(57)【要約】  本開示は、生じる鏡面反射及び光沢がより少なく、かつ依然として広範な入射角において、高強度の反射光をもたらす、加工された表面を提示する。構造化された金属表面は、拡散反射を増加させる加工されたトポグラフィーを含み、これはより高強度の光が多広範な視野角で知覚されることにつながる。このような表面とかかわる観察者は、入射光のより強い「白い」反射と、特に、歯科矯正用、及び他の口腔用途における、審美的外観の改善とを知覚する傾向にある。加工された表面を形成する方法、及び加工された表面を組み込む歯科矯正物品もまた開示される。
2017538455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を含む外面と、
前記外面に設けられた、加工された複数の特徴部とを含み、
前記複数の特徴部を含む表面は、１４以下の合計ＣＩＥクロマ、及び散漫散乱試験により測定したときに、０°の入射角かつ７０°の視野角において少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈する、歯科矯正装置。
【請求項２】
前記加工された特徴部は、前記外面に複数の凹部を含む、請求項１に記載の歯科矯正装置。
【請求項３】
前記複数の凹部の平均深さが、少なくとも０．５マイクロメートルであり、かつ２０マイクロメートル以下である、請求項２に記載の歯科矯正装置。
【請求項４】
隣接する凹部の間のピッチが、少なくとも１５マイクロメートルであり、かつ６０マイクロメートル以下である、請求項２に記載の歯科矯正装置。
【請求項５】
前記凹部は、横方向軸及び長手方向軸を有するアレイとして配列され、前記横方向軸に沿った前記隣接する凹部の間のピッチは、前記長手方向軸に沿った隣接する凹部の間のピッチよりも大きい、請求項４に記載の歯科矯正装置。
【請求項６】
前記断面寸法は直径を含み、前記直径は少なくとも２５マイクロメートルであり、かつ３５マイクロメートル以下であり、前記ピッチは少なくとも２５マイクロメートルであり、かつ３５マイクロメートル以下である、請求項５に記載の歯科矯正装置。
【請求項７】
前記複数の凹部は規則的なアレイとして配列され、前記表面は、アレイ内のいずれか２つの凹部の間の隙間空間を含み、かつ前記凹部の間の隙間空間は、１つ以上の突出特徴部を含む、請求項２に記載の歯科矯正装置。
【請求項８】
少なくとも１つの凹部が、前記凹部の底面に突出特徴部を含む、請求項２に記載の歯科矯正装置。
【請求項９】
前記装置がアーチワイヤである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の歯科矯正装置。
【請求項１０】
前記表面は、いずれの美観用コーティングなしに、少なくとも０．４の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率を呈する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の歯科矯正装置。
【請求項１１】
金属を含む外面と、
前記表面内に画定された複数の凹部と、を含み、前記複数の凹部は前記表面から少なくとも０．５マイクロメートルの深さを有し、前記凹部の大部分が、境界領域において隣接する凹部と重複するように、前記凹部は重複するアレイとして配列されている、装置。
【請求項１２】
前記複数の凹部のうちの、前記少なくとも１つの凹部は、少なくとも１つの他の凹部と共にユニットセルとして配列され、前記ユニットセル内の凹部の間のピッチは、少なくとも２０マイクロメートルであり、かつ５０マイクロメートル以下である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記重複する境界領域は、前記表面内の、一連の別個の突出特徴部を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの凹部が、約１０マイクロメートルの深さを含む、請求項２〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
物品の審美的外観を改善する方法であって、
外面を有し、前記外面が金属を含む物品を準備することと、
散漫散乱試験により測定したときに、前記表面が、少なくとも０．２の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率を呈するように、前記表面の少なくとも一部をアブレーションして前記表面上に複数の特徴部を形成することと、を含む、方法。
【請求項１６】
前記複数の特徴部が前記表面内に複数の凹部を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記凹部の少なくともいくつかが重複して、突出特徴部を形成する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記表面の少なくとも一部をアブレーションすることは、凹部の第１パターンを形成することを含み、前記第１パターンは、前記アレイの隣接する凹部の間に、少なくとも１０マイクロメートルであり、かつ１００マイクロメートル以下のピッチを有する、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記凹部は、横方向軸及び長手方向軸を有するアレイとして配列され、前記横方向軸に沿った前記隣接する凹部の間のピッチは、前記長手方向軸に沿った隣接する凹部の間のピッチよりも大きい、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記表面の一部をアブレーションすることは、第２パターンに従って一連の凹部を形成することを更に含み、前記第２パターンは、前記第１パターンと実質的に同様である、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記特徴部は、別個の凹部を含み、各別個の凹部は凹レンズ状の構造を含み、前記凹部は、前記レンズの頂部付近に別個の突出特徴部を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記表面をアブレーションすることは、
前記表面の少なくとも一部にわたり、第１アレイとして、特徴部の第１パターンを形成することと、
前記第１パターンの少なくとも２つの凹部の形状寸法が変更されるように、前記第１パターンの一部を分断することと、を含む、請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１パターンの一部を分断することは、第２アレイに特徴部の第２パターンを形成することを含み、前記特徴部の第２パターンは、前記第１パターンからオフセットされ、前記第２アレイの前記特徴部が、前記第１アレイの特徴部と少なくとも部分的に重複する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記表面は、散漫散乱試験により測定したときに、少なくとも０．２の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率、及び０°の入射角かつ７０°の視野角において少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈し、前記表面は、いずれの美観用金属又はポリマーコーティングもなしに、前記拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率を呈する、請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記表面は、１４以下の合計ＣＩＥクロマ、及び前記散漫散乱試験により測定したときに、０°の入射角かつ７０°の視野角において少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈する、請求項１５〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
金属を含む外面と、前記外面に電気めっきした金属コーティングと、を備え、前記表面は、１４以下の合計ＣＩＥクロマ、及び散漫散乱試験により測定したときに、０°の入射角かつ７０°の視野角において少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈する、歯科矯正装置。
【請求項２７】
前記装置は歯科矯正アーチワイヤである、請求項２６に記載の歯科矯正用装置。
【請求項２８】
前記電気めっきした金属コーティングは、アルミニウム及びロジウムのうちの少なくとも一方を含む、請求項２６又は２７に記載の歯科矯正装置。
【請求項２９】
前記表面は、複数の設計された凹部を含み、前記電気めっきした金属コーティングは、前記複数の凹部上に配置される、請求項２６〜２８の歯科矯正装置。
【請求項３０】
前記複数の凹部のうちの、前記少なくとも１つの凹部は、少なくとも２つの他の凹部とのユニットセルとして配列され、前記ユニットセル内の前記凹部の間のピッチは、少なくとも２０マイクロメートル、かつ５０マイクロメートル以下である、請求項２９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
歯科矯正療法は、転位（又は、歪んだ）歯の管理下治療に関する、歯科の専門領域である。一般に、そのような治療は、１つ以上の歯科矯正装置を使用して、軽度の持続的な力を、歯に対して慎重に適用することを伴う。これらの力は、周囲の骨構造の変化を刺激することにより、歯を、口腔内のそれらの適正な位置へと、徐々に方向付ける。歯科矯正療法は、衛生状態を維持する容易さ、顔貌の改善、並びに咬合機能の改善を含めた、多くの利益をもたらし得る。
【０００２】
固定式装置、つまり「ブレース」は、歯科矯正治療の１つのタイプを表すものであり、ブラケットと呼ばれる小さいスロット付き装置が歯に取り付けられる。次いで、弾性のＵ字形状（すなわち放物線状）のアーチワイヤが、それらのブラケットのスロット内に定置される。ブラケットに結紮されると、アーチワイヤは、治療の過程で歯をそれらの適正な位置に誘導する軌道としての役割を果たす。治療の開始時には、アーチワイヤは、結紮を容易にするため、また歯がほぐれる際に、歯に加えられる力を比較的小さく保つためにも、小さい断面寸法を有する傾向がある。治療の後期には、歯は、それらの標的位置に接近し、漸進的に、より大きい（かつ、より堅固な）ワイヤを使用することにより、関連する歯に対する施術者の制御を改善することが可能となる。
【０００３】
歯科矯正用ブラケットは、金属（例えば、ステンレススチール）、プラスチック（例えば、ポリカーボネート）、並びに単結晶及び多結晶酸化アルミニウムなどのセラミック材料といった幅広く異なる材料から作製することができる。アーチワイヤもまた、ステンレススチール、チタン、並びに、ニッケル−チタン、及び銅−ニッケル−チタンの合金などの形状記憶合金を含む、様々な金属又は金属合金材料から作製することができる。
【発明の概要】
【０００４】
多くの歯科矯正装置、及びとりわけ金属アーチワイヤは依然として、一部の患者及び歯科医にとって審美的に魅力的ではないが、これは少なくとも一部において、金属的な光沢と、患者のエナメル質の色（白色など）との目立ちやすいコントラストによるものである。ここ数十年で、口腔内の金属の外観を最小化する傾向のある、歯科矯正審美ブラケットを使用することへの関心が高まっている。例えば、半透明で、その下の歯の色になるセラミックの歯科矯正ブラケットが開発されている。半透明のプラスチックブラケット及び歯の色のプラスチックブラケットもまた既知である。
【０００５】
歯科矯正審美ブラケットの使用は、口腔内における大幅に改善された外観を呈し得る。多くの場合、アーチワイヤは、見えやすい唯一の金属構成要素である。そこで、この、金属的外観の最後の要因を低減するか、又は排除することが望ましい。
【０００６】
非金属の審美層でコーティングされた歯科矯正アーチワイヤが、過去に提案されてきた。例えば、米国特許第５，４５４，７１６号（Ｂａｎｅｒｊｅｅら）、及び国際公開第９７／２９７１２号（Ｓｊｏｅｇｒｅｎ）は、歯の色と適合する薄い着色層でコーティングされた、歯科矯正アーチワイヤを記載している。他のコーティングした歯科矯正アーチワイヤは、米国特許第４，０５０，１５６号（Ｃｈａｓａｎｏｆｆら）、及び同第３，５０４，４３８号（Ａｎｔｈｏｎｙら）に記載されている。米国特許第４，７３１，０１８号（Ａｄｅｌｌｅら）は、金属部分及びプラスチック部分を備え、プラスチック部分が唇側を向くように構成されている、アーチワイヤを記載している。
【０００７】
金属歯科矯正物品の外観を改善しようとするこれまでの試みも、物品の１つ以上の表面に美観用金属を堆積又は導入することを特徴としてきた。米国特許第８，７７８，４４４号（Ｋｉｍ）は、白色又はアイボリーカラーを付与するための、金属又は他の保護成分での表面コーティングに先立って、金属ワイヤの表面を物理的、又は化学的にエッチングすることを記載している。アーチワイヤはその後、透明な金属材料が退色するのを防ぎ、ワイヤと歯の統一性を保ち得るために、表面を透明なパリレン膜でコーティングされる。同様に、米国特許第８，７２６，５１０号（Ｖｏｕｄｏｕｒｉｓ）は、美観用コーティングの接着を向上させるため、非平坦な表面質感を生成するように、自己結紮式ブラケットクリップに大規模な、レーザーで形成したクレータを使用することを、報告している。
【０００８】
米国特許第５，８８２，１９３号（Ｗｏｏｌ）は、アーチワイヤに補助部品を取り付ける手段について説明しており、アーチワイヤの表面が最初に、酸化還元剤による処理によって、脱酸素される。清浄化した表面がその後、貴金属、例えば、金、プラチナ、ロジウム、及びパラジウムでめっきされる。めっきされた表面は、主に補助的取り付けのために、はんだ付け可能、又はろう付け可能な表面をもたらす一方で、いくらかの審美的な改善をもたらすことができる。
【０００９】
コーティング材料により付与される効果に主に依存することにより、このような方法は、特に、話す間、咀嚼する間、及び頭部の他の動きの間に歯科用アーチの相対向きが変わると、依然として間違いなく外観が金属的である歯科矯正装置を生じる。したがって、金属的な光沢を最小化する一方で、広範な視野角において、歯の色の外観を実質的に保持する装置が必要とされている。
【００１０】
本開示は、生じる鏡面反射及び光沢がより少なく、かつ依然として多数の入射角において、高強度の反射光をもたらす、加工された、構造化金属表面を提示する。構造化された金属表面は、多数の視野角において、拡散反射を増加させ、より高強度の光を受けることにつながる加工されたトポグラフィーを含む。このような表面とかかわる観察者は、入射光のより強い「白い」反射と、特に、歯科矯正、及び他の口腔用途における、審美的外観の改善とを知覚する傾向にある。
【００１１】
一態様において、本開示は、金属を含む外面と、外面に設けられた複数の凹部とを含み、複数の凹部を含む表面が、１４以下の合計ＣＩＥクロマ、及び０°の入射角かつ７０°の視野角において少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈する、歯科矯正装置を提示する。
【００１２】
別の態様において、本開示は、金属を含む外面と、外面に設けられた、加工された複数の特徴部とを含み、加工された複数の特徴部を含む表面が、１４以下の合計ＣＩＥクロマ、０°の入射角かつ７０°の視野角において少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈する、歯科矯正装置を提示する。
【００１３】
別の態様において、本開示は、金属を含む外面と、表面に設けられた、加工された複数の特徴部とを有する本体を含む装置を提示する。加工された表面は、散漫散乱試験により測定したときに、１４未満の合計ＣＩＥクロマにおける少なくとも０．２の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率、０°の入射角かつ７０°の視野角における少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈する。
【００１４】
別の態様において、本開示は、金属を含む外面と、表面内に画定された複数の凹部とを含む装置を提示する。凹部は、表面から少なくとも０．５マイクロメートルの平均深さを有し、かつ重複するアレイとして配列され、凹部の大部分は、境界領域において隣接する凹部と重複する。
【００１５】
更に別の態様において、本開示は物品の審美的外観を改善するための方法を提示しており、方法は、外面を有し、外面が金属を含む物品を準備することと、散漫散乱試験により測定したときに、表面が、少なくとも０．２の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率を呈するように、表面の少なくとも一部をアブレーションして表面上に複数の特徴部を形成することと、を含む。
【００１６】
本明細書で使用される「幾何形状」は、加工された特徴部の寸法及び形状を指す。
【００１７】
本明細書で使用される「特徴部」は、表面の基準面から外に突出する量又は表面内に突出する凹量によって画定される、認識可能な幾何学形状を有する構造又は特徴部である。
【００１８】
本明細書に使用されるとき、「加工されたミクロ構造」及び「加工された特徴部」とは、表面内に意図的に形成され、表面と統合された構造を意味する。加工されたミクロ構造又は加工された特徴部は、表面への粒子のランダム適用、噴霧、接着剤結合などにより形成される構造とは異なる。
【００１９】
本明細書に使用されるとき、用語「加工された表面」及び「構造化表面」とは一般的に、加工された特徴部を備える表面を指すものとして使用される。
【００２０】
本明細書において使用するとき、用語「ピッチ」とは、加工された表面上の隣接する構造部（例えば、凹部）の間の、平均的な重心同士の間隔を意味する。
【００２１】
本明細書において使用されるとき、用語「高さ」、「底部」、及び「頂部」は、単に例示目的のためであり、必ずしも、表面及びミクロ構造の向き又は表面とミクロ構造との関係を規定するものではない。例えば、表面内に突出する特徴部の「高さ」は、作製された凹部の「深さ」と同一とみなし、この凹部の「頂部」を「底部」とみなすことができる。したがって、用語「高さ」及び「深さ」、並びに、「頂部」及び「底部」は、互換可能とみなすべきである。
【００２２】
「備える、含む（comprises）」という用語及びこれらの変形は、本説明及び特許請求の範囲に記載される場合、限定的な意味を有するものではない。
【００２３】
「好ましい」及び「好ましくは」なる語は、特定の状況において特定の効果をもたらすことができる本発明の実施形態を指す。しかしながら、同じ又は他の状況において他の実施形態が好ましい場合もある。更にまた、１つ以上の好ましい実施形態への言及は、その他の実施形態が有用でないことを含意するものではなく、本発明の範囲からその他の実施形態を排除することを目的とするものではない。
【００２４】
本明細書で記載される全ての数は、「約」なる用語によって修飾されるとみなされなければならない。
【００２５】
本明細書にて用いる際、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つの」、及び「１つ以上の」は、互換可能に用いられる。したがって、例えば、「１つの」凹部のパターンを含む加工された表面とは、「１つ以上の」パターンを含む加工された表面として解釈することができる。
【００２６】
また本明細書では、端点による数値範囲の記述は、その範囲内に包含される全ての数を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５などを含む）。
【００２７】
特性又は属性に対する修飾語として本明細書で使用する場合、用語「一般に」とは、特に具体的に定義されていない限り、この特性又は属性が、当業者によって容易に認識されると思われるが、絶対的な精度又は完全な一致を必要とするものではないこと（例えば、定量化可能な特性の場合、＋／−２０％の範囲内）を意味している。用語「実質的に」とは、特に具体的に定義されていない限り、高度の近似（例えば、定量化可能な特性の場合、＋／−１０％の範囲内）を意味するが、やはり、絶対的な精度又は完全な一致を必要とするものではない。同一、等しい、均一な、一定の、厳密に、などの用語は、絶対的な精度又は完全な一致を必要とするものではなく、特定の状況に適用可能な、通常の許容誤差又は計測誤差の範囲内にあるものと理解される。
【００２８】
本開示の上述の「課題を解決するための手段」は、開示された各実施形態又は本発明の全ての実施を記載しようと意図していない。以下の説明は、例示的な実施形態をより具体的に示す。本出願全体を通していくつかの箇所で、例の一覧によって指針が提示されており、これらの例は、様々な組合せで使用することができる。いずれの場合でも、記載した一覧は、代表的な群としてのみ役立つものであり、包括的な一覧として解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本開示は図面を参照して更に説明されるが、複数の図面を通して対応する参照記号は対応する部分を示す。
【図１】本開示の一実施形態による、表面に加工された凹部の配列を例示する図である。
【図２】図１の加工された表面の断面図である。
【図３】加工された構造部の概略側面図である。
【図４】本開示の別の実施形態による、加工された凹部のパターンの光学顕微鏡写真である。
【図５】本開示の別の実施形態による、加工された凹部が重複する配列の図である。
【図６】基材表面に加工された凹部のパターンを形成する方法を詳細に示すブロック図である。
【図７】本開示の実施形態による、レーザーアブレーションシステムの概略図である。
【図８Ａ】本開示の別の実施形態による、直線状の、一連の別個の凹部の光学顕微鏡写真である。
【図８Ｂ】本開示の別の実施形態による、第１パターンの別個の凹部の光学顕微鏡写真である。
【図９】本開示の実施形態による、第１特徴パターンと第２特徴パターンとの間の、表面に対するレーザーパターンの向きの変化を例示する図である。
【図１０】歯科矯正用アーチワイヤの正面図である。
【図１１】図１０のアーチワイヤの断面図である。
【図１２】本開示の様々な実施形態により加工された表面の、共焦点顕微鏡によって得られるレーザー強度画像である。
【図１３】本開示の様々な実施形態により加工された表面の、共焦点顕微鏡によって得られるレーザー強度画像である。
【図１４】本開示の様々な実施形態により加工された表面の、共焦点顕微鏡によって得られるレーザー強度画像である。
【図１５】本開示の様々な実施形態により加工された表面の、共焦点顕微鏡によって得られるレーザー強度画像である。
【図１６】本開示の様々な実施形態により加工された表面の、共焦点顕微鏡によって得られるレーザー強度画像である。
【図１７】本開示の様々な実施形態により加工された表面の、共焦点顕微鏡によって得られるレーザー強度画像である。
【図１８】本開示の様々な実施形態により加工された表面の、共焦点顕微鏡によって得られるレーザー強度画像である。
【図１９】本開示の様々な実施形態により加工された表面の、共焦点顕微鏡によって得られるレーザー強度画像である。
【図２０】本開示の様々な実施形態により加工された表面の、共焦点顕微鏡によって得られるレーザー強度画像である。
【図２１】本開示の様々な実施形態により加工された表面の、共焦点顕微鏡によって得られるレーザー強度画像である。
【００３０】
いくつかの記載される実施形態における層は、単に例示目的のものであり、いかなる要素の相対的若しくは他の厚さ、又は絶対位置も、絶対的に定義することを意図するものではない。上記で特定された図は、本開示の幾つかの実施形態を記載するものであるが、本説明で言及されるように、他の実施形態もまた想到される。全ての場合に、本開示は、限定することによってではなく、例示することによって本発明を提示する。多数の他の修正案及び実施形態を、当業者によって考案することができ、それらは、本発明の原理の範囲及び趣旨の範囲内に含まれることを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
加工された表面
本開示は、生じる鏡面反射及び光沢がより少なく、かつ依然として広範な入射角において、高強度の反射光をもたらす、加工された、構造化金属表面を提示する。構造化された金属表面は、拡散反射を増加させる加工されたトポグラフィーを含み、これはより高強度の光が広範な視野角で知覚されることにつながる。このような表面とかかわる観察者は、入射光の強い「白い」反射と、特に、歯科矯正、及び他の口腔用途における、審美的外観の改善とを知覚する傾向にある。有利なことに、以下の方法及び概念による構造の形成が、基材又は基材を含む物品の機械的性能に対するなんらかの悪影響を排除するか、又は実質的に低減する。
【００３２】
構造化表面領域は、局所デカルトｘ−ｙ−ｚ座標系を定義するために使用され得る、垂直な面内方向にほぼ沿って延びる。構造化表面領域のトポグラフィーは、ひいては、構造化表面と平行に位置する基準面（ｘ−ｙ平面）に対する厚さ方向（ｚ軸）に沿ったずれとして表現することができる。基材の加工された、又は構造化された表面領域はまた、概して平均隆起に関して記載することができる。構造化表面領域の平均隆起は、ｉ）突出特徴部、又は貫入特徴部を有さず、ｉｉ）構造化表面領域内の基材の主要表面輪郭と平行な、関連する仮想表面として定義することができる。基材の主表面輪郭は、構造化表面領域の突出特徴部及び貫入特徴部の形状にかかわらず、基材表面の表面形状と称することができる。構造は典型的には、２つの垂直な面内方向に沿って大きさが制限されており、すなわち、構造化表面を平面図で見たときに、個別の構造は典型的には、いずれの面内方向においても線形に無限に延びていない。本開示の加工された表面領域は、貫入特徴部、及びいくつかの実施形態においては突出特徴部を含む。加工された表面領域の突出特徴部は、概して構造化表面領域の平均隆起の上にある表面点を有する特徴部として記載することができる。構造化表面領域の貫入特徴部（例えば、凹んだ特徴部）は、概して構造化表面領域の平均隆起の下にある表面点を有する特徴部として記載することができる。本明細書におけるいくつかの内容では、突出特徴部及び貫入特徴部は、一般的にトポグラフィー特徴部と称される特徴部である。
【００３３】
貫入特徴部を有する加工された表面又は加工された表面領域は、凹んだ特徴部又は凹部と称され得る。凹んだ特徴部は、例えば、凹部、ウェル、空洞、凹み、ポケット、チャネル等と称され得る。凹んだ特徴部は、直径、半径、深さ、長さ、及び幅等の寸法を伴う容積を有することができる。凹んだ特徴部の底部とは、一般的に平均隆起の最も近くに位置する点を有する凹んだ特徴部内の位置を指すことができ、一方で平均隆起から最も遠い、凹部の表面又は領域は頂点と考えられる。いくつかの実施形態では、凹んだ特徴部は、隣接した突出特徴部によって別の凹んだ特徴部から分離させることができる。
【００３４】
各トポグラフィー特徴部の底部は、様々な断面形状を備えてもよく、平行四辺形、丸みを帯びた角を有する平行四辺形、長方形、四角形、円形、半円形、楕円形、半楕円形、三角形、台形、星形、他の多角形（例えば、六角形）等、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。不規則形状の底部（平行四辺形又は円形ではない底部）では、関連する断面寸法は、相当する面積の円の直径であると理解されよう。
【００３５】
構造化表面領域の突出特徴部は、他の平坦な表面領域から離れる逸脱又は偏位を表す特徴部であり得る。いくつかの本開示において望ましい実施形態において、突出特徴部は、凹んだ特徴部を分離する。いくつかの実施形態では、構造化表面領域の形状は、階層的であると記載することができる。例えば、構造化表面領域内において、凹んだ特徴部は、凹んだ特徴部の表面又は壁上、凹んだ特徴部の隆起した領域、及び凹んだ特徴部内に位置付けられる、無作為な、部分的に無作為な、又は正確に離間された特徴部を有することができる。凹んだ特徴部の表面は例えば、凹んだ特徴部自体の特性よりも、より短い高さ、又はより短い幅の規模の突出特徴部を含んでもよい。
【００３６】
いくつかの実施形態では、トポグラフィー特徴部は、構造化表面領域にわたる規則的アレイ（例えば、１次元アレイ又は２次元アレイ、例えば、正方形アレイ、六角形アレイ、又は他の規則的なアレイ）として分布している。いくつかの実施形態では、構造化表面は、凹部の配列パターンを含む。「凹部の配列パターン」とは、所定の位置に配列された、ある程度の規則性を有して配列された、又は任意の所望の様式で配列された、複数の凹部である。例えば、凹部の配列パターンには、配列された列パターン、配列された正方格子パターンなどの配列された格子パターン、配列されたジグザクパターン、又は配列された放射状パターンを挙げることができる。凹部の配列パターンは、表面全体に均等に形成される必要はなく、物品表面の一部分のみに形成されてもよい。凹部のパターンは、物品の任意の部分にわたって変化してもよく、又は変化しなくてもよい。例えば、同様の又は異なるパターンを同一平面内に使用することができる。パターン内の凹部は同様の寸法及び形状のものであることができ、又は異なる寸法及び形状を有することができる。
【００３７】
いくつかの実施形態では、構造化表面領域の特徴部は、規則的に繰り返して、無作為に等、又はこれらの組み合わせで存在し得る。他の実施形態では、特徴部は、構造化表面領域の面積全体の一部分にわたって存在するか、又は構造化表面領域の面積全体にわたって存在することができる。いくつかの実施形態では、特徴部は、構造化表面領域の凹んだ特徴部に存在するか、構造化表面領域の突出特徴部上に存在する等、又はこれらの組み合わせで存在することができる。
【００３８】
突出部であるか凹部であるかにかかわらず、構造部はいくつかの場合においては、密集している、すなわち、隣接する構造部の多く又はほとんどの、少なくとも一部が、実質的に接するか、一致するか、又は実質的に重複して配列されていることがある。構造部は、構造化表面上において、不規則に、又は不均一に分散していてもよい。いくつかの場合において、構造部の一部、ほとんど、又は実質的に全て（例えば、＞９０％、又は＞９５％、又は＞９９％）が湾曲しているか、又は丸いか、又は別の形で湾曲した底部表面を含み得る。所与の構造部の大きさは、平面図における同等の円形の直径（ＥＣＤ）として表現することができ、構造化表面の構造部は、例えば７０マイクロメートル未満、又は６０マイクロメートル未満、又は５〜５０マイクロメートルの範囲の平均ＥＣＤを有してもよい。構造化表面領域、及び構造部はまた、本明細書の他所において記載される他のパラメータにより特徴付ける（例えば、深さ又は高さの、特徴的な横方向直径、例えばＥＣＤに対するアスペクト比によって）こともできる。
【００３９】
本開示の一実現形態による、加工された表面１１０は、図１及び図２に例示されており、金属基材１００内の少なくとも一部へと突出する、複数の別個の加工された凹部１２０を含む。金属基材１００は、平坦であるか、実質的に平坦であるか、又は変化のあるトポグラフィー（例えば、起伏）を含むことがある。基材として使用するのに好適な金属は、ステンレススチール合金、クロム−コバルト−モリブデン合金、チタン合金、ジルコニウム合金、形状記憶ニッケル−チタン合金、超弾性ニッケル−チタン合金、アルミニウム合金、銅合金、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。加工された表面の所望の用途に応じて、追加的な金属が使用されてもよい。基材１００の厚さは、加工された表面の意図される用途によって、変えることができる。有利なことに、以下に更に記載されるように、加工された特徴部は典型的には、基材と同じ材料から作製される。
【００４０】
加工された凹部１２０は、隣接する凹部１２０の間に、画定された間隔又はピッチを有するアレイとして配列されている。任意の所与の領域の凹部構成は、ピッチ１２６（すなわち、隣接する特徴部の重心同士の平均的な距離）が少なくとも５マイクロメートル、他の実施形態においては少なくとも１５マイクロメートル、他の実施形態においては少なくとも２０マイクロメートル、他の実施形態においては、少なくとも２５マイクロメートル、及び更に他の実施形態においては、少なくとも３０マイクロメートルとなるように選択される。いくつかの実施形態において、ピッチ１２６は、７０マイクロメートル以下、一部の実施形態では６０マイクロメートル以下、一部の実施形態では５０マイクロメートル以下、一部の実施形態では４５マイクロメートル以下である。凹部の断面直径によって、この範囲外の特徴部のピッチを有する、加工された表面は、鏡面反射を十分に低減させず、又は十分なトポグラフィーの階層をもたらさず、光沢又は金属的外観を生じる、トポグラフィーを生じ得る。理論により束縛されることを意図せず、ピッチが大きすぎる場合、知覚される明るさ、及び光沢は、特に特徴部の形状（例えば、直径、高さ）が小さい場合に、加工された構造部よりも、パターニングされていない表面に依存する。以下に記載される方法によってレーザーエネルギーを導入することによって凹部が形成される場合、５マイクロメートル未満のピッチは、高い反復率で所与の表面に過剰な熱エネルギーを導入する結果となり得る。この過剰な熱エネルギーの導入は、いくつかの状況においては、金属を酸化させ、かつ／又は粒子構造を歪め、加工された表面及び生じる物品の機械的特性を潜在的に変えることがある。
【００４１】
参照のために、デカルトｘ−ｙ−ｚ座標系が、図１に含まれている。基材はｘ−ｙ面に概ね平行に延び、システムの光軸はｚ軸に相当し得る。加工された凹部１２０の格子アレイは、ほぼｘ軸に沿った横方向、及びほぼｙ軸に沿った長手方向を含む。アレイ又はパターン内の隣接する凹部の間のピッチは、横方向及び長手方向の両方において同じであり得る。他の潜在的に有利な実施形態において、長手方向に沿ったピッチは、横方向に沿ったピッチよりも小さく、その逆もある。横方向に沿ったピッチと、長手方向に沿ったピッチとの比率は、本明細書においては、間隔の比率として定義される。いくつかの状況において、特に、以下に記載される方法により多数のパターンが重複する場合、間隔の比率は１：１でないことが望ましく、これは、１：１という間隔の比率が、表面において知覚可能な、可視のモワレパターンを生じることがあり、所望の美的外観から離れる恐れがあるためである。いくつかの実施形態において、間隔の比率は、０．７：１、いくつかの実施形態において、０．９：１、いくつかの実施形態において、１．１：１、いくつかの実施形態において、１．３：１、及び更に他の実施形態においては、１．５：１である。
【００４２】
図１に見られるように、隣接する凹部１２０の境界領域１２３が、直接隣接しているか、又は僅かに重複している（すなわち、非重複領域において、凹部の別個の直径が計算され得る）という意味において、示される実施形態の加工された凹部１２０は、立方体アレイで配列されている。加工された凹部１２０は本質的には別個であり、隣接する凹部１２０の間に隙間空間１３０を含んでいる。隙間空間１３０は、この実現形態において、これがいずれのトポグラフィー的な、又は階層的な特徴を有さないという意味において、パターニングされていない。理論により束縛されることなく、隣接する凹部の間のパターニングされていない、元のままの金属基材は、いくつかの状況において、パターニングされていない領域は、入射光の更なる鏡面反射（すなわち、光沢）を生じるため、基材又は物品の外観に悪影響を与え得る。
【００４３】
密集したアレイにおいては、パターニングされていない表面領域の効果は、低減されるか、又は更に最小化され得る。図４の光学顕微鏡画像に示されるように、加工された表面は、六角形の密集したアレイの凹部の配列を含み、隣接する凹部の間の隙間空間を更に最小化してもよい。
【００４４】
平坦な金属表面の、入射光の鏡面反射を生じ、光沢を増加させる傾向により、複数の凹部内に含まれる加工された表面の面積は、典型的には、隙間空間内に画定される面積よりも実質的に大きい。いくつかの実施形態において、加工された表面の面積の７５％が凹部内に含まれ、いくつかの実施形態において、少なくとも８０％、いくつかの実施形態において少なくとも８５％、いくつかの実施形態において少なくとも９０％、更に追加的な実施形態において面積の少なくとも９５％が、凹部内に含まれる。
【００４５】
一般に、凹部１２０は、加工された表面１１０に隣接する底部１２１、及び底部１２１から深さ１２４だけ分離した底面又は頂点１２２を含む。凹部１２０は典型的には、外周又は境界付近の深さが、中央付近における深さより小さくなるように、球面又は凹みを含む。本明細書で使用するとき、用語「球面」は、表面が球体の一部分であると考慮され得ること、又は表面がほぼ球面曲率を有することを意味する。一部の球面は、ドーム形又は半球形であると考慮され得る。その他の球面は、半球よりも小さい球の部分を包含することができる。いくつかの実現形態において、凹部１２０の球面曲率はほぼ連続的であり、よって凹部は、加工された表面に垂直、又は実質的に垂直（例えば、８０〜８９°）である、側壁を欠いている。このような実現形態における、一般的な球面曲率は、凹部内の階層的な突出特徴部と別個であるものと考えることができる。
【００４６】
加工された各凹部１２０の底部１２１は、様々な断面形状を備えてもよく、これには平行四辺形、丸みを帯びた角を有する平行四辺形、長方形、四角形、円形、半円形、楕円形、半楕円形、三角形、台形、星形、他の多角形（例えば、六角形）等、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。断面形状にかかわらず、加工された各特徴部は、底部１２１において最大の断面寸法を含む。好ましい本実現形態において、底部１２１の最大断面寸法は、８０マイクロメートル以下、いくつかの実施形態において７０マイクロメートル以下、いくつかの実施形態において６０マイクロメートル以下であり得る。最大の断面寸法は、少なくとも１０マイクロメートル、いくつかの実施形態では、少なくとも１５マイクロメートル、いくつかの実施形態では、少なくとも２０マイクロメートルあってもよい。以下の実施例で説明されるように、この範囲外の最大断面寸法を有する凹部は、裸眼で知覚可能である、及び／又は基材表面の不十分な修正を生じ得るかのいずれかである。
【００４７】
凹部１２０は典型的には、ピッチ又は最大断面寸法１２７以下の深さを含むが、いくつかの実施形態においては、凹部深さは、ピッチ又は最大断面寸法よりもはるかに小さい。一般的に、複数の凹部の各凹部は、少なくとも０．５マイクロメートルである深さを有する。いくつかの実施形態において、凹部は、少なくとも１マイクロメートル、他の実施形態において、少なくとも１．５マイクロメートル、他の実施形態において、少なくとも２マイクロメート、他の実施形態において、少なくとも３マイクロメート、他の実施形態において、少なくとも５マイクロメートの深さを有する。いくつかの実施形態において、凹部深さは、３０マイクロメートル以下、一部の実施形態では２５マイクロメートル以下、一部の実施形態では２０マイクロメートル以下、一部の実施形態では１５マイクロメートル以下である。３０マイクロメートル超の深さを有する凹部は、特定の光の波長を捕捉し、表面において得られる強度が不十分となり、十分に白く見えなくなる。しかしながら、複数の凹部のうちの、全ての凹部が、上記の深さの範囲内であることが必要とされるわけではないことに留意する。
【００４８】
複数の凹部における各凹部１２０は、特定のアスペクト比を含む。実質的にミクロ構造の高さにわたって規則的（例えば、ユークリッド）及び不規則的（例えば、非ユークリッド）断面形状を含む凹部では、アスペクト比は底部における最大断面寸法（例えば、幅、長さ、直径）に対する深さの比率として本明細書において定義される。不規則形状の底部（平行四辺形又は円形ではない底部）では、最大断面寸法は、相当する面積の円の直径であると理解されよう。凹部の形状にかかわらず、複数の凹部の、各凹部は典型的には、０．７５以下であり、かつ少なくとも０．０８のアスペクト比を含む。
【００４９】
先に簡潔に記載されたように、複数の凹部１２０のいくつかの凹部は、上部又は内部に、階層的な突出特徴部を含み得る。突出特徴部は、典型的にはサブミクロンの規模であるか、又は少なくとも、凹部１２０の断面寸法１２７、又は深さ１２４よりも明らかに小さい高さ及び断面寸法を含む。いくつかの実施形態において、これらの階層的な特徴部は、凹部１２０を形成するために使用される方法、特に、以下に更に記載されるような、レーザーアブレーションを特徴とする方法の結果として形成され得る。他の実現形態において、突出特徴部は、表面にミクロスケール及びナノスケールの構造部を配置するための既知の方法により、凹部の形成の後に追加されてもよい。突出特徴部は、光の拡散反射を向上させることがあり、さもなければ加工された表面１１０の審美的外観を損ない得る、元来知覚可能な特徴部のパターンと干渉することがある。
【００５０】
本開示の加工された表面は、例えば、付随する加工された特徴部の、傾斜分布、及び表面粗さによって、特徴付けることができる。加工された表面の代表的な部分は、共焦点走査型レーザー顕微鏡（５０倍〜１５０倍対物レンズ）を使用して特徴を説明することができ、説明されている。図３は、加工された表面を含む物品の一部の、概略側面図である。特に、図３は、特徴部の表面にわたって傾斜分布を有する、加工された特徴部１６０を示している。例えば、ミクロ構造は、位置１６６において傾斜θを有し、θは、位置１６６における加工された特徴部表面と垂直である（α＝９０度）法線１６４と、同一の位置で特徴部表面に接する接線１６８との間の角度である。傾斜θはまた、接線１６８と物品１７０の平坦な主表面との間の角度でもある。
【００５１】
構造化表面の傾斜は、ｘ方向に沿って、及び更に、ｙ方向に沿ってとることができ、
式１：Ｘ傾斜＝（ΔＨ（ｘ，ｙ））／Δｘ、及び
式２：Ｙ傾斜＝（ΔＨ（ｘ，ｙ））／Δｙ
式中、Ｈ（ｘ，ｙ）は、表面の高さプロファイルである。
【００５２】
平均ｘ傾斜及びｙ傾斜は、各ピクセルを中心として１．６５マイクロメートルの間隔で評価した。別の実施形態では、この間隔は、一定間隔を用いる限り、２マイクロメートル、又は３マイクロメートルなどより大きく選択されてもよい。ｘ及びｙ傾斜の分布は、０．５度のビンサイズで生成された。ｘ傾斜及びｙ傾斜のデータから、勾配規模を決定することが可能である。これは、次のように理解できる。
式３：勾配規模＝√（（（ΔＨ（ｘ，ｙ））／Δｘ）＾２＋（（ΔＨ（ｘ，ｙ））／Δｙ）＾２）
次に、平均勾配規模は、各ピクセルを中心として１．６５μｍ×１．６５μｍの四角形で評価可能であった。勾配規模分布は、０．５度のビンサイズで生成した。ｘ傾斜、ｙ傾斜の角度値、及び上記の値に対応する勾配規模の角度の値を見出すためには、等式１、２、及び３の値の逆正接を用いる必要があることを理解するべきである。勾配規模は、ｘ傾斜とｙ傾斜とを組み合わせたものに相当する。したがって勾配規模は、一般的な勾配規模として理解されてよい。
【００５３】
例えば、加工された特徴部が、デカルト、又は通常の傾斜分布を有するときなど、いくつかの場合において、ｘ傾斜分布とｙ傾斜分布との間の最小半値全幅（ＦＷＨＭ）は、少なくとも１０°、他の実施形態においては少なくとも２０°、及び更に他の実施形態においては、少なくとも３０°である。少なくとも２０°の最小ＦＷＨＭは、拡散反射した光の強度を増加させる傾向にある、様々な特徴を示す。他の代表的な傾斜分布としては、ローレンツ分布、放物線状分布、及び様々な分布の組み合わせが挙げられる。
【００５４】
傾斜分布及び傾斜規模の最小ＦＷＨＭに加えて、加工された表面の表面粗さもまた、光反射特性に影響し得る。表面粗さは表面の粗さの尺度であることは、自明である。表面粗さは、マイクロメートル範囲の特徴部を解像することができる、共焦点顕微鏡などの技術を使用して測定することができる。表面粗さを表す場合には、平均粗さ（Ｒａ）又はＲＭＳ粗さ（Ｒｑ）のいずれかが使用できるが、Ｒｑが本明細書においては好ましい。Ｒｑは画像データ平均面からの高さの偏差の二乗平均平方根であり、
式４：Ｒｑ＝√（（ΣＨ＿ｉ＾２）／Ｎ）
（式中、Ｎは点の総数、Ｈはそれぞれの点における高さ（平均高さに対する相対値）である）で表される。
【００５５】
ノイズ及び表面の起伏による影響を最小化しながら、加工された表面の粗さを調べるために、生データのフーリエ解析を使用することができる。高空間周波数フィルタを使用して、起伏を排除することができる。あるいは、ローパス空間周波数フィルタを使用して、測定器具により生じるノイズを排除することができる。ローパス空間周波数フィルタを使用する際に、ローパスフィルタと共にハイパス空間周波数フィルタを使用してサンプルの表面高さマップにおける起伏及びノイズを取り除いてもよい（すなわち、バンドパスフィルタ）。典型的には、当該技術分野において既知であるように、デカルトフーリエフィルタウィンドウを使用して、リンギングアーティファクトを防ぐ。例えば、ＡＳＭＥ  ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｂ４６．１−２００９：”Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｘｔｕｒｅ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ，Ｗａｖｉｎｅｓｓ，ａｎｄ  Ｌａｙ”、及びＩＳＯ  ２５１７８−２：２０１２を参照のこと。当該技術分野において通常の技術を有する者であれば理解されることであるが、粗さの測定は、典型的には、意味のある測定とするためには、サンプルにおいてくずや欠陥（例えば、意図していない泡、凹み、擦り傷等）がない領域で実施するべきである。Ｂｒｕｋｅｒ  Ｃｏｒｐ．，Ｓａｎｔａ  Ｂａｒｂａｒａ，ＣＡより入手可能な、商品名「ＶＩＳＩＯＮ」等のソフトウェアプログラムを使用してもよい。また、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ，Ｎａｔｉｃｋ，ＭＡより入手可能な商品名「ＭＡＴＬＡＢ」のプログラム等のデータ処理ソフトウェアを使用してもよい。
【００５６】
一実施形態では、デカルトフーリエフィルタを使用して、加工された表面のＲｑ値は、０．５、０．８、１、１．５、又は更に２マイクロメートルである。本発明における好ましい状況において、加工された表面のＲｑ値は少なくとも１マイクロメートルである。
【００５７】
本開示の別の実施形態による加工された表面２１０は、図４の光学顕微鏡画像に示されている。加工された表面２１０は、凹部底部２３４において修正された断面寸法を有する、分断された凹部２２０の配列を含んでいる。本開示による分断された凹部２２０は、隣接する凹部の間の境界領域の重複の結果であり得る。このような重複を生じさせるため、分断された凹部２２０は、ピッチ２３０よりも大きな予測直径に基づいて形成される。本明細書において使用されるとき、「予測直径」とは、加工された表面を形成するのに使用される、選択された方法及びプロセスパラメータによる、単一の凹部の底部における直径又はＥＣＤを意味する。例えば、以下に記載される方法によるレーザーアブレーションにより形成された凹部２２０は、４０マイクロメートルの予測直径を有し得る。多数の凹部２２０が、３０マイクロメートルのピッチで、金属表面の横方向に沿って配列される場合、隣接する凹部２２０の間におよそ１０マイクロメートルの重複が生じる。追加的な重複領域は、長手方向の隣接する凹部によっても形成され得る。重複領域は、別個の凹部の間に形成される突出又は貫入特徴部を生じることがあり、あるいは裸眼には凹部の一部として、又は隙間空間として見えることがある。
【００５８】
分断された凹部の概念が図５に更に例示されている。図５は、予測直径３３４を有する複数の球形凹部３２０を示している。凹部は線形のグリッドアレイとして配列され、加工された表面３１０の縁部領域３５０上に配置されていない任意の凹部３２０は、ｘ及びｙ方向に、１つ以上の隣接する凹部３２０を有する。アレイ内におけるいくつかの凹部３２０は、多数の隣接する凹部の間に複数の重複する境界領域３２３を含み、複数の重複する境界領域によって画定される、別個の内部凹部３２１を生じる。別個の内部凹部３２１はしたがって、予測直径よりも小さい断面寸法を含む。隣接する凹部の間の実質的な重複による分断によって、深さ、容積、曲率、傾斜分布、及び底部における断面寸法が挙げられるがこれらに限定されない、凹部の１つ以上の特徴を修正することができる。
【００５９】
少なくとも部分的に、表面粗さの増加ために、本開示の加工された表面は、垂直に入射する照明に対して７０°の視野角において少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈することがある。本明細書において使用されるとき、視野角（すなわち、散乱角）は、サンプル垂線（すなわち、図３の直線１６４）に対して測定される。白色度は、色空間の比較的狭い空間内に位置付けられる、高い視感反射率、及び低い純度の、色の属性である。明度とは、色がどれだけ明るいか、又は暗いかに関する、色の全体的強度を表す。Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ  Ｌ＊ａ＊ｂ＊評価システムにおいて、白色は、その高い明度によって区別され、完全に白い外観を有する表面は、１００の（又は特定の視野角において測定した場合はそれより大きい）Ｌ＊を有する。典型的には白色とみなされなくても、光が垂直に入射する状態で、表面に対し実質的に垂直な角度で見たときには、多くの金属は、比較的高いＬ＊を有する。しかしながら、視野角が垂直から１０°よりもずれると、明度が低減し、生じるＬ＊値の劇的な低下につながる。これとは対照的に、本開示による加工された表面のＬ＊値は、視野角が垂直から変化しても、５０を上回り続けることができる。いくつかの実施形態において、３０°の散乱角におけるＬ＊値は、６０超であり、いくつかの実施形態においては７５超であり、更に他の実施形態においては８０超である。
【００６０】
いくつかの実現形態において、本開示の加工された表面では、表面に対し垂直な入射角におけるＬ＊値は、ステンレススチールの場合よりも低くなる。しかしながら、とりわけ、本開示の加工された表面によりもたらされる反射強度は、視野角の変化に伴って実質的に低下せず、比較的高いＬ比につながる。本明細書で使用されるとき、「Ｌ比」又は「Ｌ＊比」とは、７０°の視野角における最小Ｌ＊値と、１５°の視野角における最大Ｌ＊との間の、Ｌ＊値である。低い、又は計算不可能なＬ比を呈する表面は、視野角、つまり入射光の角度が、実質的に垂直な視野に対して回転すると、特に表面が黒色であるとき、明度の劇的な変化を生じ得る。エッチング、及び他の方法で平坦化されていないステンレススチールは例えば、０のＬ比を呈し得る。中程度から高いＬ比を有する表面は、視野角に応じて、より均一な明度（すなわち、Ｌ＊）を呈する。本開示の加工された表面は、美観用コーティングがなくても、いくつかの実現形態において少なくとも０．１、いくつかの実施形態において少なくとも０．２、いくつかの実施形態において少なくとも０．３、他の実施形態において少なくとも０．４、他の実施形態において少なくとも０．６のＬ比値を呈することがあり、以下の実施例に概説される。
【００６１】
別の態様において、本開示は、レーザーエネルギーを使用して、表面に、ミクロスケールの、加工された特徴部のパターンを形成する方法を提示する。このプロセスのフロー図は、図６に示される。工程５００において、金属表面を有する物品が提示され、表面がレーザー源又はスキャナに対して向けられる。金属表面上の汚染は、この時点で、当該技術分野において既知の方法で除去されてもよい。工程５１０において、第１特徴部パターンに関するレーザーパターンパラメータは、表面上にアブレーションにより形成された特徴部の最初の位置、間隔、及び大きさを制御するように規定される。関連するパターンパラメータは、１）標的位置（すなわち、レーザーエネルギーを受ける表面の標的部位）の間の、ｘ方向及びｙ方向両方における距離（すなわち、間隔）と、２）加工された特徴部を含むことになる、金属表面の部分又は範囲と、３）レーザー出力及び／又は波長と、４）基材に対するレーザービームの焦点位置と、５）表面に向けられたレーザーエネルギー（パルス）の反復率とを含む。第１特徴パターンとしては、デカルトグリッドアレイ、六角形アレイ、及び他の構造化及び非構造化アレイが挙げられるが、これらに限定されない。次に、工程５２０において、レーザービームは、所定の移動経路で、物品の表面を横断する。他の実現形態において、表面は、レーザービームに対して移動し得る。この工程５２０において、レーザー源は、所定の第１特徴部パターンパラメータに従って、所定の時間間隔でレーザーエネルギーを放出し（すなわち、パルスを生成する）、これにより、表面上に、第１特徴部パターンの第１部分を形成する。第１部分は、第１特徴部パターン、及び基材表面上における第１特徴部パターンの所望の向きによって、一般的に、水平、垂直、斜め、正弦曲線、螺旋、又は他の線形若しくは非線形の一連の特徴部であり得る。一度、初期の線又は一連の特徴部が形成されると、プロセスは工程５３０に進み、ここでレーザービームは、第１パターンパラメータ（例えば、ピッチ）に従って第１の一連の特徴部からオフセットされ、レーザービームは、レーザービームと基材との間の相対向きを同じとしながら、表面を再び横断して進み、第２の、第１特徴パターンの続き部分を形成する。この、パターン部分を形成するプロセスは、加工される特徴部の第１パターンが、金属表面の所望の部分に生成されるまで反復される。
【００６２】
任意により、工程５００〜５３０に概説されるプロセスは、工程５４０〜５６０に説明される第１特徴部パターンと少なくとも部分的に重複する、追加的な特徴パターンを形成するために使用され得る。本開示における好ましい状況において、工程５４０において選択される追加的な特徴部パターンは、第１特徴部パターンの、レーザーパターンパラメータの少なくとも一部を維持するか、又はこれに近似する。しかしながら、レーザーパターンの表面に対する向きは、特徴部パターンの間で、又はそれ同士で、修正することができる。いくつかの実施形態において、表面に対するレーザービームの移動経路の位置は回転されてもよく、これはレーザーパターンの回転を生じる。図９に示される１つの代表的なプロセスにおいて、レーザービームは、第１特徴部パターン９１０の形成において、ｙ方向で表面を横断し、長手方向の線９２０にほぼ沿って一連の特徴部を生じる。しかしながら、第２特徴部パターン９３０の形成の前に、パターンパラメータは、レーザービームの意図される移動経路が９０°回転されるように、修正される。図９に例示されるように、この回転は、第２特徴パターン９３０の形成にあたり、ビームが表面をｘ方向に移動し、表面をレーザーエネルギーに、横方向の線９４０に沿って暴露することを確実にする。第１及び第２特徴部パターンのパラメータが、パターンの回転の前に、ｘ方向において同じピッチ、かつｙ方向において同じピッチを含む場合、ｘ及びｙ方向における第２特徴部パターンのピッチは、第１特徴部パターンのｘ及びｙ方向ピッチと反対となる。換言すると、第１特徴部パターンにおける特徴部の間のピッチはｘ方向において２０マイクロメートルであり、かつｙ方向において２５マイクロメートルであり、レーザーパターンを９０°回転させることによって、第２特徴部パターンがｘ方向で２５マイクロメートルのピッチを、ｙ方向で２０マイクロメートルのピッチを含むようになる。別の実現形態において、パターンパラメータ、及び／又は特徴部の間隔における同じ特性を生じるために、表面を、レーザービームに対して例えば、９０°回転させることができる。
【００６３】
あるいは、第２特徴部パターンは、例えば、ｘ方向における第２パターンのピッチは、ｙ方向における第１パターンのピッチと等しいという意味において、第１特徴部パターンの鏡像を含み得る。
【００６４】
第１及び第２パターンのピッチの修正は、加工された特徴部の顕著な分断を生じ得る。いくつかの実現形態において、この分断は、予測断面寸法（典型的には直径）を超える、特徴部の境界領域の重複によって生じる。隣接する特徴部の間の実質的な重複による分断は、深さ、容積、曲率、傾斜分布、及び底部における断面寸法が挙げられるがこれらに限定されない、１つ以上の特徴を修正することができる。更に、凹部の分断は、隙間空間及び凹部内の突出特徴部を形成することができる。図１４及び図２１に見られるように、隣接する特徴部の間の重複領域の範囲によって、生じる加工された表面は、選択される第１特徴部パターンの、いずれかの規則的な特徴にかかわらず、不規則な特徴部を含むように見えることがある。有利なことに、突出及び貫入特徴部はより高度な散乱反射を生じるため、特徴部の分断は金属表面の光沢及び他の予測される光学的特徴を低減することができる。分断した構造は、いくつかの実現形態において、基準面における同等の円形の直径（ＥＣＤ）によって、かつ平均隆起に対する平均高さによって特徴付けることができる。
【００６５】
他の実施形態において、実質的な分断は、同じアブレーション周期で、より高いレーザーエネルギーで実行されてもよい。例えば、第１特徴部パターンにおける凹部は、２．２５Ｗの平均電力において実質的に重複しない。他のパターンのパラメータが、一定に維持され、電力が例えば、３．９Ｗまで増加されると、基材表面におけるより高いエネルギーのために、隣接する凹部は、境界領域で実質的に重複する。より高いエネルギーは、より大きな予測断面寸法を備える、凹部を生じる。
【００６６】
金属又は他のコーティングが、以下に記載の方法に従って、加工された特徴部の表面に含まれる場合、これは予測断面寸法を、最終的な状態において所望されるものよりも大きな寸法まで増加させるために有利であり得る。いくつかの状況において、コーティングの厚さは、いくつかの凹部又は特徴部の充填を生じ、特徴部の深さ、及び他の特徴を低減することによって、表面を本質的に平坦にすることがある。この挙動は、加工される特徴部の寸法を増加させるようにレーザーパターンを調節することによって、無効にするか、ないしは別の方法で調節することができる。
【００６７】
コーティング厚さを考慮するにあたり、加工された特徴部の、初期の幅（ｗｉ）の、厚さ（ｔ）のコーティングを堆積した後の、最終的な幅（ｗｆ）に対する関係は、以下のようにして少なくとも大まかに決定することができる。球形の加工された特徴部を、円形の区分の一部とみなし、特徴部の幅は、中心角度θを形成する弦を画定し、
ｗｉ＝２（Ｒ＋ｔ）ｓｉｎ（０．５θ）、ｗｆ＝２Ｒｓｉｎ（０．５θ）
ｗｉ＝（Ｒ＋ｔ）ｗｆ／Ｒ、であり、式中、Ｒ＝最終的な加工された特徴部の半径である。
【００６８】
加工された特徴部の、初期の深さ（ｄｉ）の、厚さ（ｔ）のコーティングを堆積した後の、最終的な深さ（ｄｆ）に対する関係は、
Ｒ＝ｄｆ＋０．５ｗｆｃｏｔ（０．５θ）  Ｒ＋ｔ＝ｄｉ＋０．５ｗｉｃｏｔ（０．５θ）ｄｆ＝Ｒ−０．５（４Ｒ２−ｗｆ２）０．５
ｄｉ＝Ｒ＋ｔ−（Ｒ−ｄｆ）ｗｉ／ｗｆ＝Ｒ＋ｔ−（Ｒ−ｄｆ）（Ｒ＋ｔ）／Ｒ
例えば、１０マイクロメートル厚さのコーティングを備えた、加工された凹部の所望の最終的な幅及び半径が、それぞれ３０マイクロメートル及び２０マイクロメートルである場合、加工された凹部の初期の幅は４５マイクロメートルであるはずである。加工された特徴部の最終的な深さが６．７８マイクロメートルである場合、対応する初期深さは、１０．１７マイクロメートルである。
【００６９】
方法のいくつかの実施形態において、レーザーエネルギーは、例えば、ファイバーレーザーなどのレーザー源を使用して生成される。物品表面７００のレーザーアブレーションは、図７に示されるようなレーザーシステムを使用して実行することができる。いくつかの実施形態において、システム６００は、レーザー源６０２、レーザービームデリバリファイバー６０４、及びコントローラー６０８を含む。レーザー源６０２は、レーザーエネルギーのパルスを生成するように構成されている。可動スキャナ６０５、典型的には光学スキャナは、標的位置に対してレーザービーム６１０を位置付けるように構成されている。レーザーデリバリファイバー６０４はレーザー源６０２に光学的に接続され、レーザー源６０２により生成されるレーザーエネルギー６１０を、スキャナ６０５を通じて標的基材へと向けるように構成されている。コントローラー６０８は、パターニングソフトウェアからの出力信号、又はユーザーによるスキャナ若しくは基材の位置の直接操作に基づいて、レーザー源６０２及びスキャナ６０５を制御するように構成されている。レーザー源６０２は、レーザーエネルギーを生成するために使用される、１つ以上のレーザー源を備えてもよい。システム６００はまた、所望の焦点サイズを有する、レーザービームを生成するために、ビーム拡大器６１４などの、従来的な構成要素を備えてもよい。いくつかの実施形態において、レーザーエネルギーは、およそ５３２ｎｍ（緑色）の波長を有する。およそ４００〜４７５ｎｍ（青色）の波長、約３５５ｎｍ（近紫外線）の波長を有するレーザーエネルギー、又はおよそ１０００〜１１００ｎｍ（近赤外線）の波長を有するレーザーエネルギーなど、他の波長のレーザーエネルギー６１０も使用することができる。基材表面に形成される、凹部又は他の特徴部の形状に応じて、これらの、及び他の波長のレーザービーム６１０を使用することができる。
【００７０】
いくつかの実施形態において、レーザー源６０２によって生成されるレーザービーム６１０は任意により、従来的な光学アイソレータ６１２を備える、レーザービームデリバリファイバー６０４に光学的に接続される。レーザービームデリバリファイバー６０４は更に、レーザービームを成形及び供給するための、いずれかの従来的な光学構成要素を含んでもよい。レーザーファイバー６０４の遠位端は、レーザーエネルギー６１０を横方向に（すなわち、サイドファイアレーザー）、レーザーファイバー６０４の軸に沿って（すなわち、エンドファイアレーザー）、又は他の従来的な方法で、放出するための光学構成要素を含んでもよい。示される実現形態において、光学アイソレータ６１２がスキャナポート６２０の軸と実質的に垂直に向けられるときに、光学アイソレータ６１２の遠位端６１６から放出されるレーザービーム６１０は、ミラー６１８を介してポート６２０へと向けられてもよい。このような構成は、いくつかの状況において、光学アイソレータ６１２が、システムの他の構成要素と不注意で衝突しないように保護することができる。別の実現形態において、ビーム６１０は、ポート６２０の軸と平行に放出されてもよい。
【００７１】
コントローラー６０８を使用して調節することができる、関連レーザー源パラメータは、電力レベル設定、パルス幅設定、パルス繰り返し率設定、及び他のレーザー源設定を含む。いくつかの実施形態において、コントローラーは、スキャンパラメータ（例えば、速度、角度など）を制御するために、ネットワークを介したソフトウェアプログラムへのアクセスを含むか、又はアクセスを有する。例えば、コントローラーは、ＳＣＡＮＬＡＢ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｓｔ．Ｃｈａｒｌｅｓ，ＩＬから入手可能なＬａｓｅｒＤＥＳＫ（登録商標）ソフトウェアプログラムを含んでもよい。
【００７２】
工程５２０〜５３０を再び参照し、選択された初期間隔に従って、金属表面の少なくとも一部に沿って（例えば、横方向）、第１の一連の特徴部が形成される。一連の特徴部は、表面を固定して維持し、レーザービームの位置を変化させるか、又はその逆を行うことによって、形成され得る。典型的な状況において、一連の小さな凹部が形成される際の連続する凹部の間の距離は、スキャン速度、及びレーザーの繰り返し率に依存する。
式５：ｄ＝ｖ／ｆ＝［ｍ／ｓ］／［１／ｓ］＝［ｍ］
式中、ｖ＝スキャン速度、
ｄ＝凹部同士の間隔、
ｆ＝レーザー繰り返し率、である。
【００７３】
一連の特徴部は、凹部の線形のアレイ（図８Ａに示される）を形成することができ、アレイ内の隣接する凹部同士のピッチは、選択されるレーザービームパラメータ、特に繰り返し率及びスキャン速度によって、初期特徴部の間隔と異なる。次に、第２の一連の凹部が形成され、各凹部は、ｙ方向の既定のピッチに従って、第１の一連の凹部から離間している。第３の一連の凹部の形成が、図８Ｂに示されている。追加的な一連の特徴部の形成が、基材表面の所望の部分にわたって、第１の特徴部パターンが完成するまで反復される。
【００７４】
線形のアレイに加えて、他のパターンが形成されてもよい。凹部は、正弦曲線、螺旋、スペックル、フラクタル、及び他の多くのパターンで形成することができる。他の実現形態において、レーザービームは、非周期的に移動され、表面に対して発射される。
【００７５】
第１特徴部パターンと少なくとも部分的に重複する追加的な特徴部パターンは、典型的にはいくつかのパターンパラメータを修正することによって、工程５４０〜５６０に形成され得る。図６に例示されるレーザーパターニングプロセスは、２つの重複する特徴部パターンの形成のみを想定しているが、当業者は、任意の数の重複パターンが形成され得ることを理解するであろう。例えば、３つ、４つ、６つ、及び８つの重複する凹部のアレイ及びパターンを有する、表面の実質的な分断を形成することが可能である。本開示において好ましい状況では、各パターン形成の後、表面に対するレーザーパターンの向き（すなわち、レーザービームの移動経路の相対位置）は修正される（例えば、回転される）。
【００７６】
いくつかの実施形態において、レーザーの焦点は、標的基材の表面より下の点へと調節されてもよい。いくつかの実現形態において、焦点は、物品表面の少なくとも５０マイクロメートル下にある。他の実現形態において、焦点は、表面の約２００マイクロメートル下にある。基材の表面の下に焦点を調節することにより、形成される凹部又は他の特徴部の大きさを増大させることができる。他の実施形態において、レーザーの焦点は、物品表面に、又はその少し上に調節される。
【００７７】
ミクロスケールの特徴部のパターンの形成は、アシストガスの存在下で行うことができる。アブレーションを行うために使用される、生成されるガスの種類は、既定の加工条件によって様々であり得るが、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ２）、及び窒素（Ｎ２）、ヘリウム、二酸化炭素（ＣＯ２）のうちの１種、又はこれらのうちの少なくとも２種の混合ガスを使用することができる。本明細書において好ましい状況では、アブレーションする表面における酸素の生成を最小化するために不活性ガスが使用される。
【００７８】
別の実施形態において、加工された表面は、キャスティング、コーティング、及び／又は圧縮加工技術を含むがそれらに限定されない様々なミクロ複製法を含む、様々な方法によって形成することができる。例えば、加工された表面は、（１）第１特徴部パターンを有するツールを使用して、溶解した熱可塑性樹脂をキャスティングすること、（２）第１特徴部パターンを有するツール上に流体をコーティングし、その流体を凝固させ、生じたフィルムを除去すること、（３）熱可塑性フィルムにニップロールを通過させて第１特徴部パターンを有するツールに対して圧縮すること（すなわち、エンボス加工）、及び／又は（４）揮発性溶媒中のポリマーの溶液又は分散液を第１特徴部パターンを有するツールに接触させ、例えば、蒸発により溶媒を除去すること、の中の少なくとも１つによって形成することができる。ツールは、所望のトポグラフィーのツール材料及び特徴に部分的に依存して選択される、当業者に周知の多くの技法のうちの任意のものを用いて形成することができる。代表的な技術としては、エッチング（例、化学的エッチング、機械的エッチング、又はレーザーアブレーションなどの他のアブレーション手段、電子ビーム、又は反応性イオンエッチング、及びこれらの組み合わせ）、フォトリソグラフィー、ステレオリソグラフィー、マイクロマシニング、ローレット切り（例えば、切削ローレット切り又は酸補助型ローレット切り）、スコーリング、切削など、又はこれらの組み合わせが挙げられる。
【００７９】
加工された表面を形成するための代替的な方法としては、熱可塑性押出し、パルス状電子ビームアブレーション、硬化性液体コーティング法、及び、硬化させることもできる熱可塑性層のエンボス加工が挙げられる。加工された表面１１０を形成するための基板材料及び様々なプロセスに関する更なる情報は、例えば、ＨａｌｖｅｒｓｏｎらのＰＣＴ国際公開第２００７／０７０３１０号、及び米国特許出願公開第２００７／０１３４７８４号、及び同第２００３／０２３５６７７号（Ｈａｎｓｃｈｅｎら）、ＰＣＴ国際公開第２００４／０００５６９号（Ｇｒａｈａｍら）、米国特許第６，３８６，６９９号（Ｙｌｉｔａｌｏら）、Ｊｏｈｎｓｔｏｎらの、米国特許出願公開第２００２／０１２８５７８号、及び米国特許第６，４２０，６２２号、同第６，８６７，３４２号、同第７，２２３，３６４号、及び同第７，３０９，５１９号（Ｓｃｈｏｌｚら）に見出すことができる。
【００８０】
最後の任意の工程として、審美性を更に向上させるために、本開示の加工された表面に、美観用コーティングが塗布されてもよい。好適な美観用コーティングは、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、すず（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、プラチナ（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、及びロジウム（Ｒｈ）のうちの１種又は少なくとも２種の混合であり得る。加工された表面にコーティングが適用される場合、電気めっき、スパッタリング、蒸着、スピンコーティング、ディップコーティング、ロールツーロールコーティング等の任意の適切なコーティング法、又は任意の他の数の好適な方法によって適用されてもよい。好適な方法としては、国際公開第２００９／０４５０３６号（Ｋｉｍ）により想到されるもの、加えて、ＬｅｍｋｕｈｌらによるＡｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１７７−２２６の、Ｔｈｅ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｏｒｇａｎｏａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ（３ｄ．ｅｄ．，Ｈｅｉｎｚ  Ｇｅｒｉｓｃｈｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，１９９４）、並びに米国特許第４，１０１，３８６号、及び同第４，９４８，４７５号（Ｄｏｔｚｅｒら）に記載される、アルミニウムの電気めっき法が挙げられる。いくつかの実施形態において、一般的にこれらの方法に従って堆積される電気めっきしたアルミニウムは、歯科矯正装置、又は他の物品における加工された特徴部に加えて、又はその代わりに提供されてもよい。
【００８１】
美観用金属コーティングは、典型的には、約０．１〜５０マイクロメートルの範囲の、いくつかの実施形態においては、０．５〜１０マイクロメートルの範囲、及び更に他の実施形態においては、２〜３マイクロメートルの範囲の、厚さを有する。別の実施形態において、美観用金属コーティングは、約０．１〜０．３マイクロメートルの厚さを有する。ナノスケールの厚さを有するコーティングは、いくつかの状況において、加工された特徴部によりぴったりと合うように形成され、所望の光学的効果のより小さい分断を生じる。
【００８２】
いくつかの実現形態において、基材上の酸素又は窒素などの表面汚染物質は、美観用コーティング（例えば、貴金属）の堆積プロセスが開始される前に、洗浄プロセスによって除去される。洗浄プロセスのために、イオンスパッタリング技術が使用されてもよい。表面上の酸素は、強酸塩、又は酸そのものの溶液などの、還元剤によって除去されてもよい。ステンレススチールなどの、いくつかの不活性表面又はめっき不可能な表面は、塩酸により、酸素のない状態（活性）となる。ニッケルチタン合金などの、形状記憶合金は、例えば、フッ化水素アンモニウムなどの還元剤によって、その表面を活性化させることができる。
【００８３】
汚染物質を除去するように処理されると、上記の技術によって、加工された表面全体がめっきされ得、又は加工された表面の特定の領域が、局所用ブラシ又は小面積めっき装置によってコーティングされ得る。コーティングが、加工された表面に配置されると、これは陽極酸化されるか、不動態化されるか、又は当該技術分野において既知のバリアフィルムによって保護され得る。
【００８４】
本発明の加工された表面は、多数の歯科矯正及び口腔ケア装置において使用するのに好適である。特に有利な１つの実現形態において、歯科矯正用アーチワイヤは、１つ以上の加工された表面を含むように加工される。中央湾曲部分１０２０と、中央湾曲部分１０２０の相対する両端部へと延びる第１端部１０３０及び第２端部１０４０とを含む、代表的な水平歯科矯正アーチワイヤ１０００が、図１０に示されている。
【００８５】
アーチワイヤ１０００の断面図が図１１に例示されている。本実施形態において、図１１に示される断面形状は、アーチワイヤ１０００のその全長に沿った、典型的な断面形状である。アーチワイヤは例えば、ほぼ矩形の断面形状、円形の断面形状、又は卵型の断面形状を有するが、他の断面構成も可能であることが理解される。アーチワイヤ１０００の断面形状は、典型的には、その全長に沿って実質的に均一である。しかしながら、アーチワイヤの断面形状が、アーチワイヤの長さに沿ってある部分から次の部分まで変化するアーチワイヤなど、他の実施形態も可能である。
【００８６】
図１１に示される、アーチワイヤ１０００の代表的な断面形状の四辺、１０１２、１０１４、１０１６、１０１８は、矩形を示している。咬合面１０１４と歯肉面１０１８とは、ほぼ平坦かつ互いに平行であり、頬唇面１０１２と舌側面１０１６とは平坦かつ互いに平行である。辺１０１４と辺１０１８との間の間隔は典型的には、ブラケット、又はバッカルチューブなどの歯科矯正装置の、アーチワイヤスロット内、又は経路内に係合フィットするように選択される。咬合面及び歯肉面の識別は、アーチワイヤが、上顎又は下顎歯列弓のいずれに設置されるかによる、ということが当業者には理解される。
【００８７】
いくつかの実施形態において、４つの面全てが、加工された表面を含むように、アブレーションないしは別の方法で処理される。他の実現形態において、３つの面のみが、審美的な、加工された表面を含む。例えば、頬唇面１０１２、咬合面１０１４、及び歯肉面１０１８のみが加工された表面を含み、舌側面１０１６は処理されていなくてもよい。更に他の実現形態において、頬唇面１０１２のみが、本開示の加工された表面を含むように処理される。
【００８８】
いくつかの実施形態において、中央部分１０２０のみが、本開示の加工された表面を含む。他の実施形態において、中央部分１０２０、並びに端部１０３０、１０４０の一方又は両方が加工された表面を含む。
【００８９】
別の実施形態において、加工された表面は、歯科矯正ブラケット、バッカルチューブ、アーチワイヤスロットライナー、自己結紮式クリップ、及び他のラッチ、修復材、リプレースメント（replacement）、インレー、オンレー、ベニア、全体及び部分クラウン、ブリッジ、インプラント、インプラントアバットメント、コーピング、前方充填、後方充填、及びキャビティライナー、並びにブリッジフレームワークを含むがこれに限定されない、多くの歯科用、及び歯科矯正用構成要素上に形成することができる。
【００９０】
実施形態
１．金属を含む外面と、外面に設けられた、複数の凹部とを含み、
複数の凹部を含む面は、１４以下の合計ＣＩＥクロマ、及び散漫散乱試験により測定したときに、０°の入射角かつ７０°の視野角において少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈する、歯科矯正装置。
２．少なくとも１つの凹部の形状が、凹状である、実施形態１に記載の歯科矯正装置。
３．複数の凹部の平均深さが、少なくとも０．５マイクロメートルであり、かつ２０マイクロメートル以下である、実施形態２に記載の歯科矯正装置。
４．隣接する凹部アレイの間のピッチが、少なくとも１５マイクロメートルであり、かつ６０マイクロメートル以下である、実施形態１に記載の歯科矯正装置。
５．アレイ内の隣接する凹部の間のピッチが、少なくとも２０マイクロメートルであり、かつ４０マイクロメートル以下である、実施形態４に記載の歯科矯正装置。
６．凹部は、横方向軸及び長手方向軸を有するアレイとして配列され、横方向軸に沿った隣接する凹部の間のピッチは、長手方向軸に沿った隣接する凹部の間のピッチよりも大きい、実施形態４又は５に記載の歯科矯正装置。
７．複数の凹部の、各凹部は断面寸法を有する底部を含み、寸法は少なくとも５マイクロメートルであり、かつ６０マイクロメートル以下である、実施形態１に記載の歯科矯正装置。
８．断面寸法は直径を含み、直径は少なくとも２０マイクロメートルであり、かつ４０マイクロメートル以下である、実施形態７に記載の歯科矯正装置。
９．底部の直径はピッチよりも大きい、実施形態８に記載の歯科矯正装置。
１０．直径は少なくとも２５マイクロメートルであり、かつ３５マイクロメートル以下であり、ピッチは少なくとも２５マイクロメートルであり、かつ３５マイクロメートル以下である、実施形態８に記載の歯科矯正装置。
１１．凹部の平均深さと、底部における凹部の平均断面寸法との比率は、少なくとも１：１．５である、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載の歯科矯正装置。
１２．凹部の深さの平均と、底部における凹部の平均断面寸法との比率は、少なくとも１：２である、実施形態１〜１１のいずれか１つに記載の歯科矯正装置。
１３．複数の凹部の少なくとも２つの凹部は、規則的アレイとして配列されている、実施形態１に記載の歯科矯正装置。
１４．線形アレイ内のいずれか２つの凹部の境界領域が実質的に重複しない、実施形態１３に記載の歯科矯正装置。
１５．表面は、アレイ内のいずれか２つの凹部の間に隙間空間を含む、実施形態１４に記載の歯科矯正装置。
１６．凹部の間の隙間空間は実質的に平坦である、実施形態１５に記載の歯科矯正装置。
１７．凹部の間の隙間空間は１つ以上の突出特徴部を含む、実施形態１５に記載の歯科矯正装置。
１８．少なくとも１つの凹部が、凹部の底面に突出特徴部を含む、実施形態１３に記載の歯科矯正装置。
１９．凹部が、凹状のウェルの規則的なアレイとして配列されており、各ウェルが、少なくとも部分的に表面により画定された底部を含み、各底部は、少なくとも２０マイクロメートルであり、かつ５０マイクロメートル以下の最大寸法を含む、実施形態１の歯科矯正装置。
２０．凹部表面は、少なくとも３０の最小Ｌ＊値を呈する、
実施形態１に記載の歯科矯正装置。
２１．凹部表面は、少なくとも５０の最小Ｌ＊値を呈する、実施形態２０に記載の歯科矯正装置。
２２．凹部表面は、少なくとも６０の最小Ｌ＊値を呈する、実施形態２１に記載の歯科矯正装置。
２３．表面は少なくとも２つのアレイを含み、各アレイは複数の凹部を含み、凹部は、表面の一部にわたり不規則に配置されている、実施形態１に記載の歯科矯正装置。
２４．装置がアーチワイヤである、実施形態１〜２３のいずれか１つに記載の歯科矯正装置。
２５．装置が歯科矯正クリップを備える、実施形態１〜２４のいずれか１つに記載の歯科矯正装置。
２６．装置は、底部と、底部から外側に延びる本体とを備え、本体は細長いスロットを画定し、加工された表面は、本体の少なくとも一部の上に配置されている、実施形態１〜２５のいずれか１つに記載の歯科矯正装置。
２７．金属を含む外面を有する本体と、表面に設けられた加工された複数の特徴部とを備え、表面は、散漫散乱試験により測定したときに、１４未満の合計ＣＩＥクロマにおける少なくとも０．２の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率、０°の入射角かつ７０°の視野角における少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈する、装置。
２８．散漫散乱試験により測定したときに、表面は、少なくとも０．４の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率を呈する、実施形態２４に記載の装置。
２９．散漫散乱試験により測定したときに、表面は、少なくとも０．５の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率を呈する、実施形態２８に記載の装置。
３０．表面は、いずれの美観用コーティングもなしに、Ｌ＊最小７０／最大１５比率を呈する、実施形態１〜２９のいずれか１つに記載の装置。
３１．金属を含む外面と、表面内に画定された複数の凹部と、を含み、各凹部は表面から少なくとも０．５マイクロメートルの深さを有し、凹部の大部分が、境界領域において隣接する凹部と重複するように、凹部は重複するアレイとして配列されている、装置。
３２．複数の凹部のうちの、少なくとも１つの凹部は、少なくとも１つの他の凹部と共にユニットセルとして配列され、ユニットセル内の凹部の間のピッチは、少なくとも２０マイクロメートルであり、かつ５０マイクロメートル以下である、実施形態３１に記載の装置。
３３．ユニットセル内の隣接する凹部の間のピッチは、少なくとも２５マイクロメートルであり、かつ４０マイクロメートル以下である、実施形態３２に記載の歯科矯正装置。
３４．ユニットセル内のいずれかの隣接する凹部の間の表面の少なくとも一部は、実質的に平坦である、実施形態３２に記載の装置。
３５．重複する境界領域は、表面内の、一連の別個の突出特徴部を含む、実施形態３１に記載の装置。
３６．散漫散乱試験により測定したときに、表面は、少なくとも０．４の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率を呈する、実施形態１〜３５のいずれか一項に記載の装置。
３７．散漫散乱試験により測定したときに、表面は、少なくとも０．６の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率を呈する、実施形態１〜３６のいずれか一項に記載の装置。
３８．表面は、散漫散乱試験により測定したときに、７０°の視野角において少なくとも５０の最小Ｌ＊値を呈する、実施形態２６に記載の装置。
３９．少なくとも１つの凹部が、約１０マイクロメートルの深さを含む、実施形態１〜３８のいずれか１つに記載の装置。
４０．物品の審美的外観を改善するための方法であって、外面を有し、外面が金属を含む物品を準備することと、散漫散乱試験により測定したときに、表面が、少なくとも０．２の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率を呈するように、表面の少なくとも一部をアブレーションして表面上に複数の特徴部を形成することと、を含む、方法。
４１．複数の特徴部が表面内に複数の凹部を含む、実施形態４０に記載の方法。
４２．凹部の少なくともいくつかが重複して、突出特徴部を形成する、実施形態４０に記載の方法。
４３．凹部が、表面に規則的に配列されている、実施形態１〜４２のいずれか１つに記載の方法。
４４．隣接する凹部の間の表面の領域は、突出特徴部を含む、実施形態４３に記載の方法。
４５．表面の少なくとも一部をアブレーションすることは、凹部の第１パターンを形成することを含み、第１パターンは、アレイの隣接する凹部の間に、少なくとも１０マイクロメートルであり、かつ１００マイクロメートル以下のピッチを有する、実施形態１〜４４のいずれかの方法。
４６．第１パターンは、パターンの隣接する凹部の間に、少なくとも２０マイクロメートルであり、かつ６０マイクロメートル以下のピッチを含む、実施形態４５に記載の方法。
４７．凹部は、横方向軸及び長手方向軸を有するアレイとして配列され、横方向軸に沿った隣接する凹部の間のピッチは、長手方向軸に沿った隣接する凹部の間のピッチよりも大きい、実施形態４５に記載の方法。
４８．凹部の第１パターンは、グリッドアレイとして配列され、グリッドは隣接する凹部の間の垂直及び水平方向の間隔を有し、水平方向の間隔は、垂直方向の間隔とは異なる、実施形態４４に記載の方法。
４９．水平方向の間隔は、垂直方向の間隔よりも大きい、実施形態４７又は４８に記載の方法。
５０．表面の一部をアブレーションすることは更に、第２パターンに従って一連の凹部を形成することを更に含み、第２パターンは、第１パターンと実質的に同様である、実施形態１〜４９のいずれか１つに記載の方法。
５１．表面をアブレーションすることは、表面を、レーザービームに周期的に暴露することを含む、実施形態１〜５０のいずれか１つに記載の方法。
５２．レーザービームは、０．１〜５００ｎｓのパルス持続時間を有し、表面に周期的に作用する、実施形態５１に記載の方法。
５３．表面をアブレーションすることは、表面に対するレーザーの焦点を選択することを含み、焦点は、物品の表面より上又は下である、実施形態５１に記載の方法。
５４．焦点は、物品の表面よりも少なくとも１００マイクロメートル下にある、実施形態５３に記載の方法。
５５．焦点は、表面よりも約２００マイクロメートル下にある、実施形態５４に記載の方法。
５６．物品は歯科矯正アーチワイヤである、実施形態１〜５５のいずれか１つに記載の方法。
５７．物品を準備することは、アーチワイヤをスプールから巻き出すことを含む、実施形態５６に記載の方法。
５８．物品は、アーチワイヤを受容するための、少なくとも１つの凹部を有するクリップである、実施形態１〜５７のいずれか１つに記載の方法。
５９．特徴部は、別個の凹部、及び細長い突出部を含み、突出部は、別個の凹部の間で不規則的に配列されている、実施形態１〜５８のいずれか１つに記載の方法。
６０．別個の凹部は、凹レンズ状の構造を含み、凹部は、
レンズの頂部付近に別個の突出特徴部を含む、実施形態５９に記載の方法。
６１．表面をアブレーションすることは、表面の少なくとも一部にわたり、第１アレイとして、特徴部の第１パターンを形成することと、第１パターンの少なくとも２つの凹部の形状寸法が変更されるように、第１パターンの一部を分断することと、を含む、実施形態１〜６０のいずれか１つに記載の方法。
６２．第１パターンの一部を分断することは、第２アレイに特徴部の第２パターンを形成することを含み、特徴部の第２パターンは、第１パターンからオフセットされ、第２アレイの特徴部が、第１アレイの特徴部と少なくとも部分的に重複する、実施形態６１に記載の方法。
６３．表面をアブレーションすることは、表面を第１パターンの向きでレーザーエネルギーに周期的に暴露することと、第２パターンの向きを規定するように、表面に対するレーザーの移動経路を修正することと、表面を第２パターンの向きでレーザーエネルギーに周期的に暴露することと、を含む、実施形態６１に記載の方法。
６４．第２の向きは、第１の向きに対して垂直である、実施形態６３に記載の方法。
６５．第２の向きは、第１の向きからの角回転を示し、角回転は斜角を含む、実施形態６３に記載の方法。
６６．表面のアブレーションは、不活性ガスの存在下で行われる、実施形態１〜６５のいずれか１つに記載の方法。
６７．金属は、ステンレススチール、アルミニウム、チタン、βチタン、ニッケルチタン、及びこれらの合金のうちの少なくとも１つを含む、実施形態１〜６６のいずれか１つに記載の方法。
６８．表面は、散漫散乱試験により測定したときに、少なくとも０．２の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率、及び０°の入射角かつ７０°の視野角において少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈する、実施形態１〜６７のいずれか１つに記載の方法。
６９．表面は、散漫散乱試験により測定したときに、少なくとも０．４の拡散Ｌ＊最小７０／最大１５比率を呈する、実施形態１〜６８のいずれか一項に記載の方法。
７０．表面は、いずれの美観用金属もポリマーコーティングもなしに、拡散Ｌ＊値最小７０／最大１５比率を呈する、実施形態６８又は６９に記載の方法。
７１．表面は、１４以下の合計ＣＩＥクロマ、及び散漫散乱試験により測定したときに、０°の入射角かつ７０°の視野角において少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈する、実施形態７０に記載の方法。
７２．表面は、１４以下の合計ＣＩＥクロマ、及び散漫散乱試験により測定したときに、０°の入射角かつ７０°の視野角において少なくとも５０の最小Ｌ＊値を呈する、実施形態７１に記載の歯科矯正装置。
７３．金属を含む外面と、外面に電気めっきした金属コーティングと、を備え、コーティングした表面は、１４以下の合計ＣＩＥクロマ、及び散漫散乱試験により測定したときに、０°の入射角かつ７０°の視野角において少なくとも２０の最小Ｌ＊値を呈する、歯科矯正装置。
７４．装置は歯科矯正アーチワイヤである、実施形態７３に記載の歯科矯正用装置。
７５．電気めっきした金属コーティングは、アルミニウム及びロジウムのうちの少なくとも一方を含む、実施形態７３又は７４に記載の歯科矯正装置。
【００９１】
本開示の利点は、以下の実施例によって更に例示されるが、これらの実施例において列挙された特定の材料及びその量は、他の諸条件及び詳細と同様に本発明を過度に制限するものと解釈されるべきではない。特に指示がない限り、全ての部及び百分率は重量基準である。
【００９２】
実施例
以下により詳細に記載されるように、様々な金属基材はレーザーアブレーションプロセスにかけられ、レーザーにより処理された基材は典型的な金属表面とは対照的に、一般的には白色の、光沢のない外観を呈した。いずれかの特定の理論に拘束されることなく、これらの望ましい光学的効果は、レーザーアブレーションプロセスにおいて形成される、表面の質感の結果である。特に、非平坦化表面は、入射光のより少ない鏡面反射、及びより多い散漫散乱を生じ、典型的な金属表面により一般的に観察される「光沢」が大幅に減少し、表面は、より広範な視野角において、明らかにより白い。
【００９３】
サンプル調製
レーザー設定
１０６１ｎｍの波長で動作する４０Ｗパルスファイバーレーザー（ＳＰＩ  Ｌａｓｅｒｓ，Ｓｏｕｔｈａｍｐｔｏｎ（ＵＫ）から入手可能、部品番号ＳＰ−４０Ｐ−０５０８−００１）で実験が行われ、ビーム品質係数（Ｍ２）は、約３．１５であった。このレーザーは、ビームデリバリファイバーの端部に載置されたファラデー光学アイソレータで背面反射から保護された。出力、パルス持続時間、及び反復率などのパラメータは変動可能であった。表１は、４０Ｗのパルスファイバーレーザーにおける、事前に構成された電気パルス持続時間を示している。電気パルス持続時間は、レーザーの実際の光学パルスと実質的に同様であるべきである。
【表１】
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【００９４】
レーザービームは、１００ｍｍテレセントリックｆ−θ合焦レンズを備える、市販の２Ｄガルバノレーザースキャナヘッド（ＳｃａｎＬａｂ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．，Ｎａｐｅｒｖｉｌｌｅ，ＩＬから入手可能な、ｈｕｒｒｙＳＣＡＮ（登録商標）２０）に向けられた。以下に更に記載されるレーザーパターニングプロセスにおいて、Ｘ、Ｙ、及びＺ方向での位置付けを可能にするため、スキャナが、３Ｄガントリシステム（Ａｅｒｏｔｅｃｈ，Ｉｎｃ．，Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ，ＰＡから入手可能）に取り付けられた。局所的にくずがある、作業領域の汚染を最小化するために、排気システム（Ｆｕｍｅｘ，Ｉｎｃ．，Ｋｅｎｎｅｓａｗ，ＧＡから入手可能なＦＡ−２）が使用された。いくつかの場合において、レーザーパターン表面の酸化を防止するため（特に、高いレーザー出力において）、かつ局所的なくずが作業領域に入るのを防ぐために、圧縮窒素の局部アシストガス（約１４０Ｌ／分の体積流量）が使用された。
【００９５】
ビームは、７倍ビームエキスパンダによって拡大され、ビーム直径は、スキャナに入る前に、およそ１．１ｍｍからおよそ７．７ｍｍに拡大された。処理された基材の画像は、高倍率及び顕微鏡測定が実現可能な、顕微鏡（Ｋｅｙｅｎｃｅ  Ｃｏｒｐ．，Ｉｔａｓｃａ，ＩＬから入手可能な、ＶＨＸ−２０００）によって記録された。ファイバーレーザーシステムのブロック図が図７に示される。
【００９６】
基材
３０４及び３１６ステンレススチール（Ｘｙｌｅｍ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．，Ｃｈａｎｈａｓｓｅｎ，ＭＮから入手可能な「３０４ＳＳ」、及び「３１６ＳＳ」）又はニチノール（「ＮｉＴｉ」、Ｎｉｔｉｎｏｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ＆Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，Ｆｒｅｍｏｎｔ，ＣＡ）の矩形の金属シムストッククーポン（約０．３３〜０．３９ｍｍ×約１２．７×約５０．８ｍｍ）が、レーザーパターニングの実験において基材として使用された。基材はレーザーパターニングの前に、磁気チャックを介してプロセス用プラットフォームへとクランプされた。クーポンの小さな正方形部分（約１０ｍｍ×１０ｍｍ）が、以下に概説されるパラメータに従ってパターニングされた。パターニング後、基材は、超音波酸浴槽内で清浄化された。
【００９７】
レーザーパターニングパラメータ
Ｉ．単一パスパターニング
実施例Ｓ１、Ｓ３〜Ｓ７、Ｓ１０、及びＳ１２は、ＮｉＴｉ又は３０４ＳＳクーポンを基材として利用した。基材は、パターンを加工するために、ＬａｓｅｒＤＥＳＫソフトウェア（ＳｃａｎＬａｂ  ＡＧ）を使用して、一連のほぼ平行な「ライン」で、レーザーパターニングされた。各「ライン」は、パターニングした表面上の、線形の一連の凹状特徴部として構成されている。物品表面上で横方向に延びるこのような「ライン」の図が図８Ａに示されている。パターニング中、所与の「ライン」内の隣接する特徴部の間の間隔は、スキャン速度及びレーザーの繰り返し率の両方の関数であった。レーザービームのスキャン速度と、繰り返し率と、隣接する特徴部間の間隔との関係は式５に示され、式中、ｖはスキャン速度であり、ｄは特徴部間の間隔であり、ｆはレーザー繰り返し率である。
式５：ｄ＝ｖ／ｆ＝［ｍ／ｓ］／［１／ｓ］＝［ｍ］
【００９８】
特徴部の大きさは、合焦光学系（ｆ−θレンズ）に入るビームの直径、ビームの品質係数、及びパルスエネルギー（レーザー出力）に依存する。したがって、特徴部の大きさは、容易に変更することができる。図８Ａは、１ｍ／ｓラインスキャン速度、３０ｋＨｚの繰り返し率、及び０の波形（約２５０ｎｍのパルス持続時間）で、２．２５Ｗで、４０Ｗファイバーレーザーを使用して形成された、単一ラインの（すなわち、一連の）凹部でパターニングされた、３０４ＳＳ表面の１０００倍画像を示している。実験により判定された特徴部の大きさから、パターニングされた表面の光学的特徴に対するその効果について、特徴部間の様々な間隔が評価された。
【００９９】
初期の観察により、一定のパラメータにおいて、単一パスパターニングは、所望の広範な視野角において、表面が十分に白くない、サンプル基材をもたらすことが示された。これは、いくつかの用途において、更なるパターニング及び特徴部の分断が望ましい可能性があることを示している。
【０１００】
ＩＩ．ツーパスパターニング
以下のように、実施例Ｓ２、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１１、及びＳ１３の３０４ＳＳ及びＮｉＴｉクーポンにツーパスパターンが形成された。各実施例の基材の約１０ｍｍ×１０ｍｍ部分が、一連の平行なラインとしてパターニングされ、レーザーパターンが９０°回転され、パターニングプロセスが、同じ約１０ｍｍ×１０ｍｍ部分の上に繰り返された。図９は、ツーパスパターニングのシーケンスを例示しており、パスの間でレーザーパターンが９０°回転している（基材の加工された部分のみが例示されている）。第１特徴部パターン９１０の初期「ライン」９２０は、回転前に、物品表面９００の長手方向に延びている。パターンが９０°回転され、レーザービームの移動経路が変更され、第２パターン９３０の一連の「ライン」９４０が、横方向に伸びている。
【０１０１】
一般的に、間隔の比率が選択され、対応する特徴部間の間隔が、所望のピッチ、及びレーザーの繰り返し率をかけることによって達成されるスキャン速度（式５に示される）に従い、計算された。１．１の間隔の比率、及び３０μｍのピッチが、以下に示される計算において使用された。
式５：ｄ＝１．１×３０［μｍ］＝３３［μｍ／ｐｕｌｓｅ］→ｖ＝３３［μｍ／ｐｕｌｓｅ］×３０，０００［ｐｕｌｓｅ／ｓｅｃ］＝０．９９［ｍ／ｓ］
【０１０２】
ツーパスレーザーパターニングの概要が表２に示されている。
【表２】
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【０１０３】
スキャナを制御するために使用されるＬａｓｅｒＤＥＳＫソフトウェアは、スキャン速度、ピッチ、レーザー遅延、及びスキャンの間のジャンプ速度などの関連するパラメータを含み、可変入力としてピッチ及び生じるスキャン速度を有する。特徴部の大きさ（例えば、直径、ＥＣＤ、及び深さ）は、レーザーの入力によって変更することができる。いくつかの実施形態において、隣接する特徴部が密集し、顕著な干渉（すなわち、重複する特徴部の境界領域）が示され、有効特徴部直径、又はＥＣＤが小さくなる。
【０１０４】
表３は、実験中に試験されるサンプルＳ１〜Ｓ２１の概要を示している。全てのパターニングしたサンプルは１．１：１の間隔比を含む。第１パターンのｘ方向におけるピッチは、表３で最初に記録されている。
【表３】
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【０１０５】
表面コーティング
実施例Ｓ８〜Ｓ１７において、パターニングされた基材は、光学品質及び他の品質を更に向上させるために、更に金属コーティングプロセスにかけられた（超音波洗浄の後）。電子ビーム／熱蒸発器（Ｋ．Ｊ．Ｌｅｓｋｅｒ  Ｃｏ．，Ｊｅｆｆｅｒｓｏｎ  Ｈｉｌｌｓ，ＰＡ）を使用して、アルミニウム（Ａｌ）コーティング（約７５ｎｍ又は約１５０ｎｍ厚さ）が、選択されたパターニングされた基材（Ｓ１０〜Ｓ１７）に適用された。アルミニウムは、およそ３×１０−５Ｔｏｒｒのチャンバ圧力で、外部ガスの不在下で、毎秒１５オングストロームの割合で堆積された。ＬｅｍｋｕｈｌらによるＡｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１７７，２０４〜２１１の、Ｔｈｅ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｏｒｇａｎｏａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｓ（３ｄ．ｅｄ．，Ｈｅｉｎｚ  Ｇｅｒｉｓｃｈｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，１９９４）、並びに米国特許第４，１０１，３８６号、及び同第４，９４８，４７５号（Ｄｏｔｚｅｒら）に概略が記載される、電気めっき方法を使用して、アルミニウム（ＡＬ）コーティング（約５〜２０μｍ厚さ）が、パターニングされていない基材（Ｓ１９〜Ｓ２１）に適用された。ロジウム（Ｒｈ）コーティング（約０．４〜２．０μｍ厚さ）がまた、従来的な電気めっきにより適用された（Ｐｒｏｄｉｇｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈ．，Ｓａｎｔａ  Ｃｌａｒａ，ＣＡ）。
【０１０６】
光学測定
光沢測定
本明細書で使用するとき、光沢とは、表面が正反射方向に可視光を反射する能力である。Ｎｏｖｏ−Ｃｕｒｖｅ  Ｇｌｏｓｓ  Ｍｅｔｅｒ  （Ｒｈｏｐｏｉｎｔ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｅａｓｔ  Ｓｕｓｓｅｘ，ＵＫ）を使用して、６０°の入射角において、光沢測定が行われ、標準的な試験方法に従った（ＡＳＴＭ  Ｄ５２３、ＩＳＯ  ２８１３、ＤＩＮ  ６７５３０、及びＪＩＳ  Ｚ  ８７４１）。報告された結果は、所定のサンプルに関する２つの測定値の平均であり、サンプルは、測定間で９０°回転させた。
【０１０７】
散漫散乱試験
色双方向散乱分布関数（Color bidirectional scattering distribution function）（ＢＲＤＦ）の測定値は、以下の設定を使用して、ＩＳ−ＳＡ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｐｈｅｒｅ（Ｒａｄｉａｎｔ  Ｖｉｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｒｅｄｍｏｎｄ，ＷＡから入手可能）により得られた。入射角：０°、ビニング：１×１、カラー：ＸＹＺカラー、ＮＤフィルタ：１００％、開口部：（Ｓ１〜Ｓ１８は６ｍｍ、Ｓ１９〜Ｓ２１は１０ｍｍ）、ビームサイズ：最小設定、ホールフィル（Hole fill）：オン、暗露光補正（Force Dark Exposure）：オン、露出設定：ブライトスポット、彩度：７５％、データエクスポート解像度：２°。サンプルは開口部に固定された。
【０１０８】
全ての場合において、０°の入射角において、正反射性の光が排除された状態で、各サンプルのＢＲＤＦが測定された。色の測定は、Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ  Ｌ＊ａ＊ｂ＊スコアリングシステムに基づいて行われた。０°入射光ＢＲＤＦの垂直方向及び水平方向断面に沿って、ＣＩＥ  Ｌ＊及び合計ＣＩＥクロマが計算された。合計ＣＩＥクロマは、合計ＣＩＥ  ａ＊及び合計ＣＩＥ  ｂ＊の二乗平均根と等しく、色空間におけるＬ＊軸からの距離である。これは、色の彩度を表す。ゼロのクロマは無色である。完璧なランバート反射板は、全ての入射角及び散乱（すなわち、視野）角に関して、１／πと等しいＢＲＤＦを有する、基準白色となるように選択された。エクスポートされたデータから、視野角の関数として、最小及び最大ＣＩＥ  Ｌ＊もまた計算された。ＣＩＥ  Ｌ＊は、方位角と関連して変化し得る。最小及び最大ＣＩＥ  Ｌ＊は、所与の各視野角において、全ての方位角に関して適宜計算された。測定されるＣＩＥ  Ｌ＊は、特定の視野角のみに関するものであるため、１００超である可能性もあることに留意されたい。散乱パターンの非対称性により、合計積算値ではなく、視野角の関数として、最小及び最大ＣＩＥ  Ｌ＊を見ることが有益であった。
【０１０９】
共焦点走査型レーザー顕微鏡法（ＣＳＬＭ）
代表的なサンプルは、共焦点走査型レーザー顕微鏡法（５０倍対物レンズ）を使用して、特徴を明らかにした。Ｋｅｙｅｎｃｅ  ＶＫ−９７１０（Ｋｅｙｅｎｃｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｔａｓｃａ，ＩＬから利用可能である）は、以下の設定で、サンプルＳ１〜Ｓ１７に関して使用された。リアルピーク検出（ＲＰＤ）：オン、モード：表面プロファイル、領域：平坦、品質：超精密、対物レンズ５０倍及び１５０倍、光学ゾーン：１．０倍、タイリング：２×２。サンプルＳ１９〜Ｓ２１に関し、同じ設定で、ＫｅｙｅｎｃｅＶＫ−Ｘ２００が使用された。各サンプルに関して２つの高さプロファイルが得られた。可能な限り、視野は、トポグラフィーの良好なサンプリングを生じるように選択された。傾斜分析は、表面高さプロファイルに対して適用された。傾斜分布を計算するため、ＭＡＴＬＡＢソフトウェア（ＭａｔｈＷｏｒｋｓ，Ｎａｔｉｃｋ，ＭＡ）が使用された。
【０１１０】
平均ｘ傾斜及びｙ傾斜は、各ピクセルを中心として１．６５マイクロメートルの間隔で評価した。勾配の大きさは、ｘ及びｙ傾斜データから判定され、各ピクセルを中心とした、１．６５μｍ×１．６５μｍの四角形内で評価された。勾配の大きさの分布、加えて、ｘ傾斜及びｙ傾斜分布は、０．５°のビンサイズ内で生成された。
【０１１１】
結果
表４は、サンプルＳ１〜Ｓ２１に関し、合計ＣＩＥクロマ、加えて、それぞれ入射角０°における、７０°の散乱角度の最小Ｌ＊（Ｌ最小７０）、並びに７０°の散乱角度における最小Ｌ＊の１５°の散乱角における最大Ｌ＊に対する比率（Ｌ最小７０／Ｌ最大１５）を示している。
【表４】
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【０１１２】
表５は、サンプルＳ１〜Ｓ１７、及びＳ１９〜Ｓ２１に関し、二乗平均根表面粗さ（Ｒｑ）、ｘ傾斜分布及びｙ傾斜分布の半値全幅（ＦＷＨＭ）間の最小値、並びに最頻値及び平均値として傾斜の勾配の大きさ（Δｘ＝１．５波長）を示している。
【表５】
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【０１１３】
表６は、サンプルＳ１〜Ｓ９及びＳ１２〜Ｓ１８の光沢測定を示している。
【表６】
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【０１１４】
レーザーパターニングした歯科矯正アーチワイヤ
レーザーパターニングした３０４ＳＳ及びＮｉＴｉ歯科矯正アーチワイヤプロトタイプが、以下のように調製された。同様の長さの真っ直ぐで矩形のワイヤ（３０４ＳＳ、又はＮｉＴｉ、０．４６ｍｍ×０．６４ｍｍ×約１８０〜２５０ｍｍ）が一緒にまとめられ、平坦な基材に取り付けられ、隣接するワイヤの側壁が接触するようにする。矩形のワイヤは、各ワイヤに関してパターニングされる各表面が、レーザービームの焦点位置に対して同じ高さとなるように向けられる（換言すると、パターニングされる、まとめた矩形のワイヤの表面の集合が、実質的に平坦であった）。ワイヤをまとめたアセンブリの表面の約１０ｍｍ×１０ｍｍの部分が、２パス、３０μｍピッチ、及び３．２５Ｗ（パスの間にパターンを９０°回転させる）で、上記と同様の方法でレーザーパターニングされた。ワイヤをまとめたアセンブリはその後動かされ（並進）、レーザーパターニングは、隣接する約１０ｍｍ×１０ｍｍパターンが約４０μｍ重複するようにして、隣接するパターニングされていない領域にわたって繰り返された。矩形のアーチワイヤの追加的な表面が、単純に、平坦な基材からワイヤを除去し、ワイヤを９０°回転させて新しい表面を暴露し、ワイヤを再びまとめ、まとめたワイヤを平坦な基材に再取り付けし、パターニングを繰り返すことによって、パターニングされた。パターニングした矩形の３０４ＳＳワイヤは、歯科矯正アーチワイヤに好適なアーチ形状へと、手で成形された。パターニングした矩形のＮｉＴｉワイヤは、従来的な方法を使用して、高温でアーチ形状に固定された形状であってもよい。最後に、３６０°完全にパターニングした、ＮｉＴｉの丸いワイヤ（０．４６ｍｍ）は、ＮｉＴｉ矩形ワイヤに関して記載されたのと同様の方法で、ただしワイヤは、新しいパターニングされていない表面を暴露するために約１２０°回転させ（かつパターニングを繰り返し）て、調製された。
【０１１５】
本明細書に引用される特許、特許文献、及び刊行物の完全な開示内容は、それぞれが個々に組み込まれたのと同様に、それら全体が参照により援用される。本発明の範囲及び趣旨を逸脱することなく、本発明の様々な修正及び改変が当業者には明らかとなるであろう。本発明は、本明細書に記載された例示的な実施形態及び実施例によって過度に限定されることを意図するものではなく、そのような実施例及び実施形態は、例としてのみ提示されるものであり、本発明の範囲は、以下のように本明細書に記載される、請求項によってのみ限定されることを意図するものである点を理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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