ども、検証の結果、包丁少女モードの出現条件が確定しました。
「ほうちょう」入手+コレクションをコンプ です。

レプリカを半分くらいしか取ってなく(ほうちょう無し)、コレクション残り1つの状態で

1:そのままクリア → 出ない
2:コレクションをコンプしてクリア → 出ない
3:ほうちょう入手、コレクションは1つ空けたまま → 出ない
4:ほうちょう入手、コレクションコンプ → 出た!

なので、間違いないと思います。