包括壳体200，该壳体具有前向皮肤支撑件210和后向皮肤支撑件220。刀片1被布置在支撑件210、220之间。具有皮肤接触表面250的剃刮装置100与皮肤310接触。从皮肤310突出的毛发300被切割刀片1的切割刃接触。在该实施方案中，第一面2是后刀面。切割刀片1的第一表面9和皮肤接触表面250之间的间隙角α大于0
°
但较小或等于11
°
，这导致高皮肤安全性。此外，由于切割刀片1的非对称横截面形状，可实现皮肤接触表面250和第一楔角θ1的平分线260之间的更大有效切割角ε，即ε≥10
°
，这提高了待切割的毛发的效率。
[0159]
在图6b中，示出了本发明的剃刮装置100，它示出对从皮肤310突出的毛发300的切割过程。剃刮装置100包括壳体200，该壳体具有前向皮肤支撑件210和后向皮肤支撑件220。刀片1被布置在支撑件210、220之间。具有皮肤接触表面250的剃刮装置100与皮肤310接触。从皮肤310突出的毛发300被切割刀片1的切割刃接触。在该实施方案中，第一面2是后刀面。切割刀片1的第一表面9和皮肤接触表面250之间的间隙角α为0
°
，这对于皮肤安全性是最佳的。此外，由于切割刀片1的非对称横截面形状，可实现皮肤接触表面250和第一楔角θ1的平分线260之间的更大有效切割角ε，即ε≥10
°
，这提高了待切割的毛发的效率。
[0160]
在图7a中，示出了本发明的剃刮装置100，它示出对从皮肤310突出的毛发300的切割过程。剃刮装置100包括壳体200，该壳体具有前向皮肤支撑件210和后向皮肤支撑件220。刀片1被布置在支撑件210、220之间。具有皮肤接触表面250的剃刮装置100与皮肤310接触，并且从皮肤310突出的毛发300被切割刀片1的切割刃接触。在该实施方案中，第一面2是后刀面。切割刀片1的初级斜面5和皮肤接触表面250之间的间隙角α为0
°
，这导致高皮肤安全性。此外，由于切割刀片1的非对称横截面形状，可实现皮肤接触表面250和第一楔角θ1的平分线260之间的更大有效切割角ε，即ε≥10
°
，这提高了切割毛发的效率。
[0161]
在图7b中，示出了本发明的剃刮装置100，它示出对从皮肤310突出的毛发300的切割过程。剃刮装置100包括壳体200，该壳体具有前向皮肤支撑件210和后向皮肤支撑件220。刀片1被布置在支撑件210、220之间。具有皮肤接触表面250的剃刮装置100与皮肤310接触，并且从皮肤310突出的毛发300被切割刀片1的切割刃接触。在该实施方案中，第一面2是后刀面。第二面连同切割刀片1的初级斜面5和皮肤接触表面250之间的间隙角α小于0
°
，从而允许改进的皮肤安全性。此外，由于切割刀片1的非对称横截面形状，可实现皮肤接触表面250和第一楔角θ1的平分线260之间的更大有效切割角ε，即ε≥10
°
，这提高了切割毛发的效率。
[0162]
在图8a中，示出了本发明的剃刮装置100，它示出对从皮肤310突出的毛发300的切割过程。剃刮装置100包括壳体200，该壳体具有前向皮肤支撑件210和后向皮肤支撑件220。切割刀片1被布置在支撑件210、220之间。具有皮肤接触表面250的剃刮装置100与皮肤310接触，并且从皮肤310突出的毛发300被切割刀片1的切割刃4接触。在该实施方案中，切割刀片1具有第一面2和与第一面2相对的第二面3。在第一面2和第二面3的交汇处，定位有切割刃4。第一面2包括平面状第一表面9，而第二面3被分段成不同的斜面。切割刀片1的第二面3具有初级斜面5，该初级斜面具有第一楔角θ1，该角为第一表面9和初级斜面5之间的夹角。次级斜面6具有第二楔角θ2，该角为第一表面9和次级斜面6之间的夹角，该角小于θ1。第三级斜面7具有第三楔角θ3，该角大于θ2。第一面2是后刀面。切割刀片1的第一表面9和皮肤接触表面250之间的间隙角α为0
°
，这导致高皮肤安全性。此外，由于切割刀片1的非对称横截面形状，可实现皮肤接触表面250和第一楔角θ1的平分线260之间的更大有效切割角ε，即ε≥10
°
，这提高了切割毛发的效率。
[0163]
在图8b中，示出了本发明的剃刮装置100，它示出对从皮肤310突出的毛发300的切割过程。剃刮装置100包括壳体200，该壳体具有前向皮肤支撑件210和后向皮肤支撑件220。刀片1被布置在支撑件210、220之间。具有皮肤接触表面250的剃刮装置100与皮肤310接触，并且从皮肤310突出的毛发300被切割刀片1的切割刃4接触。在该实施方案中，切割刀片1具有第一面2和与第一面2相对的第二面3。在第一面2和第二面3的交汇处，定位有切割刃4。第一面2包括平面状第一表面9，而第二面3被分段成不同的斜面。切割刀片1的第二面3具有初级斜面5，该初级斜面具有第一楔角θ1，该角为第一表面9和初级斜面5的经过切割刃4的切线之间的夹角。具有凹形形状的次级斜面6具有第二楔角θ2，该角为第一表面9和次级斜面6的经过第一相交线10的切线之间的夹角，该角小于θ1。具有凹形形状的第三级斜面7具有第三楔角θ3，该角为第一表面9和第三级斜面7的经过第二相交线11的切线之间的夹角，该角大于θ2。第一面2是后刀面。切割刀片1的第一表面9和皮肤接触表面250之间的间隙角α为0
°
，这导致高皮肤安全性。此外，由于切割刀片1的非对称横截面形状，可实现皮肤接触表面250和第一楔角θ1的平分线260之间的更大有效切割角ε，即ε≥10
°
，这提高了切割毛发的效率。
[0164]
在图8c中，示出了本发明的剃刮装置100，它示出对从皮肤310突出的毛发300的切割过程。剃刮装置100包括壳体200，该壳体具有前向皮肤支撑件210和后向皮肤支撑件220。刀片1被布置在支撑件210、220之间。具有皮肤接触表面250的剃刮装置100与皮肤310接触，并且从皮肤310突出的毛发300被切割刀片1的切割刃4接触。在该实施方案中，切割刀片1具有第一面2和与第一面2相对的第二面3。在第一面2和第二面3的交汇处，定位有切割刃4。第一面2包括平面状第一表面9，而第二面3被分段成不同的斜面。切割刀片1的第二面3具有初级斜面5，该初级斜面具有直的形状和第一楔角θ1，该角为第一表面9和初级斜面5之间的夹角。具有凹形形状的次级斜面6具有第二楔角θ2，该角为第一表面9和次级斜面6的经过第一相交线10的切线之间的夹角，该角小于θ1。具有凹形形状的第三级斜面7具有第三楔角θ3，该角为第一表面9和第三级斜面7的经过第二相交线11的切线之间的夹角，该角大于θ2。第一面2是后刀面。切割刀片1的第一表面9和皮肤接触表面250之间的间隙角α为0
°
，这导致高皮肤安全性。此外，由于切割刀片1的非对称横截面形状，可实现皮肤接触表面250和第一楔角θ1的平分线260之间的更大有效切割角ε，即ε≥10
°
，这提高了切割毛发的效率。
[0165]
在图9a和图9b中，示出了本发明过程的流程图。在第一步骤1中，通过pe-cvd或热处理(低压cvd)用氮化硅(si3n4)层102作为硅的保护层涂覆硅晶片101。必须仔细选择层厚度和沉积过程，以便能够有足够的化学稳定性来承受随后的蚀刻步骤。在步骤2中，将光致抗蚀剂103沉积到涂覆si3n4的基底上，并且随后通过光刻法进行图案化。然后，使用图案化的光致抗蚀剂作为掩模，通过例如cf4等离子体反应离子蚀刻(rie)结构化(si3n4)层。在图案化之后，在步骤3中通过有机溶剂剥离光致抗蚀剂103。剩余的图案化的si3n4层102用作用于硅晶片101的随后的预先结构化步骤4(例如，通过koh中的各向异性湿法化学蚀刻)的掩模。当第二面3上的结构已经达到预先确定的深度并且保留连续的硅第一面2时，蚀刻过程结束。其他湿法和干法化学工艺也是适合的，例如在hf/hno3溶液中各向同性湿法化学蚀刻或含氟等离子体的应用。在随后的步骤5中，通过例如氢氟酸(hf)或氟等离子体处理去除剩余的si3n4。在步骤6中，预先结构化的si基底用大约10μm薄的金刚石层104(例如，纳米晶体金刚石)涂覆。金刚石层104可以沉积在si晶片101的预先结构化的第二表面3和连续的第一表面2上(如步骤6所示)，或者仅沉积在si晶片的连续的第一表面2上(这里未示出)。在双面涂层的情况下，结构化的第二表面3上的金刚石层104必须在切割刀片的随后的刀刃形成步骤9a-d之前在另外的步骤7中去除。例如通过使用ar/o2等离子体(例如，rie或icp模式)来执行金刚石层104的选择性去除，这显示了对硅基底的高选择性。在步骤8中，硅晶片101被减薄，使得金刚石层104在没有基底材料的情况下部分地独立，并且在剩余区域中实现期望的基底厚度。该步骤可通过koh或hf/hno3蚀刻剂中的湿法化学蚀刻或优选地通过在rie或icp模式中含有cf4、sf6或chf3等离子体中的等离子体蚀刻来执行。
[0166]
在下一步骤9中(图9b)中，在rie系统中通过ar/o2等离子体对金刚石层进行各向异性蚀刻，以形成切割刃。利用硅和金刚石的蚀刻速率的恒定比率，形成了具有楔角θ1的直斜面。然而，过程参数也可随时间变化，例如随时间推移减少反应性组分氧气(氧气流/分的变化)将导致金刚石蚀刻速率减小，从而产生如图2所示的弯曲凸形初级斜面5。步骤9a示出在较大放大率下的蚀刻步骤9之前的结构化硅晶片101和金刚石层104，步骤9b示出了蚀刻之后的所得第一斜面5。最后，步骤9c和9d示出了次级斜面6的形成。该步骤还涉及同时执行金刚石层和硅的各向异性蚀刻，例如通过在rie系统中的ar/o2等离子体。硅充当金刚石层104的掩模。然而，类似于步骤9b，硅与金刚石之间的蚀刻速率之比可随时间而变化。为了形成步骤9d中所示的凹形次级斜面6，使用了随时间推移增大的蚀刻速率和硅的恒定蚀刻速率。另选地，在金刚石的恒定蚀刻速率下，硅蚀刻速率可随时间推移而减小。例如在de 198 59 905 a1中公开了过程细节。
[0167]
在图10中，示出了可以如何确定末端半径。通过首先绘制将切割刃1的第一斜面的横截面图像平分成两半的线60来确定末端半径。在线60平分的地方，绘制第一斜面点65。在距点65距离110nm处垂直于线60绘制第二线61。在线61平分第一斜面的地方，绘制两个附加点66和67。然后由点65、66和67构造圆62。圆62的半径是切割刃4的末端半径。