微结构薄片的制造方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种制造用于复制的微结构薄片的方法及其设备。在一个优选的实施例中，本发明专利技术涉及在单个薄片中加工Ｖ形凹槽，以形成立体角微结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造用于复制的微结构薄片的方法和设备。在一个优选实施例中，本专利技术涉及在单个薄片上机加工V形凹槽以形成立体角微结构。
技术介绍
逆向反射材料的特征在于它能够使入射到材料上的光朝其起始光源返回。这种性质已经导致逆向反射片广泛地应用于各种交通和个人安全方面。逆向反射片通常应用于各种制品中，例如路标、路障、执照牌、路面路标、斑马胶带以及用于车辆和衣服的逆向反射胶带。两种已知类型的逆向反射片是微球型薄片和立体角薄片。微球型薄片有时称为“珠状的”薄片，其采用大量的微球体，所述的微球体通常至少部分嵌入在粘合剂层中，并且具有相关的镜面反射或漫反射材料(例如颜料颗粒、金属薄片或蒸镀层等)，从而使入射光发生逆向反射。由于珠状逆向反射器的对称几何形状，无论何方向，即当绕与薄片的表面垂直的轴旋转时，微球型薄片表现出较均匀的全光返回。因此，这种微球型薄片对薄片置于表面上所处的方向具有较低的灵敏度。然而，通常，与立体角薄片相比，该薄片具有较低的逆向反射效率。立体角逆向反射薄片通常包括薄的透明层，所述的透明层具有基本平坦的前表面和包括多个几何结构的后结构面，一些或所有的几何结构包括构成一个立体角件的三个反射面。通常，通过首先制造具有结构面的母模来制造立体角逆向反射片，这样结构面对应于成型的薄片中希望的立体角件几何结构或者其复制阴(反)模，这取决于成型的薄片要具有立体角锥体还是具有立体角腔(或者二者都具有)。接着，利用任何适当的技术，例如传统的镍电铸复制该模具，以便通过例如压花、挤压或浇铸和固化的工艺制造形成立体角逆向反射片的工具。美国专利第5,156,863号(Pricone等人)说明性地概述用于形成在制造立体角逆向反射片时使用的工具的方法。已知的制造母模的方法包括针形元件束技术、直接加工技术以及层压技术。在针形元件束技术中，将多个销组合在一起，以形成母模，所述多个销中的每一个在其一端上都具有几何形状例如立体角件。美国专利第1,591,572号(Stimson)和第3,926,402号(Heenan)给出了示例性例子。在直接加工技术中，一系列凹槽形成在平坦的基底(例如金属板)的表面上，以形成母模。在一项众所周知的技术中，三组平行的凹槽以60度的夹角彼此相交形成立体角件阵列，每个立体角件具有等边三角形底面(参见美国专利第3,712,706号(Stamm))。在另一项技术中，两组凹槽以大于60度的角彼此相交，而第三组凹槽以小于60度的角与其它两组中的每一组相交，从而形成斜置的立体角件配对的阵列(参见美国专利第4,588,258号(Hoopman))。在层压技术中，多个薄片(即板)指的是具有将形成在一个纵边上具有几何形状的薄片，将所述的多个薄片组合在一起，以形成母模。在下列文献中可找到层压技术的示例性例子EP 0 844 056 A1(Mimura)；美国专利第6,015,214号(Heenan)；美国专利第5,981,032号(Smith)；美国专利第6,159,407号(Krinke)以及美国专利第6,257,860号(Luttrell)。通常，截角的立体角阵列的相邻立体角件的底边是共面的。其它描述为“全立方体”或“优选几何(PG)立体角件”的立体角件结构通常没有共面的底边。与截角的立体角件相比，这样的结构通常表现出较高的全光返回。某些PG立体角件可通过直接加工来制造，如WO00/60385中所述。然而，在该多步骤的制造工艺中，需要十分小心才能保持几何精确度。在得到的PG立体角件和/或这些元件的排列中，还可能存在明显的设计限制。相反，针形元件束和层压技术允许形成各种形状和排列的PG立体角件。然而，与针形元件束不同，层压技术还有这样的优点，能够形成相对较小的PG立体角件。尽管本领域通常描述了加工适用于制造逆向反射片的薄片的方法，而本行业仍致力于改进其方法和设备。
技术实现思路
在一个实施例中，本专利技术涉及一种加工薄片的方法，该方法包括提供薄片；将薄片运动学地定位在夹具中，以致薄片的一部分表面暴露；以及加工该表面部分。该表面部分优选地横跨薄片的厚度。另外，本专利技术在薄片的边缘形成多个凹槽是特别有利的，其中凹槽形成立体角微结构。在另一实施例中，本专利技术涉及一种装配薄片的方法，该方法包括提供包含微结构边缘的薄片；将单个薄片运动学地定位在夹具中以形成堆；以及在该堆中保持薄片的位置。在另一实施例中，本专利技术涉及一种制造薄片的方法，该方法包括提供至少两个薄片，每个薄片具有两个主表面；加工(例如用金刚石)薄片的主表面，以形成均匀的厚度；将薄片装配成堆，同时优选地通过放电加工从该堆切出两个或更多个薄片。在另一实施例中，本专利技术涉及一种复制母模的方法，该方法包括将一堆薄片设置在夹具中，其中该堆包括暴露的微结构表面；使导电盖板与所述堆连接，以便夹具被覆盖并且这些结构表面被暴露；以及在电镀液中电铸暴露的表面，以形成复制件。优选地，该复制件在电镀液干燥前从所述堆中去除。另外，该方法优选地包括热压配合盖板。在另一实施例中，本专利技术涉及一种用于一个薄片(多个薄片)的夹具，它包含两个通过垂直的底支撑连接的相对平行的表面，所述的表面之间具有可调的开口；使至少一个相对的表面回缩和前进以接收薄片的装置；以及用于运动学定位单个薄片的装置。该夹具可任选地包括一种用于确定一个薄片(多个薄片)位置的装置。优选地，该装配夹具还包括用于在堆中保持一个薄片(多个薄片)位置的装置。另外，每一薄片相对于相邻的薄片的位置的精度至少是0.0001英寸(0.00254mm)。关于这些实施例中的每一个，薄片的厚度的范围优选地为从0.001英寸(0.0254mm)到0.020英寸(0.508mm)，更优选地是从0.003英寸(0.076mm)到0.010英寸(0.254mm)。特别是对于这种薄薄片，优选的是，通过加工夹具和/或装配夹具，例如通过x平移、z平移和绕y旋转的运动学限制，将薄片运动学地限制在三个自由度中。该薄片和/或夹具优选地包括(例如三个)适合运动学定位的非平面突起。优选地，例如借助可移动钳夹提供的反向真空或接触压力，将该薄片在其余三个自由度中受非运动学限制。该薄片包含可加工的塑料或可加工的金属。特别是对于装配的薄片的组件和复制(例如通过电铸溶液)，优选地，每个薄片的厚度公差(即薄片中的厚度变化)小于+/-0.002英寸(0.0508mm)，更优选地小于+/-0.0002(0.00508mm)。制造逆向反射片的模具所采用的薄片的厚度公差更优选地是小于+/-0.0001英寸(0.00254mm)。此外，通常，薄片的主表面的表面粗糙度小于0.000005英寸(0.000127mm)。另外，装配的堆的薄片的长度变化优选地小于+/-0.0001英寸(0.00254mm)，更优选地小于0.0002英寸(0.00508mm)。附图说明图1是薄片的三维图。图2是单薄片在夹具中的三维图。图3是从一堆薄片中切除的多个薄片的三维图。图4是设置在示例性装配夹具中的装配好的一堆薄片的三维图。图5是装配好的一堆薄片和盖板的三维图。具体实施例方式本专利技术公开加工薄片的方法、装配形成母模的薄片的方法、制造薄片的方法以及复制包括一堆薄片的母模的方法。本专利技术涉及薄片以及用作适合加工和/或装配薄片的夹具的设备。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工薄片的方法，包括：提供薄片；将薄片运动学上地定位在夹具中，使得薄片的边缘部分暴露；和在薄片的边缘部分上形成多个凹槽。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔斯A斯明克，康拉德V安德森，内尔松D休厄尔，肯尼思L史密斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]