JP2003523847A - 複合金型と、複合面を有する幾何学的構造を含む構造化表面物品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 金型やシーティング等の構造化表面物品が機械加工基板（１２６）および複製基板（１１６）を含む複合基板（８２）上に形成される。一実施形態において、構造化表面（１００）は複合基板（８２）上のキューブコーナ要素（１３２、１３４）である。別の実施形態において、構造化表面（１００）とは複数の面を有する幾何学的構造であり、１個の面が機械加工基板上に配置されていて、別の面が複製基板上に配置されている。さらに別の実施形態において、面の少なくともいくつかは、機械加工基板上に形成された部分および複製基板上に形成された部分とを有する複合面を含む。複数の面を有する幾何学的構造を含む構造化表面物品を製造する方法は、機械加工基板（１２６）の第一の表面に幾何学的構造の配列を形成するステップと、機械加工基板の第一の表面の選択された位置を不動態化するステップと、機械加工基板の複製基板（１１６）を形成して複合基板（８２）を形成するステップと、機械加工基板上に第一の表面に対向する第二の表面上に第二の幾何学的構造の配列を形成するステップと、機械加工基板の第二の表面から選択された部分を除去するステップとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景 本発明は一般に、微細複製技術を用いて加工される構造化表面に関する。本発
明は特に、再帰反射キューブコーナ要素を含む構造化表面に適用される。

【０００２】 本明細書の末尾に添付した用語集により、以下で用いる特定の用語の意味を知
ることができる。

【０００３】 微細複製構造化表面を、再帰反射シーティング、機械式ファスナー、および研
磨用製品等、さまざまな最終用途で利用することは公知である。以下の説明は再
帰反射分野に焦点が当てられているものの、開示された方法および部材はまた、
微細複製構造化表面を利用する他の分野にも同様に適用できることが明らかにさ
れる。

【０００４】 キューブコーナ再帰反射シーティングは通常、ほぼ平らな前面および複数の幾
何学的構造を含む後部構造化表面を有する薄い透明層を含み、そのいくつかまた
はすべてが、キューブコーナ要素として構成された３個の反射面を含んでいる。

【０００５】 キューブコーナ再帰反射シーティングの生産は一般に、構造化表面を有するマ
スター金型を製造することから始まる。かかる構造化表面は、完成シーティング
がキューブコーナピラミッド（錐体）またはキューブコーナキャビティ（窪み）
のどちら（または両方）を有するかにより、完成シーティングで望まれるキュー
ブコーナ要素の形状に、あるいはその反対（反転）複製のいずれかに対応する。
次いで金型が、従来のニッケル電気メッキ等、任意の適当な技術を用いて複製さ
れ、型押し、押出、鋳造と硬化等の処理によりキューブコーナ再帰反射シーティ
ングを形成するための工具が生産される。米国特許第５，１５６，８６３号（Ｐ
ｒｉｃｏｎｅ他）に、キューブコーナ再帰反射シーティングの製造に用いられる
工具を形成するプロセスの概要が述べられている。マスター金型を製造する公知
の方法には、ピンバンドリング技術、ラミネート技術、および直接機械加工技術
が含まれる。これらの技術の各々に固有の長所と限界がある。

【０００６】 ピンバンドリング技術において、複数のピンは、各々一端にキューブコーナ要
素等の幾何学的形状を有し、一体に組み立てられてマスター金型を形成する。米
国特許第１，５９１，５７２号（Ｓｔｉｍｓｏｎ）および第３，９２６，４０２
号（Ｈｅｅｎａｎ）に実施例が示されている。ピンバンドリングでは、各ピンが
個々に機械加工されるため、単一の金型で多種多様なキューブコーナ幾何学的形
状が製造できる。しかし、金型を形成すべく正確に機械加工してから束ねるのに
必要なピンの個数が膨大かつサイズは小さいため、このような技術は小さいキュ
ーブコーナ要素（例：キューブ高さが約１ｍｍ未満のもの）を作るのには不向き
である。

【０００７】 ラミネート技術において、ラミネートとして知られる複数のメッキ状構造は、
各々一端に幾何学的形状が形成されていて、一体に組み立てられてマスター金型
を形成する。ラミネート技術は一般にピンバンドリング技術に比べて労働集約的
ではない。その理由は、別々に機械加工される部品の個数が所定サイズの金型お
よびキューブコーナ要素よりもかなり少ないためである。しかし、設計変更の容
易さではピンバンドリングで実現可能なものよりも劣る。ラミネート技術の実施
例は米国特許第４，０９５，７７３号（Ｌｉｎｄｎｅｒ）、国際出願第ＷＯ９７
／０４９３９号（Ｍｉｍｕｒａ他）、および米国特許出願第０８／８８６，０７
４号“キューブコーナシーティング金型とその製法”（１９９７年７月２日出願
）に見られる。

【０００８】 直接機械加工技術において、平らな基板平面に一連の溝を付けられた側面が形
成されてマスター金型が形成される。公知の実施形態において、３組の平行な溝
は互いに開先角度が６０度で交わり、それぞれ正三角形／等辺三角形を有するキ
ューブコーナ要素の配列を形成する（米国特許第３，７１２，７０６号（Ｓｔａ
ｍｍ）参照）。別の実施形態において、２組の溝は６０度を超える角度で互いに
交わり、３組目の溝は他の２組の各々と６０度未満の角度で交わって傾斜したキ
ューブコーナ要素の合致した一対の配列を形成する（米国特許第４，５８８，２
５８号（Ｈｏｏｐｍａｎ）参照）。直接機械加工技術により、極小のキューブコ
ーナ要素を正確に機械加工することができるが、これをピンバンドリングあるい
はラミネート技術を用いて実現するのは困難である。その理由は、後者の技術は
金型の形成中またはそれ以外の場合に互いに相対的に動いて離れてしまう恐れの
ある構成部品に依存するためである。さらに、直接機械加工はピンバンドリング
やラミネート技術で作られたものよりも一般に一様性と忠実性が高い、広面積の
構造化表面を生成する。その理由は、直接機械加工では膨大な数の個々の面が通
常、切削ツールの連続的な動作で形成され、かかる個々の面は金型製造手順全体
を通じて自身の並びを維持するからである。

【０００９】 しかし、機械加工技術の重大な欠点として、生産可能なキューブコーナ幾何学
的形状の種類の設計変更がし難くなっている。一例として、上で引用したＳｔａ
ｍｍ特許で記述されているキューブコーナ要素の最大理論総光量は約６７％であ
る。当該特許の登録以降、直接機械加工を用いる設計者が利用できるキューブコ
ーナ設計のバリエーションを拡げる構造および技術が開示されている。例えば、
米国特許第４，７７５，２１９号（Ａｐｐｌｅｄｏｒｎ他）、第４，８９５，４
２８号（Ｎｅｌｓｏｎ他）、第５，６００，４８４号（Ｂｅｎｓｏｎ他）、第５
，６９６，６２７号（Ｂｅｎｓｏｎ他）、第５，７３４，５０１号（Ｓｍｉｔｈ
）を参照されたい。これら最近の引用特許に開示されているキューブコーナ設計
のいくつかは、特定の観察および入射幾何学的形状において６７％を超える有効
アパーチャ値を示す。

【００１０】 それにもかかわらず、ここで“好適な幾何学的形状”または“ＰＧ”キューブ
コーナ要素と称されるキューブコーナ要素のクラス全体は依然として公知の直接
機械加工技術の範囲外にある。ある種のＰＧキューブコーナ要素を含む基板を図
１の平面図に示す。そこに示すキューブコーナ要素は各々３個の正方形の面と、
平面図に六角形の輪郭を有する。ＰＧキューブコーナ要素の一つを、見やすくす
るために太い輪郭で強調している。強調されたキューブコーナ要素はＰＧキュー
ブコーナ要素であると見なされるが、その理由は、構造化表面の平面に相対的に
傾斜した非二面辺（太線で強調された６本の辺の任意の１本）を有し、かかる辺
は隣接するキューブコーナ要素に隣接する非二面辺に平行である（太線で強調さ
れたかかる辺の各々は、それに隣接するキューブコーナ要素の非二面辺に平行で
あるだけでなく連続している）からである。

【００１１】 ここに開示するのは、ＰＧキューブコーナ要素等の幾何学的構造を直接機械加
工技術を用いて製造する方法である。同様に、このような方法により部材を製造
するための金型も開示するが、かかる部材は少なくとも１個の特別に構成された
複合面を有することで特徴付けられる。

【００１２】 要約 金型やシーティング等の構造化表面物品は、機械加工基板および複製基板を含
む複合基板上に形成される。一実施形態において、構造化表面は複合基板上のキ
ューブコーナ要素である。別の実施形態において、構造化表面は、複数の面を有
する幾何学的構造を含み、そこで１個の表面は機械加工基板上に位置しており、
別の表面は複製基板上に位置している。幾何学的構造はオプションとして、キュ
ーブコーナ要素またはＰＧキューブコーナ要素であってよい。

【００１３】 さらに別の実施形態において、少なくともいくつかの面は一部が機械加工基板
上に形成され、また一部が実質的複製基板上に形成された複合面を含む。遷移境
界線は、複製基板上に位置する部分から、機械加工基板上に位置する複合面の部
分を分離してもよい。機械加工基板上の複合面の部分および複製基板上の部分は
通常、差違が１０度の弧よりも小さい角度の向きを有する。

【００１４】 別の実施形態は、複合基板上に配置された複数の面を有する幾何学的構造を指
向している。複合基板は、構造化表面と実質的複製基板が、機械加工基板との界
面の一部だけに沿って固着されている機械加工基板を含む。

【００１５】 別の実施形態において、複合基板は、構造化表面と、構造化表面の一部だけを
覆う不連続な機械加工基板とを有する実質的複製基板を含む。複合基板はまた、
構造化表面上に配置された少なくとも１個の面と、機械加工基板上に配置された
少なくとも別の面を有する幾何学的構造をも含む。

【００１６】 別の実施形態は、実質的複製基板と機械加工基板を含む複合基板を指向してい
る。複製基板は、構造化表面および構造化表面上に不連続な小片として配置され
ている機械加工基板を有する。

【００１７】 別の実施形態は、複製基板に形成されたキャビティおよびそれらのキャビティ
の境界を定める複数のピラミッドを含む構造化表面を有する複合金型を指向して
いて、キャビティとピラミッドの少なくとも一部は複合基板の機械加工基板に機
械加工されている。

【００１８】 キューブコーナ要素およびかかる要素の配列を含む構造化表面が開示されるが
、キューブコーナ要素の少なくとも１個の面がこれら要素の非二面辺で終端し、
その面は非二面辺に非平行な遷移境界線の対向する側に配置された２個の連続面
を含む。キューブコーナ要素はＰＧキューブコーナ要素を含んでいてよく、この
ような要素のいくつかまたはすべてがそれぞれの非二面辺に非平行な遷移境界線
の対向する側に配置された２個の連続面を含み、遷移境界線は複合基板の２個の
隣接する層間の界面を含む。隣接するキューブコーナ要素の配列において、配列
内の各キューブコーナ要素は、上述のように構成された少なくとも１個の面を有
していてよい。さらに、採用された直接機械加工技術により、キューブコーナ要
素は極めて小さく（キューブ高さ１ｍｍをはるかに下回る）することができる。

【００１９】 また、複数の面を有する幾何学的構造を含む、構造化表面物品を製造する方法
も開示する。本方法は、機械加工基板の第一の表面における幾何学的構造の配列
を形成するステップと、機械加工基板の第一の表面の選択された位置を不動態化
するステップと、機械加工基板の複製基板を形成して複合基板を形成するステッ
プと、機械加工基板上の第一の表面に対向する第二の表面上に第二の幾何学的構
造の配列を形成するステップと、選択された部分を機械加工基板の第二の表面か
ら除去して隣接キューブコーナ要素の配列を形成するステップとを含む。キュー
ブコーナ要素はＰＧキューブコーナ要素であってよい。

【００２０】 別の実施形態において、構造化表面物品を製造する方法は、機械加工基板の第
一の表面における幾何学的構造の配列を形成するステップと、機械加工基板の第
一の表面の選択された位置を不動態化するステップと、機械加工基板の複製基板
を形成して複合基板を形成するステップと、機械加工基板上の第一の表面に対向
する第二の表面上に第二の幾何学的構造の配列を形成するステップと、選択され
た部分を機械加工基板の第二の表面から除去して複数の面を有する幾何学的構造
形成するステップとを含み、少なくとも１個の面は機械加工基板上に、また少な
くとも１個の面は複製基板上に置かれている。

【００２１】 別の実施形態において、部材に幾何学的構造を製造する方法は、２個の基板間
の内部界面に沿って形成された構造化表面を有する複合基板を提供するステップ
と、複合基板の露出した表面に溝を有する側面を形成して幾何学的構造を形成す
るステップとを含み、その幾何学的構造は内部界面の一部と溝付けられた側面の
一部を含んでいる。 図面において、簡便のため、同一であるか、あるいは同一または類似の機能を
果たす要素を指すのに同一の参照記号を用いる。

【００２２】 実施形態の詳細な説明 図２、３に、本発明に基づく構造化表面（図９〜１０参照）の製造に有用なア
センブリ２０を示す。アセンブリ２０は、第一の固着層２６により第一の機械加
工基部２４に固着されたブランク２２を含む。図に示す実施形態において、ブラ
ンク２２はデッキ２７および表面３２の上方へ伸長する一連の基準パッド３０ａ
、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ（集合的に３０で示す）を含む連続
的な構造である。一実施形態において、デッキ２７の高さ３４は基準パッド３０
の高さ３６に概ね等しい。基準パッド３０の個数は用途に応じて違ってよい。別
の実施形態において、デッキ２７と基準パッド３０は図２に示す連続的なブラン
ク２２ではなく、第一の機械加工基部２４に固着された別々の要素であってよい
。

【００２３】 ブランク２２は、機械加工後に目立った変形も、目立ったバリの発生もなく、
罫書き、切削その他の機械加工可能な材料で構成されている。これは機械加工さ
れた面、または他の基板におけるそれらの複製が有効な光学式反射鏡として機能
することを保証するものである。ブランク２２は銅、ニッケル、アルミニウム、
アクリル樹脂その他の重合体材料等、各種の材料で作られていてよい。適当な基
板材料に関するより詳細な記述を以下に与える。一実施形態において、ブランク
２２は厚さが約０．０３０インチである薄い金属板である。

【００２４】 ブランク２２は、エポキシ、ワックス、熱形成または熱硬化性接着剤、その他
適当な固着層２６を用いて第一の機械加工基部２４に固着されている。図に示す
実施形態において、第一の機械加工基部は厚さが約２．５４センチメートル（１
．０インチ）の金属プレートである。第一の機械加工基部２４は比較的薄いブラ
ンク２２を支持して、後続する機械加工用に基準表面３８を提供する。アセンブ
リ２０が円形であることは後工程の電気メッキ処理にとって好都合であるが、円
形であることは必須ではない。

【００２５】 図４に、ブランク２２のデッキ部分２７に機械加工基板２８を形成する機械加
工処理を示す。切削工具４０ａ、４０ｂ、４０ｃ（集合的に４０で示す）はデッ
キ２７に沿って移動して（図２参照）機械加工基板２８の構造化表面５０を形成
し、切削ツールまたは基板、あるいは両社の動作のいずれかにより、溝付き側面
を形成する（図５参照）。切削ツール４０ａは基準溝４４ｃ、４４ｆをそれぞれ
基準パッド３０ｃ、３０ｆに形成し、切削ツール４０ｂは基準溝４４ａ、４４ｄ
をそれぞれ基準パッド３０ａ、３０ｄに形成し、また切削ツール４０ｃは基準溝
４４ｂ、４４ｅをそれぞれ基準パッド３０ｂ、３０ｅに形成する。機械加工基板
２８の中心と同心である円形の基準溝４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ、４６ｅ
、４６ｆがオプションとして各基準パッド３０の各々に形成される。基準マーク
４３がオプションとして修正ブランク２２’の縁に形成されて、図７に示す切削
動作を実行するために複合基板８２の位置決めに役立つ。

【００２６】 それぞれの工具４０はいわゆる“半角”工具として示されており、それが材料
を通過して進むにつれて、一対の対向する溝側面ではなく、溝付き側面を製造す
るが、これは必須ではない。図に示す実施形態において、溝付き側面の１個はほ
ぼ垂直である（図５参照）。直接機械加工手順と整合性を保ちながら切削ツール
４０は、基準表面３８により定義されたｘｙ基準平面にほぼ平行な軸４２ａ、４
２ｂ、４２ｃに沿って移動し、それにより各々の溝側面はまた、基準平面にほぼ
平行な軸に沿って伸長することが保証される。図に示す実施形態において、軸４
２ａ、４２ｂ、４２ｃの各々が基準パッド３０のうち２個と交差する。好適には
、軸４２ａ、４２ｂ、４２ｃを慎重に配置して、工具の向きを慎重に選択するこ
とにより、溝側面の深さは概ね一様に保たれる。

【００２７】 図４では３個の切削ツールが示されているが、単一の切削ツールを用いてもよ
い点に留意されたい。切削ツールはダイヤモンドその他の適当な硬度の材料から
製造できる。機械加工面はさまざまな公知の材料除去技術のいずれでも形成でき
る。例えば、ミリング（フライス削り加工）では回転カッターが自軸の周りに回
転しながら傾斜して基板の表面に沿って引かれる。フライ切削加工ではダイヤモ
ンド等のカッターが高速回転するホイールまたは類似の構造物の周辺に取り付け
られ、次いで基板の表面に沿って引かれる。刻線加工ではダイヤモンド等の非回
転カッターが基板の表面に沿って引かれる。研削加工では切削端またはエッジを
備えた回転ホイールが基板の表面に沿って引かれる。これらのうち、好適な方法
はフライ切削加工および刻線加工である。機械加工の最中に切削ツール、基板、
またはその両方のいずれが周囲に相対的に移動するかは重要でない。可能であれ
ば全角切削工具の方が半角工具よりも好ましい。その理由は、前者の方が壊われ
にくく、機械加工の生産性が高いためである。最終的に、開示する実施形態にお
いて湾曲した部分または複数の部分を有する切削ツールを用いて、所望の光学的
または機械的効果を実現するために平坦でない（湾曲した）表面または面を提供
することができる。

【００２８】 図４に示す機械加工基板２８で機械加工された構造化表面５０の拡大された断
面図を図５に示す。構造化表面５０は、キューブコーナピラミッド５６を形成す
る３個づつのグループに編成された面５４を含む。構造化表面５０上のキューブ
コーナピラミッド５６の間に突起５８が点在している。図に示すように突起５８
は、それぞれ３個の相互に垂直な側面６０、３個の概ね垂直な表面６１、および
上面６２を有する。構造化表面を５０を製造する手順に依存するが、突起５８の
概ね垂直な表面６１は垂直方向からのずれが大きくまたは小さくなるように傾い
ていてよい。図に示す実施形態において、キューブコーナピラミッド５６は機械
加工基板の約５０％を覆い、突起５８は基板の残り５０％を覆う。

【００２９】 構造化表面５０は次いで洗浄されて不動態化される。不動態化ステップは、後
続の複製基板７０の分離を可能にするために放出層の添加または表面５０の修正
を含む（図６参照）。ブランク２２が銅等の金属で構成されている実施形態にお
いて、構造化表面５０はカリウム重クロム酸塩その他の不動溶液により不動態化
することができる。ブランク２２がアクリル樹脂その他重合体材料から構成され
ている実施形態において、蒸気被覆または化学的に沈積された銀を用いて放出層
を生成することができる。機械加工基板２８および複製基板７０に用いられた材
料により、不動態化ステップを変えてもよい。

【００３０】 複製基板７０を構造化表面５０に選択的に接着できるようにするために、突起
５８の上面６２が処理される。一実施形態において、上面６２は研磨される。上
面６２の研磨は平面化処理、フライ切削、その他各種の処理を用いて実現できる
。

【００３１】 図６と図６ａに、機械加工基板２８および基準パッド３０の上に複製基板７０
を形成した後に得られるアセンブリ８１を示す。電気メッキ、フィラー材料の注
入、およびその他各種の技術により複製基板７０を形成することができる。複製
基板７０の厚さは設計時の選択による。図に示す実施形態において、複製基板７
０はの厚さは所望のキューブコーナ要素の高さの約２倍である。

【００３２】 図６ａが最もわかりやすいが、先行する不動態化および研磨ステップにより、
複製基板７０が突起５８の上面６２に沿って構造化表面５０に接着するが、ピラ
ミッド５６の不動態化表面および突起５８の側面６０、６１に沿っては接着しな
い。複製基板７０の部分が機械加工基板２８内へ突き出て複合基板８２を形成す
る（図９も参照）。適当な固着層７８を用いて第二の機械加工基部７４が複製基
板７０の背面７６に固着されている。第一の機械加工基部２４と同様に、第二の
機械加工基部７４は後続する機械加工ステップを助けるべく基準表面８０を含む
。第一の機械加工基部２４および固着層２６はもはや処理には必要でないため、
アセンブリ２０から除去される。

【００３３】 図７は、選択的に複製基板７０に固着された修正ブランク２２’（機械加工基
板２８および基準パッド３０）を含むアセンブリ８１の透視図である。複製基板
７０は固着層７８により第二の機械加工基部７４に固着されている。図に示す実
施形態において、修正ブランク２２’の背面７１はほぼ平らである。アセンブリ
８１に埋め込まれた複合基板８２と基準パッド３０は説明の都合上仮想線で示す
。

【００３４】 一連の４回の切削が複合基板８２の周辺Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の周囲に行な
われ、機械加工基板２８を取り巻く修正ブランク２２’の部分をアセンブリ８１
から除去することができる。基準マーク４３をオプション的に用いて複合基板８
２の位置決めを行なってもよい。不動態化層はこの不要材料の除去を容易にする
。ブランク２２と複製基板７０が金属から構成されている実施形態において、機
械加工基板２８を取り巻くブランク２２の部分は複製基板７０から剥ぎ取り可能
な薄い層である。

【００３５】 図８は、複合基板８２を取り巻くブランク２２の部分が除去された修正アセン
ブリ８３の透視図である。表面８５は複製基板７０のものである。表面８５の上
方へ伸長する表面９０は機械加工基板２８の背面である。基準パッド３０の基準
パッド複製８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ、８４ｅ、８４ｆ（集合的に８４で
示す）が表面８５のキャビティを定義する。基準パッド複製８４ａ、８４ｄはそ
れぞれ平行なリッジ８６ａ、８６ｄを、複製８４ｂ、８４ｅはそれぞれ平行なリ
ッジ８６ｂ、８６ｅを、また複製８４ｃ、８４ｆはそれぞれ平行なリッジ８６ｃ
、８６ｆ（集合的に８６で示す）を有する。各基準パッド複製８４は、リッジ８
８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｃ、８８ｄ、８８ｅ、８８ｆ（集合的に８８で示す
）を有し、それぞれ複合基板８２の中心と同心の円を定義する。図に示す実施形
態において、リッジ８６、８８の上部は表面８５と概ね同平面である。

【００３６】 図９は、機械加工基板２８の背面９０に行なった機械加工ステップの模式図で
ある。図に示す実施形態において、複合基板８２は機械加工基板２８および非分
離複製基板７０を含む。構造化表面５０と複製基板７０の間の界面９２を破線で
示す。しかし、界面９２で固着されるのは突起５８の研磨された上面６２に限ら
れる。不動態化層は、界面９２の残りに沿った接着を阻止するか、あるいはピラ
ミッド５６または突起５８の側面６０、６１に沿う程度に最小限にとどめる。

【００３７】 図４に示す機械加工ステップは次いでリッジ８６、８８をガイド工具１０１へ
の基準点として用いて、機械加工基板２８の背面９０上に行なわれる。工具１０
１は半角工具であっても、なくてもよい。機械加工基板２８および／または複製
基板７０が透明または半透明材料から形成されている、あるいは機械加工基板２
８と複製基板７０の間の界面が複合基板８２の周辺Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に沿
って視認できる実施形態において、基準パッド複製８４は不要であるかもしれな
い。すなわち、工具４２ａ、４２ｂ、４２ｃの並びは基準パッド複製８４に依ら
ずに実現できる。機械加工基板２８が金属等の不透明な材料から形成される場合
、基準パッド複製８４（特にリッジ８６）は図９に示す機械加工ステップが実行
できるように正確な基準点を提供する。

【００３８】 ３本の軸４２ａ、４２ｂ、４２ｃすべてに沿って切削が行なわれた後で、機械
加工基板２８の不要な部分９４が剥落するかまたは除去され、複製基板７０内に
キューブコーナキャビティ１１８が残る。いくつかの実施形態において、複製基
板が複製または形成された部分と機械加工部分を含むように、工具１０１は複製
基板７０内部を切削してもよい。点在する小片または機械加工基板２８からの突
起５８の末端または上面６２が複製基板７０に固着されている。突起５８の底部
または近い部分が機械加工されてキューブコーナピラミッド１２０ａが形成され
る。機械加工基板２８上の突起５８は複製基板７０に埋め込まれたままである。
機械加工基板２８の不要部分９４のすべてが複製基板７０から除去されたならば
、キューブコーナピラミッド１２０ａおよびキューブコーナキャビティ１１８は
ＰＧキューブコーナ要素の配列を有する幾何学的構造化表面１００を形成する（
図１０参照）。

【００３９】 図１０に、すべての溝側面が形成された後の複合基板８２上の幾何学的構造化
表面１００を示す。キューブコーナキャビティ１１８の各々は３個の複製面１１
６ａ、１１６ｂ、１１６ｃを有し、キューブコーナピラミッド１２０ａの各々は
、機械加工されて互いにほぼ垂直に配置された３個の面１２６ａ、１２６ｂ、１
２６ｃを有する。キューブコーナピラミッド１２０ａの３個の面が、キャビティ
１１８の隣接面１１６にほぼ整列していて、かかるキャビティ１１８が同じ向き
である場合、キューブコーナピラミッド１２０ａの３個の面は（分けて考えるな
らば）“切頭”キューブコーナピラミッドを形成する。このようなピラミッドは
、構造化表面の平面で“基部三角形”を形成する丁度３個の非二面辺を持つこと
により特徴付けられる。

【００４０】 キューブコーナピラミッド１２０ａの３個の面１２６ａ〜ｃの各々は機械加工
されて、隣接するキューブコーナキャビティ１１８の最も近い面１１６にほぼ整
列する。その結果、各々の新しいキューブコーナキャビティ１３２は、隣接する
幾何学的構造１２０ａの各々から１個の複製キューブコーナキャビティ１１８お
よび１個の機械加工面１２６を含む。参照番号１３２ａはかかるキューブコーナ
キャビティ１３２の１個を太字で示す。キューブコーナキャビティ１１８の所与
の１個は、複製基板７０に形成されたキューブコーナキャビティ１１８の１個の
面と、機械加工基板２８において機械加工された面１２６ａ、１２６ｂ、または
１２６ｃのうちの１個を含む。以下に述べるように、キューブコーナキャビティ
１１８の面１１６は複製基板７０において機械加工される。従って、各キューブ
コーナキャビティ１３２は、複製基板７０において実質的に形成または複製され
た部分と、遷移境界線１３０により分離された機械加工基板２８に機械加工され
た部分とで構成される複合面を含む。遷移境界線１３０は機械加工基板２８と複
製基板７０の間の境界または界面に沿って伸長している。

【００４１】 また、図１０に示す構造化表面上に形成された新しいキューブコーナピラミッ
ド１３４を識別することもできる。各キューブコーナピラミッド１３４は、キュ
ーブコーナピラミッドである１個の幾何学的構造１２０ａと、それに隣接するキ
ューブコーナキャビティ１１８の各々１個づつの面とを含む。ピラミッド１３４
の１個の各面は、複製基板７０におけるキャビティ１１８の１個の面１１６と、
機械加工基板２８から形成された構造１２０ａからの機械加工面とを含む複合面
である。参照番号１３４ａはかかるキューブコーナピラミッド１３４の１個を太
字で示す。基準ポイント１２２がピラミッド１３４の最上端またはピークの位置
を決めることに留意されたい。キューブコーナピラミッド１３４とキューブコー
ナキャビティ１３２両方がＰＧ キューブコーナ要素である。その理由は両者が
キューブコーナ要素の非二面辺で終端する面を有し、かかる非二面辺は基準平面
ｘ−ｙに非平行なためである。

【００４２】 図１１に、図１０の構造化表面の上面図を示す。ＰＧキューブコーナ要素、す
なわちキューブコーナキャビティ１３２とキューブコーナピラミッド１３４を識
別しやすくするために遷移境界線１３０が他のラインより細く描かれている。か
かるＰＧキューブコーナ要素の複合面は械加工基板２８の点在する小片を、それ
らが固着されている複製基板７０から分離する遷移境界線１３０の対向する側の
端から端まで伸長している。図に示す実施形態において、すべての遷移境界線１
３０は遷移平面と称する共通の平面上にあり、本実施形態の場合ｘｙ平面と共面
である。機械加工基板２８において機械加工された構造化表面の面は遷移平面の
一方の側に配置され、複製基板７０において機械加工された面は反対側に配置さ
れている。

【００４３】 図１０〜１１の機械加工キューブコーナ部材は、上方からの入射光（キューブ
コーナキャビティ１３２による）と、基板が少なくとも部分的に透明な場合には
下方からの入射光（キューブコーナピラミッド１３４による）の両方に関して自
身が再帰反射部材として機能できる。どちらの場合も基板の成分によるが、アル
ミニウム、銀、または金等の鏡面状に反射する薄膜を構造化表面に適用して複合
面の反射を向上させることができる。光が下から入射する場合、内部全反射を提
供する空気界面を優先させて反射コーティングを避けてもよい。

【００４４】 しかしより一般的には、図１０〜１１の複合基板は、直接または多くの世代数
の金型を経て、従来の複製技術を用いて最終用途の再帰反射部材が作られる金型
として用いられる。複合基板から作られた各金型やその他の部材は通常、キュー
ブコーナ要素の非二面辺で終端する少なくとも１個の面を有するキューブコーナ
要素を含み、少なくとも１個の面は遷移境界線の対向する側に配置した２個の構
成面を含み、遷移境界線はかかる非二面辺に非平面である。図１０〜１１でわか
るように、遷移境界線１３０はｘｙ平面と一致する遷移平面にあるが、ＰＧキュ
ーブコーナキャビティ１３２とＰＧキューブコーナピラミッド１３４の両方につ
いて太字で示す非二面辺はｘｙ平面に対して傾いている。遷移境界線がすべて同
じ平面にない場合でも、基板内で溝側面を異なる深さで形成することにより、表
面を製造することが可能である。

【００４５】 遷移境界線は一般に、用いられた切削ツールの詳細仕様および溝側面を形成す
る過程で切削ツールの動作が他の面とどの程度正確に整列しているかにより、極
めて多様な形をとり得る。多くの用途において遷移境界線は最小限にすべきアー
チファクトであるが、他の用途では部分的に透明な部材等、所望の光学的効果を
得やすくするために利用できる。各種の遷移境界線形状の詳細な説明は、本明細
書と同日出願され、複合面を有する幾何学的構造を含む構造化表面物品およびそ
の製造方法と題された共願である米国特許出願第０９／５１５，１２０号（代理
人整理番号Ｎｏ．５４２２２ＵＳＡ１Ａ）に記述されている。

【００４６】 上述の複合基板８２および機械加工技術を用いて各種の構造化表面を製造する
ことができる。図１１のＰＧキューブコーナ要素は各々構造化表面のｘｙ基準平
面に直交する対称軸を有する。キューブコーナ要素は通常、対称軸に大まかに沿
う要素への入射光に反応して最高の光学的効率を発揮する。キューブコーナ要素
により再帰反射される光量は一般に入射角が対称軸からずれるにつれて減少する
。図１２に、ｘｙ平面に沿って伸長し、図１１のもの類似している構造化表面１
３６の上面図を示す。ただし、図１２のＰＧキューブコーナ要素はすべて、それ
らの対称軸が構造化表面の法線に対して傾斜しているように、傾いている点が異
なる。図１２の各ＰＧキューブコーナキャビティ１４６の対称軸はｙ−ｚ平面に
平行な平面上にあって、＋ｚ方向に縦成分（ページ外）および＋ｙ方向に横成分
を有する。図１２のＰＧキューブコーナピラミッド１４８の対称軸は逆方向を向
いており、−ｚおよび−ｙ方向に成分を有する。表面１３６の製造に際して、断
面が概ね三角形である突起の形状は、図１のように正三角形よりもむしろ二等辺
三角形である複合基板が用いられる。

【００４７】 ４種の相異なるキューブコーナ要素が構造化表面１３６上に存在している。す
なわち、複製基板７０において平面図が三角形の輪郭であるように形成された切
頭キューブコーナキャビティ、機械加工基板２８の点在する小片として輪郭が三
角形であるように機械加工された面を有する切頭キューブコーナピラミッド、複
合面と六角形の輪郭を有するＰＧキューブコーナキャビティ、同じく複合面と六
角形の輪郭を有するＰＧキューブコーナピラミッドである。複製基板７０に形成
された代表的なキューブコーナキャビティを太い輪郭線１４０で図１２に示し、
機械加工基板２８に機械加工された代表的なキューブコーナピラミッドを太い輪
郭線１４２で示す。遷移境界線１４４は形成または複製された面から機械加工さ
れた面を分離し、かかるライン１４４はすべてｘｙ平面に平行な遷移平面上にあ
る。他の実施形態において、遷移境界線は遷移平面に平行だが共面でなくてもよ
い。キャビティ１４０の選択された面とピラミッド１４２が傾いたＰＧキューブ
コーナ要素、特に傾いたＰＧキューブコーナキャビティ１４６および傾いたＰＧ
キューブコーナピラミッド１４８を形成する。前と同様に、基準点１２２はｘｙ
平面の上方に配置された局所化された先端やピークを識別する。

【００４８】 図１３に、図１２のものと類似の構造化表面１３６ａを示す。類似した特徴に
は図１２と同じ参照番号に添字“ａ”が付加されている。図１３のＰＧキューブ
コーナ要素は構造化表面１３６ａの法線について傾いているが、図１２のＰＧキ
ューブコーナ要素のそれと比較して異なる方向へ傾いている。各ＰＧキューブコ
ーナキャビティ１４６ａの対称軸はｘ−ｙ平面に平行な平面に配置されていて、
＋ｚ方向に縦成分、−ｙ方向に横成分を有する。

【００４９】 図１４に、図１２と１３のものと類似の構造化表面を示す。類似した特徴には
図１２と同じ参照番号に添字“ｂ”が付加されている。図１４のＰＧキューブコ
ーナ要素もまた傾いているが、図１２、１３のＰＧキューブコーナ要素とは異な
り、傾きは各ＰＧキューブコーナ要素の平面図の輪郭に対称鏡像面が存在しない
程度である。図１４のキューブコーナキャビティは各々＋ｚ、＋ｙ、−ｘ方向に
成分を持つ対称軸を有する。遷移境界線１４４により形成された三角形（図１２
）は、各々６０度未満の開先角度を１個だけ有する二等辺三角形であり、遷移境
界線１４４ａにより形成された三角形（図１３）は、各々６０度を超える開先角
度を１個だけ有する二等辺三角形であり、ライン１４４ｂにより形成された三角
形（図１４）は不等辺三角形であることに留意されたい。遷移境界線１４４ａに
より定義された三角形の開先角度の代表値は度単位で各々（７０、７０、４０）
、（８０、５０、５０）、および（７０、６０、５０）である。

【００５０】 上述の実施形態には非対称な照射成角（すなわちシーティングの平面内で軸の
周りに回転する場合）が付随する。図１５〜２３に関連して述べられている合致
したペアのキューブコーナ構造のように対称な照射成角を有する実施形態もまた
可能である。

【００５１】 図１５と１６に、本発明に基づく別の機械加工基板２００を示す。機械加工基
板２００は第一の固着層２０４により第一の機械加工基部２０２に固着されてい
る。それぞれ軸２０７ａ、２０７ｂに平行な２組の溝２０６、２０８が工具２０
１ａ、２０１ｂを用いて形成され、機械加工表面２１２が定義される。図に示す
実施形態において、機械加工表面２１２は、頂点または基準点２１５を有する４
面ピラミッドを形成する４個づつのグループに編成された面２１３を含む。４面
ピラミッド２１０は行２１７、２２２、２２３に編成されている。他の幾何学的
構造２１１もまた溝２０６、２０８により形成されている。

【００５２】 断面図図１７に示すように、機械加工表面２１２は次いで洗浄されて、不動態
化される。不動態化ステップは、後続の複製基板２１４の分離を可能にするため
に機械加工表面２１２上に放出層の適用または表面修正２１６（集合的に“不動
態化表面”と称する）の実施を含む（図２０参照を見る）。一実施形態において
、不動態化表面は機械加工表面２１２の一部のみに形成される。

【００５３】 図１８と１９に示すように、幾何学的構造２１１の一部をいくつか除去するた
めに、さらに溝２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ（集合的に２２０で示す）が軸２
０７ｃに平行な機械加工表面２１２に工具２０１ｃを用いて形成される。溝２２
０はまた、表面修正２１６を少し除去して複製基板２１４（図２０参照）を機械
加工表面２１２に選択的な接着できるようにする。図１９が最もわかりやすいが
、不動態化表面２１６は平坦領域２２８または側壁２３０に沿っては存在せず、
一方、面２１３上の不動態化表面２１６は殆ど影響を受けない。

【００５４】 図２０に、機械加工基板２００’上に複製基板２１４を形成した後で得られる
アセンブリ２３２を示す。電気メッキ、フィラー材料の注入、およびその他各種
の技術により複製基板２１４を形成することができる。先行する不動態化ステッ
プにより、複製基板２１４が平らな領域２２８および側壁２３０に接着するが、
不動態化表面２１６に沿っては接着しない。複製基板２１４の部分２３４が機械
加工基板２００’内へ突き出て表面２２８、２３０に沿って固着されて複合基板
２３６を形成する。適当な固着層２５４を用いて第二の機械加工基部２５０が複
製基板２１４の背面２５２に固着されている。第一の機械加工基部２０２と同様
に、第二の機械加工基部２５０は後続する機械加工ステップを容易にすべく基準
表面（図３参照）を含む。第一の機械加工基部２０２および固着層２０４はもは
や処理には必要でないため、アセンブリ２３２から除去される。以下に述べるよ
うに、第二の機械加工基部２５０は背面２６０の機械加工の最中に、複合基板２
３６を支持する。

【００５５】 図２１と２２に、複合基板２３６の背面２６０に行なわれた機械加工ステップ
を示す。工具２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃを用いて溝２６８ａ、２６８ｂ、２
６８ｃが軸２７０ａ、２７０ｂ、２７０ｃに沿って形成されている。溝２６８ａ
、２６８ｂ、２６８ｃは複製基板２１４内へ伸長してもよい。不動態化層２１６
のために不要部分２７４は複製基板２１４には固着されない。従って、溝２６８
が３本の軸２７０すべてに沿って付けられた後で、不要部分２７４は剥落するか
または除去され、複製基板２１４内に４面キャビティ２７６が残る。

【００５６】 しかし、複製基板２３６の点在する小片または部分２７８、２８０が表面２３
０に沿って複製基板２１４に固着されている。部分２７８、２８０の底部または
近い部分が機械加工されて３面ピラミッド２８２が形成される。機械加工基板２
００’の部分２７８、２８０は複合基板２３６の複製基板２１４部分に埋め込ま
れたままである。複合基板２３６の不要部分２７４のすべてが複製基板２１４か
ら除去されて４面キャビティ２７６のすべてが露出されたならば、３面ピラミッ
ド２８２および４面キャビティ２７６はＰＧキューブコーナ要素の配列を有する
幾何学的構造化表面２９０を形成する（図２３参照）。

【００５７】 機械加工基板２００’および／または複製基板２１４が透明または半透明材料
から形成されているか、または機械加工基板２００’と複製基板２１４の間の界
面が複合基板２３６の周囲に沿って視認できる実施形態において、図２〜８に関
連して示されているような基準パッドは不要であろう。すなわち、工具の並びは
基準パッドに依らなくても実現できる。機械加工基板２００’が金属等の不透明
な材料から形成される場合、図２に示すような基準パッドは図２１に示す機械加
工ステップが実行可能なように正確な基準ポイントを提供する。

【００５８】 図２３に、すべての溝側面が形成された後の、幾何学的構造化表面２９０を示
す。この幾何学的形状は構造化表面上のＰＧキューブコーナ要素の異なる２種類
をもたらす。キューブコーナピラミッド２９６は面ｇおよび各々遷移境界線ａ、
ｂにより分離された複合面ｈ、ｈ’；ｉ、ｉ’を有する。キューブコーナピラミ
ッド２９８は面ｊおよび各々遷移境界線ｃ、ｄにより分離された複合面ｋ、ｋ’
；ｌ、ｌ’を有する。面ｇとｊは３個より多い側面を有する多角形である。従っ
て、図２３の上面図において、キューブコーナピラミッド２９６、２９８は、図
１０〜１４に示す六角形の輪郭ではなく、各々破線の輪郭線で示される長方形の
形状をなす。溝２７２ｃがすべて同じ深さである実施形態において、キューブコ
ーナ要素２９６および２９８は対称な照射成角を提供する、対向または合致した
ペアのキューブコーナ要素である。縦横比に応じて、キューブコーナ要素の平面
図の長方形の輪郭は正方形の輪郭も含んでいてよい。

【００５９】 図２３のキューブコーナ要素は必要に応じて（前向きまたは後ろ向きに）傾斜
していても、していなくてもよい。傾きがより大きいか、またはより小さいキュ
ーブコーナ要素の製造は、ダイヤモンド形状の突起の形状を手直しして、次いで
溝側面（ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ）の向きを所望の斜度に合致させることにより
実現される。傾斜させる方式を用いる場合、そのように合致された一対は、米国
特許第４，５８８，２５８号（Ｈｏｏｐｍａｎ）、第５，８１２，３１５号（Ｓ
ｍｉｔｈ他）および５，８２２，１２１号（Ｓｍｉｔｈ他）に述べられている原
理に従い、拡張された再帰反射角を与えることにより、構造化表面を有する部材
を拡張された照射角の範囲にわたって視認できる。

【００６０】 本機械加工処理の間、傾きが大きい側壁と後続の機械加工面の間の角度が約１
０度を超える場合が多く、通常約１０〜約４５度の範囲にあるため、切削ツール
は比較的大量の材料を除去する。次いで、いずれか一方または両方の機械加工ス
テップの間にキャビティまたは突起により多くの材料を残すことにより、有害な
歪みをもたらす恐れのある工具の力を減少させて、溝側面のいくつかをこのよう
に修正された機械加工基板に形成することができる。別の利点として、切削ツー
ルの摩耗が少なくなる。修正された機械加工基板はまた、後続する世代の凸／凹
金型を製造する際のマスターとして用いることができる。修正された機械加工基
板用の各種の幾何学的構成が、本明細書と同日出願され、複合面を有する幾何学
的構造を含む構造化表面物品およびその製造方法と題された共願である米国特許
出願第０９／５１５，１２０号（代理人整理番号Ｎｏ．５４２２２ＵＳＡ１Ａ）
に開示されている。

【００６１】 本明細書で開示するキューブコーナ要素は、米国特許第４，７７５，２１９号
（Ａｐｐｌｅｄｏｒｎ他）で述べているように、個々に調整して部材により再帰
反射された光を所望のパターンまたは分散プロフィールに分散するようできる。
例えば、ＰＧキューブコーナ要素を構成する複合面を、キューブコーナ要素の他
の面と互い直交する方向から、弧度数分程度異なる方向へずれるパターンに反復
的に並べてもよい。これは溝側面（最終的に遷移平面下側の完成金型の面になる
ものと、遷移平面上側の完成金型の面になるものの両方）を、互い直交する面を
生じるであろう角度から、“溝半角誤差”として知られる程度異なる角度で機械
加工することにより実現できる。導入された溝半角誤差は通常、弧度±２０分よ
り小さく、弧度±５分より小さい場合も多い。一連の連続平行溝側面にａｂｂａ
ａｂｂａ．．．またはａｂｃｄａｂｃｄ．．．等の溝半角誤差の繰り返しパター
ンがあってよい。ここに、ａ、ｂ、ｃおよびｄは一意な正または負値である。一
実施形態において、遷移平面上側の完成金型で面を形成するために用いられる溝
半角誤差のパターンは、遷移平面下側の完成金型で面を形成するために用いられ
る溝半角誤差と合わせてもよい。この場合、機械加工基板および複製基板上の各
複合面の部分は、角度的に互いにほぼ整列する。別の実施形態において、一組の
面を形成するために用いられたパターンは他の面を形成するのい用いられたパタ
ーンと違っていてよい。その理由は、遷移平面の下側の面は非ゼロ角誤差の所与
のパターンを含み、遷移平面の上側の面は実質的に角誤差が存在しないか、非ゼ
ロ誤差の異なるパターンを含むためである。後者の場合、機械加工基板および複
製基板上の各複合面の部分は正確には互いに角度的に整列しないであろう。

【００６２】 好都合なことに、このような基板は、後続する世代の凸／凹金型を製造する際
のマスターとして用いることができ、キューブコーナ要素はすべて平面図ではほ
ぼ同じ形状であるが、面の形状が少し異なる。かかる子金型の一例に含まれ得る
キューブコーナ要素はそれぞれ、構成要素面が整列している複合面を有し、複合
面はすべてキューブコーナ要素の残りの面と互いに直交する。別の子金型に含ま
れ得るキューブコーナ要素もまた構成要素面が整列している複合面を有するが、
複合面はキューブコーナ要素の残りの面と直交しない。さらに別の子金型に含ま
れ得るキューブコーナ要素は構成面が整列していない複合面を有する。このよう
な子金型はすべて、機械加工により最少限の材料が除去された単一のマスター金
型から製造することができる。

【００６３】 金型基板の作業表面は任意の適当な物理的寸法であってよく、選択基準は完成
金型表面の所望のサイズおよび溝表面を切削するのに用いる機械類の角度・移動
量の所望の精度を含む。作業表面は、２個のキューブコーナ要素より大きい最小
横方向寸法を有し、各キューブコーナ要素の横断寸法および／または高さは好適
には約２５μｍ〜約１ｍｍの範囲に、より好適には約２５μｍ〜約０．２５ｍｍ
の範囲である。作業表面は通常、１辺が数インチの正方形であり、４インチ（１
０ｃｍ）の辺が標準的である。より小さい寸法を用いて溝を構造化表面全体の上
に形成された表面と見当合わせしてより簡単に切削することができる。基板の厚
さは約０．５〜約２．５ｍｍの範囲である。（ここでの測定値は説明のためだけ
に提供されており、限定的な意図はない）。薄い基板をより厚い基部上に搭載し
て堅牢性を与えることができる。複数の完成金型を互いに組み合わせることがで
き、例えば公知のタイリング配置に溶接することにより大きいタイル状金型を作
り、タイル状再帰反射製品の生産に利用することができる。

【００６４】 再帰反射シーティング等の再帰反射部材の製造において、機械加工基板の構造
化表面は電鋳技術やその他従来方式の複製技術を用いて複製できるマスター金型
として用いられる。構造化表面は、ほぼ同一のキューブコーナ要素を含んでいて
も、または多様なサイズ、幾何学的形状、あるいは方向のキューブコーナ要素を
含んでいてよい。複製の構造化表面は、当分野で‘スタンパー’と呼ばれる場合
があり、キューブコーナ要素の反転型を含んでいる。この複製は、再帰反射部材
を形成するあめの金型として用いることができる。しかしより一般定的には、多
数の適当な複製が隣同士一体に組み立てられて、タイル状の再帰反射シーティン
グの形成に役立つのに十分な大きさのタイル状金型を形成する。再帰反射シーテ
ィングは次いで、例えば、上述のように、事前形成されたシートをキューブコー
ナ要素の配列により型押し加工することにより、または金型の中へ流体材料を入
れるとにより統合材料として製造することができる。日本国特許第８−３０９８
５１号および米国特許第４，６０１，８６１号（Ｐｒｉｃｏｎｅ）を参照された
い。あるいは、再帰反射シーティングは、ＰＣＴ出願ＷＯ９５／１１４６４（Ｂ
ｅｎｓｏｎ，Ｊｒ．他）および米国特許第３，６８４，３４８号（Ｒｏｗｌａｎ
ｄ）に記述されているようにキューブコーナ要素を事前形成されたフィルムに対
して注入するか、あるいは事前形成されたフィルムを事前形成されたキューブコ
ーナ要素にラミネートすることにより層をなす製品として製造することができる
。例として、かかるシーティングはニッケルをマスター金型へ電界沈積により形
成されたニッケル金型を用いて製造できる。電気鋳造金型はスタンパとして用い
られて、金型のパターンを、厚さが約５００μｍで屈折率が約１．５９であるポ
リカーボネートフィルム上に型押しすることができる。金型は型押し器内で用い
ることができ、型押しは約１７５℃〜約２００℃の温度で行なわれる。

【００６５】 上述のさまざまな金型基板は一般に２種のグループに分類することができる。
すなわち、前工程の基板から複製により構造化表面の少なくとも一部を受け継ぐ
複製基板と、そうでないバルク基板である。バルク金型基板で使用するのに適し
た材料は通常の技術を有する当業者には公知であり、一般にバリの発生もなくき
れいに機械加工でき、しかも溝形成の後でも正確な寸法を維持できる任意の材料
が含まれる。機械加工可能な複合樹脂または金属等、各種の材料を利用してもよ
い。アクリル樹脂がプラスチック材料の例であり、アルミニウム、真ちゅう、非
電着ニッケル、および銅は利用可能な金属の例である。

【００６６】 後工程で機械加工されない複製金型基板とともに利用するのに適した材料は当
業者には公知であり、前工程の構造化表面に対する忠実性を維持するプラスチッ
クまたは金属等、各種の材料が含まれる。温度的に型押しまたは注入された、ア
クリル樹脂またはポリカーボネート等のプラスチックを用いてもよい。電解ニッ
ケルまたはニッケル合金等の金属もまた適している。

【００６７】 構造化表面が後工程で機械加工される複製金型基板とともに用いるのに適した
材料は通常の技術を有する当業者には公知である。このような材料は、収縮率や
膨張率が小さく、応力が小さい等の物理特性を有し、前工程の構造化表面に対す
る忠実性を保証するとともに、かかる材料をダイヤモンド機械加工にかけられる
ものでなければならない。アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）またはポリカーボネート等
のプラスチックは熱型押しにより複製されて、後工程でダイヤモンド機械加工す
ることができる。適当な硬金属または柔金属には電着銅、非電着ニッケル、アル
ミニウム、またはそれらの合金が含まれる。

【００６８】 このような金型から直接または間接的に製造された再帰反射シーティングに関
して、有用なシーティング材料は好適には寸法安定性、耐久性、耐候性を有し、
所望の形状に容易に形成可能な材料である。適当な材料の例として、Ｒｏｈｍ
ａｎｄ Ｈａａｓ社のＰｌｅｘｉｇｌａｓ等、一般に屈折率が約１．５であるア
クリル樹脂、屈折率が約１．６の熱硬化アクリル酸塩やエポキシアクリル酸塩、
好適には放射硬化されたポリカーボネイト、ポリエチレン素材のイオノマー（商
品名‘ＳＵＲＬＹＮ’で発売）、ポリエステル、およびセルロースアセテート酪
酸塩等が含まれる。一般に、特に熱と圧力下で形成可能な任意の光学的透過性の
ある材料が利用できる。再帰反射シーティングを形成するのに適した他の材料が
米国特許第５，４５０，２３５号（Ｓｍｉｔｈ他）に開示されている。必要に応
じてシーティングはまた、着色料、染料、紫外線吸収剤、その他の添加物を含ん
でいてよい。

【００６９】 ある環境下で再帰反射シーティングにバッキング層を提供することが望ましい
。内部全反射の原理に従って光を反射する再帰反射シーティングにおいてバッキ
ング層が特に有用である。適当なバッキング層は、開示されている再帰反射シー
ティングと効率的に噛み合うものであれば着色材料を含む、任意の透明または不
透明な材料から製造されていてよい。適当な裏張り材料には、アルミニウムシー
ティング、亜鉛メッキ鋼、ポリメチルメタクリル酸塩、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリビニルフッ化物等のポリマー材料、ポリカーボネート、ポリビニル塩化
物、ポリウレタン、およびこれらや他の材料から作られた多種多様なラミネート
が含まれる。

【００７０】 バッキング層またはシートは、格子パターンまたは反射要素に適したその他任
意の構成に密封することができる。密封は、反射要素の配列の点在する位置で超
音波溶接、接着剤、または熱密封を含む各種の方法を用いて行なうことができる
。（例えば、米国特許第３，９２４，９２８号を参照）。密封は、土壌等の汚れ
および／または湿気が入り込むのを防ぎ、キューブコーナ要素の反射表面に隣接
して空間を確保するために望ましい。

【００７１】 複合物の強度や耐久性を高める必要がある場合、ポリカーボネート、 ポリ酪
酸塩、または繊維強化プラスチックの裏当てシートが利用できる。結果的に得ら
れる再帰反射材料の柔軟性の程度に応じて、材料は巻かれたり、または細片その
他の適当な設計に切断することができる。再帰反射材料はまた、接着剤と放出シ
ートで裏当てすることができ、接着剤を適用したりその他の固定手段を用いるス
テップを増やすことなく、任意の基板に適用するのに有用である。

【００７２】 選択された用語の一覧 “隣接するキューブコーナ／コーナ要素”とは、所定のキューブコーナ要素お
よびそれと境界を接するすべての隣接するキューブコーナ要素と合わせたものを
意味する。

【００７３】 “複合面”とは、互いに近接している少なくとも２個の識別可能な面（“要素
面”と称する）から構成されている面を意味する。要素面は互いに対しほぼ整列
しておいるが、互いに比較的わずかに（約１０度未満の弧、好適には約１度未満
の弧）並進的および／または回転的にずれていて、ここに述べるように所望の光
学的効果を実現することができる。

【００７４】 “複合基板”とは、構造化表面を有する機械加工基板および機械加工基板との
界面の少なくとも一部に沿って固着された複製基板（集合的に“層”と称する）
から形成された基板を意味する。複合基板の１個以上の層は不連続であってよい
。

【００７５】 “キューブコーナキャビティ”とは、キューブコーナ要素として配置された３
個の面により少なくとも一部が境界を接する空隙を意味する。

【００７６】 “キューブコーナ要素”とは、光を再帰反射するか、あるいは光を所望の位置
へ向けるために協働する３個の面の組を意味する。３個の面のいくつかまたはす
べてが複合面であってよい。“キューブコーナ要素”はまた３個の面の組を含む
が、これ自身は光を再帰反射も、光を所望の位置へ向けることもしない代わりに
適当な基板で複製（肯定的または否定的な意味のどちらでも）されたならば光を
再帰反射するか、あるいは光を所望の位置へ向ける３個の面の組を形成する。

【００７７】 “キューブコーナピラミッド”とは、キューブコーナ要素として配置された、
少なくとも３面を有する部材の集合を意味する。

【００７８】 “キューブ高さ”とは、基板上に形成されているかまたは形成可能なキューブ
コーナ要素に関して、キューブコーナ要素の部分間の基板に直交する軸に沿った
最大の乖離を意味する。

【００７９】 キューブコーナ要素の“二面辺”とは、同じキューブコーナ要素の他の二面の
一つに隣接する、キューブコーナ要素の三面の一辺である。構造化表面の任意の
特定の辺は、どのキューブコーナ要素が考慮されているかにより、二面辺である
か、二面辺ではないことに留意されたい。

【００８０】 “直接機械加工”とは、通常、基板平面にほぼ平行な軸に沿って切削ツールを
引くことにより基板平面に１個以上の溝側面を形成することを言う。

【００８１】 “面（フェイス）”とは、ほぼ滑らかな表面を意味する。

【００８２】 “幾何学的構造”とは、複数の面を有する突起またはキャビティを意味する。

【００８３】 “溝”とは、溝軸に沿って伸長していて、２個の対向する溝側面により少なく
とも部分的に境界を定められたキャビティを意味する。

【００８４】 “溝側面”とは、１個以上の切削ツールを基板の端から端までほぼ連続的な直
線動作で引くことにより、形成できる一連の表面を意味する。このような動作に
は、切削ツールがほぼ直線状の経路に沿って進む際に回転動作を行なうフライカ
ッティング技術が含まれる。

【００８５】 キューブコーナ要素の“非二面辺”とは、キューブコーナ要素の３個の面の一
個の辺であって、かかるキューブコーナ要素の二面辺ではないものである。構造
化表面の任意の特定の辺は、どのキューブコーナ要素が考慮されているかにより
、非二面辺であるか、またはそうでないことに留意されたい。

【００８６】 “ＰＧキューブコーナ要素”とは、“幾何学的に好適な”キューブコーナ要素
を意味し、基準平面に沿って伸張するキューブコーナ要素の構造化表面の文脈で
定義される。この用途ために、ＰＧキューブコーナ要素は、（１）基準平面に非
平行、かつ（２）隣接するキューブコーナ要素の隣接した非二面辺にほぼ平行な
非二面辺を少なくとも１個有するキューブコーナ要素を意味する。３個の反射面
がすべて長方形（正方形を含む）であるキューブコーナ要素がＰＧキューブコー
ナ要素の一例である。

【００８７】 “突起”とは通常の広い意味を有し、ピラミッドを構成することができる。

【００８８】 “ピラミッド”とは、頂点で接する３個以上の側面を有する突起を意味し、錐
台を含んでいてよい。

【００８９】 “基準平面”とは、隣接するキューブコーナ要素のグループやその他の幾何学
的構造の近傍で平面を近似する平面、またはその他の表面を意味し、キューブコ
ーナ要素または幾何学的構造は平面に沿って配置されている。

【００９０】 “再帰反射”とは、斜めに入射する光が入射方向に反平行、またはそれに近い
方向に反射され、それにより光源またはその近くに位置する観測者が反射光を感
知することができる特徴を有することを意味する。

【００９１】 表面と関連して用いられる場合の“構造化”とは、さまざまな向きに配置され
た複数の相異なる面を有する表面を意味する。

【００９２】 キューブコーナ要素に関連して用いられる場合の“対称軸”とは、キューブコ
ーナの頂点を始点として、キューブコーナ要素の３個の面と等しい鋭角を形成す
るベクトルを指す。また、キューブコーナ要素の光軸とも称す。

【００９３】 “遷移境界線”とは、複合面の構成要素面を分離する線その他の細長い特徴を
意味する。

【００９４】 “廃棄小片”とは、現在の製造方法を用いて捨てられる複合基板の部分を意味
する。

【００９５】 本明細書で挙げたすべての特許および特許出願は本文中に引用されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術から知られている、ある種類のＰＧキューブコーナ要素配列を含む構
造化表面の平面図である。

【図２】 機械加工基板を含むアセンブリの透視図である。

【図３】 図２の基板の断面図である。

【図４】 第一の機械加工処理後の図２の基板の透視図である。

【図５】 図４に示す機械加工基板の一部の拡大透視図である。

【図６】 複合基板を含むアセンブリの断面図である。

【図６ａ】 図６の複合基板の拡大断面図である。

【図７】 機械加工基部の１個を除去した図６のアセンブリの透視図である。

【図８】 除去した機械加工基板を囲むブランクの一部と合わせて示す図７のアセンブリ
の透視図である。

【図９】 図７の複合基板の機械加工の断面図である。

【図１０】 第２の機械加工処理後の図８の複合基板の透視図である。

【図１１】 図１０の上面図である。

【図１２】 図２〜１１に関連して述べた方法を用いて製造することが可能である、傾斜し
たＰＧキューブコーナ要素を有する構造化表面の上面図である。

【図１３】 図２〜１１に関連して述べた方法を用いて製造することが可能である、傾斜し
たＰＧキューブコーナ要素を有する構造化表面の上面図である。

【図１４】 図２〜１１に関連して述べた方法を用いて製造することが可能である、傾斜し
たＰＧキューブコーナ要素を有する構造化表面の上面図である。

【図１５】 本発明による別の機械加工基板の平面図である。

【図１６】 図１５の基板の断面図である。

【図１７】 不動態化された表面を有する図１５の基板の断面図である。

【図１８】 不動態化された表面の一部が除去された、図１７の基板の平面図である。

【図１９】 図１８の基板の断面図である。

【図２０】 複合基板を含むアセンブリの断面図である。

【図２１】 図２０の複合基板の機械加工処理の上面図である。

【図２２】 図２１の基板の断面図である。

【図２３】 第２の機械加工後の図２１の複合基板の上面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 スミス，ケネス エル． アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427， セント ポール，ポスト オフィス ボッ クス 33427 Ｆターム(参考） 4F202 AJ08 CA30 CB01 CD02 CD18 4K026 AA06 BA08 CA16 CA22 【要約の続き】 れた部分を除去するステップとを含む。

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複合基板上に配置された複数の面を有する幾何学的構造であ
   って、前記複合基板は機械加工基板および実質的複製基板を含み、前記面の少な
   くとも１個が前記機械加工基板上に位置し、前記面の少なくとも１個が前記複製
   基板に位置している幾何学的構造。
2. 【請求項２】 前記幾何学的構造はキューブコーナ要素を含む、請求項１に
   記載の幾何学的構造。
3. 【請求項３】 前記面の少なくとも１個が複合面の一部を含み、前記複合面
   の一部が前記機械加工基板上に位置し、前記複合面の一部が前記複製基板上に位
   置している、請求項１に記載の幾何学的構造。
4. 【請求項４】 前記機械加工基板上の前記複合面の一部は、前記複製基板上
   の一部とほぼ整列している、請求項３に記載の幾何学的構造。
5. 【請求項５】 前記機械加工基板上の前記複合面の一部と前記複製基板上の
   一部の有角方向の差異は弧度１０度未満である、請求項３に記載の幾何学的構造
   。
6. 【請求項６】 前記複合面は前記機械加工基板上の一部を、前記複製基板上
   の一部から分離する遷移境界線を有する、請求項３に記載の幾何学的構造。
7. 【請求項７】 前記複合面はキューブコーナ要素の非二面辺で終端し、前記
   遷移境界線は非二面辺とは非平行である、請求項６に記載の幾何学的構造。
8. 【請求項８】 前記幾何学的構造は、平面視で六角形と長方形とで構成され
   る形状群から選択された輪郭を有するキューブコーナ要素を含む、請求項１に記
   載の幾何学的構造。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の複数の幾何学的構造を含む金型。
10. 【請求項１０】 前記複数の幾何学的構造は複数のキューブコーナ要素を含
    む、請求項９に記載の金型。
11. 【請求項１１】 前記複数のキューブコーナ要素の少なくともいくつかはＰ
    Ｇキューブコーナ要素である、請求項１０に記載の金型。
12. 【請求項１２】 前記複数のキューブコーナ要素は、前記複製基板に形成さ
    れたキャビティと、前記機械加工基板上に少なくとも部分的に形成されたピラミ
    ッドとを含む構造化表面の一部である、請求項１０に記載の金型。
13. 【請求項１３】 前記キューブコーナ要素の少なくともいくつかが対向した
    方向に配置されている、請求項１０に記載の金型。
14. 【請求項１４】 前記キューブコーナ要素の少なくともいくつかは傾斜して
    いて、キューブコーナ要素の適合ペアを形成する、請求項１０に記載の金型。
15. 【請求項１５】 請求項１１に記載の金型から少なくとも１個の複製が製造
    された再帰反射部材。
16. 【請求項１６】 構造化表面と、前記構造化表面の一部だけを覆う非連続な
    機械加工基板とを有する実質的複製の基板を含む複合基板であって、前記複合基
    板はまた、前記構造化表面上に配置された少なくとも一方の面と、前記機械加工
    基板上に配置された少なくとも他の面とを有する少なくとも１個の幾何学的構造
    を含む複合基板。
17. 【請求項１７】 前記幾何学的構造は高さが約１ミリメートル以下であるキ
    ューブコーナ要素を含み、前記少なくとも一方の面および前記少なくとも他の面
    は前記キューブコーナ要素の二面辺に非平行な遷移境界線の両側に配置されてい
    る、請求項１６に記載の基板。
18. 【請求項１８】 前記少なくとも一方の面および前記少なくとも他の面は遷
    移境界線の両側に配置されていて、実質的に全ての遷移境界線は基準平面に平行
    である、請求項１６に記載の基板。
19. 【請求項１９】 前記幾何学的構造は、平面視で六角形と長方形とで構成さ
    れる形状群から選択された輪郭を有するキューブコーナ要素を含む、請求項１６
    に記載の基板。
20. 【請求項２０】 実質的複製基板と機械加工基板とを含む複合基板であって
    、前記複製基板は、構造化表面と、前記構造化表面上に点在する小片として配置
    された機械加工基板とを有する複合基板。
21. 【請求項２１】 前記構造化表面はキャビティを有し、また前記点在する小
    片は前記キャビティに隣接する複数のピラミッドを含む、請求項２０に記載の複
    合基板。
22. 【請求項２２】 前記ピラミッドおよび前記キャビティは、対称な照射成角
    が付随するキューブコーナ要素を形成する、請求項２１に記載の複合基板。
23. 【請求項２３】 請求項２０に記載の基板から少なくとも１回複製されて作
    られたキューブコーナ物品。
24. 【請求項２４】 物品に幾何学的構造を製造する方法であって、 ２個の基板間の内部界面に沿って形成された構造化表面を有する複合基板を用
    意するステップと、 前記複合基板の露出面に溝付き側面を形成して幾何学的構造を形成するステッ
    プとを含み、前記幾何学的構造は内部界面の一部と溝付き側面の一部とを含む方
    法。
25. 【請求項２５】 前記幾何学的構造はキューブコーナ要素またはＰＧキュー
    ブコーナ要素のうちの１個を含む、請求項２４に記載の方法。
26. 【請求項２６】 前記用意ステップは、２個の基板の少なくとも１個の表面
    を不動態化するステップと、前記不動態化表面の一部を選択的に除去するステッ
    プとを含む、請求項２４に記載の方法。
27. 【請求項２７】 前記形成ステップはキューブコーナ要素の配列を形成する
    ステップを含み、前記配列は幾何学的構造を含む、請求項２４に記載の方法。
28. 【請求項２８】 前記キューブコーナ要素の少なくともいくつかは傾斜して
    いて、対向した方向に配置されている、請求項２７に記載の方法。
29. 【請求項２９】 少なくとも２個の前記基板に、少なくとも１個の基準マー
    クをさらに形成する、請求項２４に記載の方法。
30. 【請求項３０】 前記溝付き側面は、共通な平面に平行な軸に沿って伸張す
    る、請求項２４に記載の方法。
31. 【請求項３１】 前記用意ステップは、 第一の基板を用意するステップと、 前記第一の基板の第一の表面に複数の面を形成するステップと、 前記複数の面上に複製として第二の基板を形成するステップとを含む、請求項
    ２４に記載の方法。
32. 【請求項３２】 前記第一の表面に複数の面を形成するステップは、 平行なＶ字型溝の交差する組を少なくとも２個形成するステップを含む、請求項
    ３１に記載の方法。
33. 【請求項３３】 請求項２４に記載の方法において、前記溝付側面形成ステ
    ップは、前記２個の基板のうち一方の点在する小片を他方の基板上に生成し、さ
    らに、 前記点在する小片の少なくともいくつかを除去して前記内部界面の一部を露出
    するステップを含む方法。
34. 【請求項３４】 前記幾何学的構造を複製して再帰反射シーティングを形成
    するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
35. 【請求項３５】 前記溝付側面形成ステップは、３面幾何学的構造および４
    面幾何学的構造で構成される群から選択された複数の幾何学的構造を形成するス
    テップを含む、請求項２４に記載の方法。
36. 【請求項３６】 複数の面を有する幾何学的構造を含む構造化表面物品を製
    造する方法であって、 機械加工基板の第一の表面に複数の面を形成するステップと、 前記機械加工基板の複製基板を形成して複合基板を形成するステップと、 前記第一の表面に対向する前記機械加工基板の第二の表面に複数の面を形成す
    るステップと、 前記機械加工基板の選択された部分を除去して、前記機械加工基板上に少なく
    とも第一の面が配置されていて、前記複製基板上に少なくとも第二の面が配置さ
    れている幾何学的構造を形成するステップとを含む方法。
37. 【請求項３７】 前記幾何学的構造は、キューブコーナ要素を各々が含む複
    数の幾何学的構造の１個であり、前記キューブコーナ要素の少なくともいくつか
    が対向した方向に配置されている、請求項３６に記載の方法。