专利名称：剃刀刀片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种剃刀刀片，其在切削如胡子、毛发等物体时具有优良的安全性和切削性能，特别是，这种剃刀刀片具有一由单晶硅构成的刀刃(cuttingedge)并具有一非常小的刀尖半径(nose radius)。
背景技术：
传统的剃刀刀片沿薄钢片的一边成直线地形成有一刀刃，在使用的过程中，传统的剃刀刀片偶尔会切伤皮肤。因此，提高其安全性是十分重要的。例如，曾经有人提议在剃刀刀片上每隔一定间距地缠绕多圈细金属丝来减小对皮肤的伤害。然而，虽然在切割如胡子、毛发等物体时保持了良好的切割性能，但从提高安全性的角度看，却总不能获得令人满意的水平。
另外，为了获得更好的安全性，曾经有人提议使用各种各样的网格刀片(net blade)。例如，美国专利4875288号和欧洲专利0541723B1号都公开了这些网格刀片。但是，对由金属材料制成的网格刀片，由于它的刀刃是由机械加工形成的，所以要形成具有很小的刀尖半径的刀刃就受到了限制。例如，即使使用精磨例如抛光的方式来去除由于研磨而在刀刃上产生的毛边，也很难获得1μm或者更小的刀尖半径。由于这个原因，由不锈钢制成的网格刀片还不能顺畅地刮胡子或者毛发，除非使用通过研磨不锈钢薄片而获得的刀尖半径约为0.1μm的直线形刀刃的剃刀刀片。而且，在市场上的传统的剃刀刀片中，形成刀尖半径为0.1μm或者更小的刀刃的技术还没有完全成形。
发明内容
因此，本发明的主要目的是提供一种剃刀刀片，其刀刃的刀尖半径(R)为0.5μm或者更小。和传统的剃刀刀片相比，这种剃刀刀片能十分显著地改善使用安全性，而且可以减小切割如胡子和毛发等物体时的切割阻力。
也就是说，本发明的剃刀刀片由硅薄片制成，具有至少一开口和凸入(Project into)该开口的刀刃，并且其中该刀刃由单晶硅构成，并且刀刃的刀尖半径为0.5μm或者更小，特别地为0.1μm或者更小。
在本发明的上述剃刀刀片中，优选硅薄片为单晶硅材料，例如硅片(silicon wafer)。这样，如下所述，可以通过硅微机械加工技术有效地制造网格状剃刀刀片(net-like razor blade)或者具有多个狭缝的剃刀刀片。
另外，优选的是，根据本发明一优选实施例的剃刀刀片为由硅薄片制成的网格刀片，它有多个开口和凸入各开口的刀刃。或者，优选该剃刀刀片由硅薄片制成，它有多个开口和凸入各开口的刀刃，并且每个开口是形成为矩形，以与相邻的开口沿其纵向基本上平行的方式排列。
通过下文参考附图进行详细说明的本发明的最优实施方式，本发明的上述和其它目的和优点将能更明显易懂。
图1A为根据本发明一优选实施例的剃刀刀片的俯视图，图1B为沿图1A的M-M线剖开的部分剖面图，以及图1C为相同的剃刀刀片的刀刃的扫描电镜照片；图2为根据本发明另一优选实施例的剃刀刀片的俯视图；图3A和图3B为使用本发明的剃刀刀片进行刮削操作的示意图；图4A为根据本发明另一优选实施例的剃刀刀片的俯视图，图4B为沿图4A的N-N线剖开的部分剖面图，以及图4C为沿图4A的P-P线剖开的部分剖面图；图5A为根据本发明另一优选实施例的剃刀刀片的俯视图，以及图5B为沿图5A的Q-Q线剖开的部分剖面图；图6A为根据本发明另一实施例的剃刀刀片的俯视图，以及图6B为沿图6A的R-R线剖开的部分剖面图；图7A为在本发明剃刀刀片的刀刃上形成的表面层的俯视图，以及图7B为沿图7A的S-S线剖开的部分剖面图；图8A为根据本发明一优选实施例的剃刀刀片的俯视图，图8B为沿图8A的T-T线剖开的部分剖面图，以及图8C为沿图8A的U-U线剖开的部分剖面图；图9A和图9B为本发明的剃刀刀片安装在不同本体上的立体图。
具体实施例方式
本发明的剃刀刀片具有一单晶硅的刀刃，其是采用例如硅片的单晶硅材料或包括较大硅晶粒的多晶硅材料通过硅微机械加工技术形成的，没有使用机械研磨或抛光技术。硅微机械加工技术是指通过例如离子束蚀刻的物理蚀刻，化学蚀刻(各向异性蚀刻)，或者两者结合来形成一个超小的三维立体结构的技术。
通常，单晶体在原子排列上为长程有序，并且长程有序在方向上依赖于原子间结合键(硅原子之间的共价键)，因此，原子排列的平面之间的相交线(intersection)，即晶面间的相交线在长程范围内被保持。用这个相交线作为刀刃，理论上是可能形成具有一非常小的刀尖半径(R)的刀刃。这样的超小刀刃是可以通过使用上述硅微机械加工技术的超微制造技术而得到。而且，可以通过使硅原子一个接一个地堆垛以在原子排列之间形成交叉点而形成剃刀刀片的单晶体刀刃，这包含于本发明的技术构思。
顺便提及地，本发明不是要提供一种具有多个微小开口的简单的剃刀刀片。也就是说，如上所述，本发明是这样获得的通过发现由单晶硅构成刀刃提供了优良的切削性能和使用安全性，其以凸入各开口(刀片开口)的方式形成，而且具有直径为0.5μm或更小的刀尖半径、考虑到硅的单晶硅的性质而优选刀尖半径为0.1μm或者更小。
如上所述，本发明的剃刀刀片可以由硅微机械加工技术制成。具体地说，优选采用半导体技术领域中用来制造硅的化学蚀刻或者离子束蚀刻中的至少一种。下面介绍一种优选制造方法，既可满足制造效率又可满足刀刃所需的精度。也就是，通过化学蚀刻技术在硅薄片上形成至少一开口，然后形成由单晶硅构成的刀刃，其凸入该开口而且具有通过离子束蚀刻形成的0.5μm或者更小的刀尖半径。
另外，本发明的剃刀刀片具有至少一开口，该刀刃凸入其内。在实际实施过程中，可以多种样式来形成多个开口。例如，图1A和图1B中所示的网格刀片1可以这样获得按需要的样式在作为硅薄片的硅片上形成多个开口20而且刀刃10凸入各开口20。在这种情况下，各开口20都设定为实质地正方形，该刀刃是设于正方形开口的四边的每一条边。因此，可以通过在360度的各个方向移动剃刀刀片来实现切削。图1C为剃刀刀片的刀刃的扫描电镜照片。
另外，如图2所示，当按照需要的样式在硅薄片上形成多个开口20时，优选各开口都是长方形的，其是以与相邻的开口纵向平行的方式排列。在此图中，刀刃是设于长方形开口的所有四边上。或者，刀刃可以只设于沿纵向延伸的相对的两条边上。
另外优选地是，刀刃角(θ)，其被限定在剃刀刀片的底面12和在开口20中从上表面11延伸到剃刀刀片的下表面12的斜面13之间，如图1B所示，刀刃角是在10°到45°的范围内，优选在20°到35°的范围内。在这个的范围内，则可以在切削过程中提供更好的切削性能。例如，在切削胡须110的情况下，剃刀刀片的下表面12紧贴皮肤100，如图3A所示，锋利的刀刃10可以在胡须的根部剃除胡须。另一方面，在切削胡须110的情况下，让剃刀刀片的上表面13紧贴皮肤100，如图3B所示，正如使用电动剃须器一样，因为胡须是在剃刀的刀口20被拔出，所以通过锋利的刀刃10可以获得齐根刮削(close shaving)。此发明对于形成剃刀刀片的硅薄片的厚度是没有限制的。因此，当对剃刀刀片的刚度有要求的时候，可以使用相对厚的硅薄片。另一方面，为了齐根刮削，可以使用较薄的硅薄片(例如，厚度接近35μm)来形成剃刀刀片。
另外，优选地是，在开口20的纵向上形成的刀刃10是由刀刃形成部分14和无刀刃部分15构成的，他们是以交错的方式排列，如图4A所示。图4B为刀刃形成部分14的剖面图，以及图4C为无刀刃部分15的剖面图。这样，刮胡子的过程中，甚至剃刀刀片错误地沿着与刀刃10平行的方向移动的时候，如图4A中的箭头所示，也不会刮伤皮肤。因此，可以有效地进一步改进本发明剃刀刀片的安全性。由下述的例子可以了解到，可以比较容易地通过硅微机械加工技术设计和制造这样的刀刃结构。
如图5A和图5B所示，优选地，各开口20都是长方形的，并且刀刃10只形成于长方形开口20的一条边上。这样，通过沿图5A箭头所示的方向移动剃刀刀片，胡须就可以被剃除。因此，虽然剃刀刀片的移动方向是有限的，但是由于刀刃形成部分的减少，剃刀刀片的刚度可以增加。另外，由于开口可以更加紧密地排列，因此可以增加刀片开口区域的比例。
或者，如图6A和图6B所示，优选地，各开口20都是长方形的，并且刀刃10是仅形成于长方形开口的相对的两边上。这样，通过沿图6A箭头所示的两个方向(去和回的方向)移动剃刀刀片1，胡须就可以被剃除。因此，虽然剃刀刀片的移动方向是有限的，但是由于刀刃形成部分的减少，剃刀刀片的刚度可以增加。另外，由于在和剃刀刀片移动方向基本平行的方向上没有形成刀刃，因此开口就可能更加紧密地排列，因此可以增加剃刀刀片的开口区域的比例。
优选地，在本发明的剃刀刀片的刀刃10上形成的表面层30是设有一氧化硅层(silicon oxide layer)，至少金属层和合金层其中之一，或一无定形硅层。特别地，如图7A和图7B所示，优选表面层30形成于从剃刀刀片的下表面12通过刀尖(R)延伸到开口20中的斜面13的所需区域，以及在开口20中相邻的斜面13之间的相交区域(即这些区域包括具有不同晶体取向的斜面的相交线)。在刀刃10上形成表面层30的情况下，优选表面层的厚度不能超过10nm，以保持刀刃的刀尖半径为0.1μm或者更小。
当形成了氧化硅层作为表面层30时，就可以提高抗破裂能力，例如全部或部分地由刮削过程中在剃刀刀片中产生的局部应力取向导致的裂纹。例如，当开口20基本上为正方形的时候，斜面在开口中彼此相交为90°。氧化硅层可以沿这些交线形成。当氧化硅层形成于剃刀刀片的、使用时接触皮肤的表面上时，皮肤和剃刀刀片之间的切削阻力减小。因此，皮肤与剃刀刀片接触更加舒适。氧化硅层可以通过对硅进行选择性氧化而形成于剃刀刀片的最外层表面。
另外，表面层30可以由金属层或合金层形成。例如，表面层可以由一种具有良好韧性和抗腐蚀性的金属，例如金、铂、镍、钛和铝或其合金通过物理沉积而形成。在上述情况下，就可以提高抗破裂能力，例如全部或部分地由刮削过程中在剃刀刀片中产生的局部应力取向导致的裂纹。或者，替代氧化硅层，表面层还可以由无定形硅层形成。例如，可以通过激光束辐射进行重熔和淬火、使用电子束、中子束或者类似的辐射破坏方法、或离子注入来形成无定形硅层。
另外，多晶硅层可以形成于除了刀刃的刀尖(R)以外的区域。多晶硅层可以通过控制参数，用类似于形成无定形硅层的方法来形成。当多晶硅层在刀刃上形成时，则在晶界处可能产生显微碎屑(micro-chipping)。但是，当在除了刀尖(R)以外的区域形成多晶硅层的时候，就可以提高抗破裂能力，例如剃刀刀片的大裂纹。
还优选在剃刀刀片1除了刀刃附近以外的使用中接触皮肤的表面形成细微粗糙面(asperity)。这样，在刮削的过程中，由于皮肤和剃刀刀片的接触面积减小了，所以可以很顺畅地进行刮削。此外，如图8A至图8C所示，可以在剃刀刀片下表面即剃刀刀片在使用时接触皮肤的表面的需要的位置形成狭缝(52，54)，以减小在刮削过程中皮肤和剃刀刀片之间的接触面积。而且，为了便于将要被切削的物体引入开口20，优选在剃刀刀片的、使用过程中接触皮肤的表面内形成一凹槽。例如，如图5B所示，当只在长方形开口的一条边上形成刀刃的时候，优选凹槽56形成在刀刃10相对的边上穿过开口20。由于已经长出的胡须被顺畅地引入开口20，所以设于凹槽56对面的刀刃就可以有效地切除长出来的胡须。
如图9A和9B所示，本发明的剃刀刀片1可以通过一个专门的夹具或者粘胶，安装在不同的本体(60，62)上。或者，这个剃刀刀片可以用在电动剃须刀(未示出)上，这样电动剃须刀具有一使剃刀刀片1微小振动的装置。由于剃刀刀片的微小振动可以有效地引导长出来的胡须进入开口(刀片开口)，这样就可以快速顺畅地剃除胡须。另外，可以将一压力传感器连接到剃刀刀片的至少一开口上。当剃刀刀片压靠皮肤上受压过大时，使用者会听到警告铃等发出的警告。因此，甚至当进入开口被从皮肤上剃除的胡须的数量大幅增加的时候，可以避免发生意外，例如皮肤的损伤，从而进一步改善使用过程中的安全性。
(实施例1)将晶粒大小约为10mm的多晶硅块切割成0.3mm厚的7mm×7mm正方形的薄片状单晶硅。然后，通过化学蚀刻，按照图1A所示的样式形成多个尺寸为1.5mm×1.5mm的正方形开口(刀片开口)。接着，通过用氩气离子束蚀刻技术，在各开口20内形成刀刃10，刀刃角为20°，而且刀刃凸入开口20。在这个实施例中，刀刃10形成在正方形开口20的全部四条边上。相邻的刀片开口的中心距离为2.0mm。刀片开口以最紧密填充的方式排列在同一个平面上。如图1A虚线所示，相邻的三个开口的中心被设置在边长为0.7mm的正三角形的顶点上。
通过扫描电镜观察获得的剃刀刀片1的刀刃10，可以证实刀刃的刀尖半径(R)小于10nm。在切割一根毛发的情况下，切割阻力为1克力(gf)。而使用现在市面上的具有大约20°的刀刃角的剃刀刀片，切割一根毛发的切割阻力为10克力(gf)。因此，证实了实施例1所示的剃刀刀片的切割阻力比市面上的剃刀刀片的小，为其十分之一。另外，五个同样的剃刀刀片平行排列，然后通过粘胶被安装在所需本体上。剃刀刀片被压在皮肤上来进行刮削过程，由于正方形的开口的尺寸很小，所以使用非常顺畅，不会伤害皮肤。
(实施例2)将晶粒大小约为10mm的多晶硅块切割成0.3mm厚的7mm×7mm正方形的薄片状单晶硅。然后，通过化学蚀刻，按照图2所示的样式形成多个尺寸为1.5mm×5mm的长方形开口(刀片开口)。接着，通过用氩气离子束蚀刻技术，在各长方形开口内形成刀刃10，刀刃角为20°，而且刀刃凸入长方形开口20。在这个实施例中，刀刃10形成在长方形开口的全部四条边上。相邻的开口的中心距离为2.0mm。
通过扫描电镜观察获得的剃刀刀片的刀刃10，可以证实刀刃的刀尖半径(R)小于10nm。和实施例1的情况一样，在切割一根毛发的情况下，将实施例2中的剃刀刀片的切割阻力和市面上的剃刀刀片的切割阻力相比较。结果证实了，实施例2所示的剃刀刀片的切割阻力比市面上的剃刀刀片的小，为其十分之一。另外，三个同样的剃刀刀片平行排列，然后通过专门的夹具被安装在所需本体上。剃刀刀片被压在皮肤上来进行刮削过程。由于长方形开口的尺寸很小，所以使用非常顺畅，不会伤害皮肤。
(实施例3)通过把一(110)单晶硅块切割成一个薄片，获得一厚度为0.3mm的硅片。然后，按图1A所示的样式，通过对(111)面进行化学蚀刻(选择性蚀刻)形成尺寸为1.5mm×1.5mm的正方形开口(刀片开口)。在该实施例中，通过(110)平面和(111)平面的相交(图1C)获得了具有35.4°刀刃角的刀刃10。通过扫描电镜观察获得的剃刀刀片的刀刃10，可以证实刀刃的刀尖半径(R)小于10nm。在该剃刀刀片切割一根毛发的情况下，切割阻力为3克力。而使用现在市面上的具有大约20°的刀刃角的剃刀刀片，切割一根毛发的切割阻力为10克力。因此，实施例3所示的剃刀刀片的切割阻力比市面上的剃刀刀片的切割阻力小。另外，在刮削过程中，不会发生伤害皮肤的情况。而且，如图3B所示，在潮湿的情况下进行一个刮削的实验，让剃刀刀片1的上表面11接触皮肤。结果，胡须在他们的根部被剃除，每一根胡子的切割表面都基本上垂直于其长度方向。而且，由于在正方形开口的四条边全部都设有刀刃，所以剃刀刀片可以向任意方向移动来进行刮削。
另外，试验性地制造了一可使剃刀刀片以约0.2mm的振动振幅和约50Hz的振动频率进行微小振动的电动剃须刀。由于剃刀刀片的微小振动，因此可以将较长的胡须引导入刀片开口，从而可靠有效地剃除胡须。作为一个安全的装置，一压力传感器被安装在剃刀刀片的一个开口上。这样，在将剃刀刀片压靠在皮肤上时，可以检测到压力的大小。因此，剃刀刀片在皮肤上加的压力过大时，使用者会听到警告铃发出的警告。
这个实施例的另一个实验为在使用过程中接触皮肤的剃刀刀片的下表面12上形成厚度为10nm的氧化硅层。如图3A所示，让剃刀刀片的下表面12接触皮肤，进行刮削实验，结果证实，和没有氧化硅层的剃刀刀片相比，剃刀刀片下表面和皮肤的摩擦减小了大约40％。
(实施例4)将晶粒大小约为10mm的多晶硅块切割成0.3mm厚的7mm×7mm正方形的薄片状单晶硅。然后，通过化学蚀刻，按照图2所示的样式形成多个尺寸为1.5mm×10mm的长方形开口(刀片开口)。遮住不需要形成刀刃的区域，然后进行通过氩气离子束蚀刻形成刀刃10的步骤，从而以交错的方式沿长方形开口的纵向形成了有刀刃形成的刀刃形成部分14，和无刀刃形成的无刀刃部分15，如图4A所示。在该实施例中，刀刃形成部分14的纵向尺寸为0.5mm，无刀刃部分15的纵向尺寸为0.3mm。形成的刀刃的刀刃角为20°。相邻的开口(刀片开口)之间的中心距离为2.0mm。
通过扫描电镜观察获得的剃刀刀片1的刀刃10，可以证实刀刃的刀尖半径(R)小于10nm。在这个实施例中，由于刀刃形成部分14和无刀刃部分15以交错的方式沿长方形开口的纵向排列，所以不会由于剃刀刀片1沿与刀刃平行的方向移动而损伤皮肤，甚至当开口的纵向尺寸增加的时候。
(实施例5)通过把一(110)单晶硅块切割成一个薄片，获得一厚度为0.3mm的硅片。然后，按图1A所示的样式，通过对(111)面进行化学蚀刻(选择性蚀刻)形成尺寸为0.6mm×0.6mm的正方形开口(刀片开口)。在该实施例中，通过(110)平面和(111)平面的相交(图1C)获得了具有35.4°刀刃角的刀刃10。通过扫描电镜(SEM；scanning electron microscope)来观察刀刃，可以证实刀刃的刀尖半径(R)小于10nm。在潮湿的情况下进行(湿)刮削实验，让剃刀刀片接触皮肤，如图3B所示，胡须在剃刀刀片的开口中被从皮肤上剃除，从而可以齐根刮除。
(实施例6)通过把一(110)单晶硅块切割成一个薄片，获得一厚度为0.3mm的硅片。然后，按图5A所示的样式，通过对(111)面进行化学蚀刻(选择性蚀刻)形成尺寸为1.5mm×1.5mm的正方形开口(刀片开口)。在这个实施例中，为了只在正方形开口20的一边形成刀刃，对正方形开口的其他三个边进行掩蔽处理(masking treatment)。然后，用氩气离子束蚀刻来进行刀刃形成步骤，从而在(110)平面和(111)平面的相交处获得35.4°刀刃角的刀刃10。通过扫描电镜观察刀刃，可以证实刀刃的刀尖半径(R)小于10nm。在本实施例中，在刮削过程中，剃刀刀片的移动方向被限制在一个方向上。但是，易于获得良好的剃刀刀片刚度。另外，通过减小相邻刀片开口的距离可以增大网格刀片的开口区域的比例。利用此剃刀刀片，在潮湿的情况下进行刮削实验。结果，在刮削过程中，得到了优良的刮削效果，没有对皮肤造成任何损伤。
(实施例7)通过把一(110)单晶硅块切割成一个薄片，获得一厚度为0.3mm的硅片。然后，按图6A所示的样式，通过对(111)面进行化学蚀刻(选择性蚀刻)形成尺寸为1.5mm×1.5mm的正方形开口(刀片开口)。在这个实施例中，为了只在正方形开口20的相对两边上形成刀刃10，对正方形开口的其他两边进行掩蔽处理。然后，用氩气离子束蚀刻来进行刀刃形成步骤，从而在(110)平面和(111)平面的相交处获得35.4°刀刃角的刀刃10。通过扫描电镜观察刀刃，可以证实刀刃的刀尖半径(R)小于10nm。在本实施例中，在刮削过程中，剃刀刀片的移动方向被限制在两个方向上(去和回的方向)。但是，如实施例6一样，易于获得良好的剃刀刀片刚度。另外，通过减小相邻刀片开口的距离可以增大网格刀片的开口区域的比例。利用此剃刀刀片，在潮湿的情况下进行刮削实验。结果，在刮削过程中，得到了优良的刮削效果，没有对皮肤造成任何损伤。
(实施例8)对采用与实施例3一样的方法制造的剃刀刀片1进行选择氧化。即，如图7A和图7B所示，在刀刃的附近和构成刀刃的斜面13之间的相交部分，将硅选择性地氧化。氧化层的厚度大约是10nm。通过扫描电镜观察刀刃10，可以证实刀刃的刀尖半径(R)仍小于10nm。通过形成氧化层，和没有形成氧化层的剃刀刀片相比，剃刀刀片的强度增加了约20％。
(实施例9)对采用与实施例3一样的方法制造的剃刀刀片进行金(Au)的真空沉积。即，如图7A和图7B所示，在刀刃的附近和构成刀刃的斜面之间的相交部分(相邻斜面的边界)，沉积成一厚度为20nm的金层。通过扫描电镜观察刀刃10，可以证实刀刃的刀尖半径(R)大约为15nm。通过形成沉积的金属层，和没有形成金属层的剃刀刀片相比，剃刀刀片的强度增加了约40％。
(实施例10)对采用与实施例3一样的方法制造的剃刀刀片进行电子辐射处理。即，如图7A和图7B所示，在刀刃的附近和构成刀刃的斜面之间的相交部分(相邻斜面的边界)，形成一厚度大约为10nm的无定形硅层。电子辐射是在2MeV和1022/cm2·sec的情况下实施。通过扫描电镜来观察刀刃10，可以证实刀刃的刀尖半径(R)仍小于10nm。通过形成无定形硅层，和没有形成无定形硅层的剃刀刀片相比，剃刀刀片的强度增加了40％。
(实施例11)对采用与实施例3一样的方法制造的剃刀刀片进行电子辐射处理。即，如图7A和图7B所示，在刀刃的除刀尖(R)以外的下表面和斜面的所需区域内形成厚度约为10nm的多晶硅层。电子辐射是在2MeV和1019/cm2·sec的情况下实施。通过扫描电镜来观察刀刃10，可以证实刀刃的刀尖半径(R)仍小于10nm。通过形成多晶硅层，和没有形成多晶硅层的剃刀刀片相比，剃刀刀片的强度增加了约30％。
(实施例12)如图6B所示，在采用与实施例7一样的方法制造的剃刀刀片上，深0.05mm和宽0.05mm的凹槽50形成于除了使用中与皮肤接触的下表面的刀刃附近以外的需要区域内。相邻的凹槽之间的间隔为0.1mm。因此，剃刀刀片的下表面形成粗糙面(asperity)。让剃刀刀片1接触皮肤，进行刮削过程。结果，和没有形成凹槽的剃刀刀片相比，剃刀刀片的下表面和皮肤之间的摩擦减小约30％。
(实施例13)如图8B和图8C所示，在采用与实施例3一样的方法制造的剃刀刀片1的使用时与皮肤接触的下表面12内形成多个深0.05mm的狭缝52，54。每个狭缝的宽度大约为相邻的刀片开口之间的上表面11的宽度的一半。让剃刀刀片1接触皮肤，进行刮削过程。结果，和没有形成狭缝的剃刀刀片相比，该剃刀刀片的下表面和皮肤之间的摩擦减小了40％。在该实施例中，使用多晶硅薄片来代替单晶硅的薄片，多晶硅薄片包含很多单晶硅晶粒，各晶粒有足够的尺寸以便得到单晶硅的刀刃10。在图8A中，数字19指明了相邻的单晶硅晶粒之间的晶界。因此，在使用多晶硅薄片的情况下，为了确定开口20的排列，就必须考虑单晶硅晶粒之间的晶界的位置。但是，这个实施例暗示本发明的剃刀刀片可以由多晶硅薄片制成而不是由单晶硅薄片制成。
(实施例14)如图5B所示，在采用与实施例6一样的方法制造的剃刀刀片1的使用时与皮肤接触的下表面12内，在与刀刃10相对的边上穿过开口20而形成一所需宽度为0.05mm的沟槽56。让剃刀刀片1接触皮肤，进行刮削过程。结果，和没有形成沟槽的剃刀刀片相比，该剃刀刀片的下表面和皮肤之间的摩擦减小了40％。另外，由于凹槽的形成便于引导长出来的毛发进入开口20，因此胡须被形成于穿过开口的凹槽对面的刀刃10有效地切割。
(比较例1)一个由细小的硅晶粒组成的多晶硅块被切割成厚度为0.3mm且为7mm×7mm的正方形的多晶硅薄片，借此不能获得由单晶硅制成的刀刃。然后，按照如图1A所示的样式，通过化学蚀刻形成大小为1.5mm×1.5mm的正方形开口。然后，通过氩气离子束蚀刻，形成刀刃角为20°的刀刃10，凸入各自的开口。相邻的刀片开口之间的中心距离为2.0mm。
通过扫描电镜来观察获得的剃刀刀片的刀刃，可证实刀刃是由多晶硅构成的，而且通过微削片技术(microchipping)在多晶硅的晶界上形成凹槽。结果，没有得到锋利的刀刃。
(比较例2)通过机械加工技术在厚度为35μm的不锈钢薄片上形成大小为1.5mm×1.5mm的正方形开口(刀片开口)。另外，形成刀刃角为30°的刀刃10，凸入各自的开口。随后，进行淬火，获得650维氏硬度(Hv)的剃刀刀片。将该剃刀刀片的与皮肤接触的表面抛光。通过扫描电镜来观察刀刃，可以证实刀刃的刀尖半径(R)大约为1μm。用这种剃刀刀片在潮湿的环境下进行切削试验。结果，由于切削胡须的刀刃不够锋利，因而没有获得优良的切割效果。而且，在刮削过程中损伤了皮肤。
工业实用性如本发明所述，在单晶硅或者包括较大的硅晶粒的多晶硅的硅薄片上形成至少一开口，优选多个开口。然后，不通过机械加工而形成由单晶硅构成的刀刃，刀刃凸入该开口并且刀尖半径为0.5μm或者更小，优选为0.1μm或者更小。因此，此剃刀刀片可以改善安全性，避免出现例如由于操作错误而造成的皮肤的损伤，而且和传统的剃刀刀片相比，可以显著的减小切割毛发或者胡子时候的切割阻力。
权利要求
1.一种剃刀刀片，由硅薄片制成，其具有至少一开口和凸入所述开口的刀刃，其中所述刀刃由单晶硅构成，并且所述刀刃的刀尖半径为0.5μm或者更小。
2.如权力要求1所述的剃刀刀片，其中所述硅薄片由单晶硅制成。
3.如权力要求1所述的剃刀刀片，其中所述刀刃的刀尖半径为0.1μm或者更小。
4.如权力要求1所述的剃刀刀片，其中所述剃刀刀片为由所述硅薄片制成的网格刀片，其具有多个开口并且所述刀刃凸入各所述开口。
5.如权力要求1所述的剃刀刀片，其中所述硅薄片具有多个开口并且所述刀刃凸入各所述开口，以及各所述开口是形成为长方形，其与相邻的开口沿其纵向平行地排列。
6.如权力要求5所述的剃刀刀片，其中所述刀刃沿各所述开口的纵向延伸。
7.如权力要求6所述的剃刀刀片，其中所述刀刃由刀刃形成部分和无刀刃部分构成，它们以交错的方式沿所述开口的纵向排列。
8.如权力要求1所述的剃刀刀片，其中一刀刃角在10°到45°的范围内，该刀刃角被限定在所述剃刀刀片的一下表面和在所述开口中从所述剃刀刀片的上表面延伸到所述下表面的一斜面之间。
9.如权力要求1所述的剃刀刀片，其中所述开口是形成为长方形，且所述刀刃只形成于所述开口的一单边上。
10.如权力要求1所述的剃刀刀片，其中所述开口是形成为长方形，且所述刀刃只形成于所述开口的相对的两条边上。
11.如权力要求1所述的剃刀刀片，其中所述刀刃上具有一氧化硅层。12.如权力要求1所述的剃刀刀片，其中所述刀刃上具有至少一金属层或者一合金层的其中之一。
13.如权力要求1所述的剃刀刀片，其中所述刀刃上具有一无定形硅层。
14.如权力要求1所述的剃刀刀片，包括一多晶硅层，形成于除所述刀刃的刀尖以外的区域。
15.如权力要求1所述的剃刀刀片，包括在剃刀刀片的、使用时接触皮肤的一表面内的显微粗糙面。
16.如权力要求1所述的剃刀刀片，其中在剃刀刀片的、使用时接触皮肤的一表面内形成一狭缝，并且其具有减小皮肤和剃刀刀片之间的接触阻力的形状。
17.如权力要求1所述的剃刀刀片，其中在剃刀刀片的、使用时接触皮肤的一表面内形成一狭缝，并且其具有便于引导待切除的物体进入所述开口的形状。
18.如权力要求1所述的剃刀刀片，包括一氧化硅层，形成于剃刀刀片的、使用时接触皮肤的一表面上。
19.如权力要求1所述的剃刀刀片，包括一压力传感器，安装在所述至少一开口中。
全文摘要
一种剃刀刀片，其切削如胡子、毛发等物体的切割阻力比传统刀片的小，并且在使用中更加安全。这种剃刀刀片是这样获得的通过使用例如硅片的单晶硅材料或者含有较大的硅晶粒的多晶硅材料作为硅薄片，通过化学蚀刻在该硅薄片上形成至少一开口，然后，不依靠机械加工，而使用离子束蚀刻形成一单晶硅的刀片尖端(blade point)，其凸入该开口，从而刀尖半径为0.5μm或者更小，优选为0.1μm或者更小。
文档编号B26B21/56GK1511080SQ0281074
公开日2004年7月7日 申请日期2002年5月27日 优先权日2001年5月28日
发明者滨田纠, 藤本真司, 佐近茂俊, 小财敬, 俊, 司 申请人:松下电工株式会社