JP2001522060A

JP2001522060A - 不活性領域を変更したキューブコーナー製品およびその製法

Info

Publication number: JP2001522060A
Application number: JP2000519317A
Authority: JP
Inventors: エル．ジョンソン，ノーバート; ジェイ．ズチェフ，セオドア; ディー．オレンスティーン，ブルース
Original assignee: ミネソタマイニングアンドマニュファクチャリングカンパニー
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 2001-11-13
Also published as: US5940212A; KR100500217B1; AU6788698A; KR20010031581A; EP1027621A1; CA2307670A1; WO1999023516A1

Abstract

(57)【要約】反射製品は、頂点または他の先端で収束する少なくとも３つの鏡面反射面を各々有する幾何学的構造を備える構造化表面を有する。該製品には、前記先端間に位置する複数のスポットがマークされ、該スポットは、前記鏡面反射面とは異なる反射率特性を有する。前記幾何学的構造は、キューブコーナー素子を具備することができる。前記スポットは、拡散反射することができ、前記構造化表面上に均一に分布させるか、または特定のパターンを画定するように分布させることができる。前記製品は、第１照明幾何形状に複数の第１活性領域を備え、前記スポットは、前記第１活性領域を避けるようなサイズおよび配置にすることができる。前記製品は、前記第１活性領域に隣接する第１不活性領域を有し、各々のスポットは１つの不活性領域の大部分を覆うことができる。あるいは、前記スポットの少なくともいくつかは、個々の不活性領域内において中心を外して配置すると、選択した照明幾何形状においてのみ再帰反射光中で見え、それにより指向性画像を形成するようにできる。こうしたマーク済みキューブコーナー製品の製造に関して、様々な方法をさらに開示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】技術分野本発明は、一般に反射製品に関する。本発明は、微細複製技術を用いて製造さ
れる再帰反射シートに特に適用される。

【０００２】背景技術本明細書で使用する「再帰反射」とは、光線の入射方向に平行ではないかまた
は殆ど平行ではない方向に光線を反射して、光源またはその直近に返すという属
性を意味する。

【０００３】公知の２種類の再帰反射シートは、微小球ベースのシートおよびキューブコー
ナーシートである。微小球ベースのシートは、「ビード付き」シートと呼ばれる
こともあり、結合剤層内に一般に少なくとも部分的に埋め込まれるとともに、入
射光を再帰反射するために、関連する鏡面反射または拡散反射材料（たとえば、
顔料粒子、金属フレーク、蒸気塗膜）を有する多数の微小球を使用する。具体的
な例は、米国特許第３，１９０，１７８号（ＭｃＫｅｎｚｉｅ）、第４，０２５
，１５９号（ＭｃＧｒａｔｈ）および第５，０６６，０９８号（Ｋｕｌｔ）に記
載されている。微小球ベースのシートは、ビード付き再帰反射器の対称的な幾何
形状により、シート表面に垂直な軸周囲の回転に関して方向の点で比較的均一な
光反射を示す。しかし、一般に、こうしたシートの再帰反射効率は、キューブコ
ーナーシートに比べて低い。

【０００４】米国特許第４，７０８，９２０号（Ｏｒｅｎｓｔｅｅｎ等）には、特定角度の
レーザ照射によりシートに軸線上の一連のマークが形成され、各々のマークがマ
イクロレンズの後方に位置する変更ビード付きシートが開示されている。したが
って、シートは、軸線方向の表示から成るとともに、再帰反射光内において、選
択した観察円錐でのみ見える指向性のハーフトーン画像を支持する。こうした指
向性画像は、自動車のナンバープレート用の対反射防止手段として広く使用され
る。

【０００５】キューブコーナー再帰反射シートは、実質的に平らな表面を一般に有する本体
部分と、複数のキューブコーナー素子を備える構造化裏面とを備える。各々のキ
ューブコーナー素子は、キューブの頂点で交差するか、またはキューブの頂点が
切頭状の場合は一番上の部分で収束するほぼ相互に垂直な３つの光学面を備える
。様々なキューブコーナー構造の例としては、米国特許第１，５９１，５７２号
（Ｓｔｉｍｓｏｎ）、第４，５８８，２５８号（Ｈｏｏｐｍａｎ）、第４，７７
５，２１９号（Ａｐｐｌｅｄｏｒｎ等）、第５，１３８，４８８号（Ｓｚｃｚｅ
ｃｈ）、第５，４５０，２３５号（Ｓｍｉｔｈ等）および第５，５５７，８３６
号（Ｓｍｉｔｈ等）が挙げられる。構造化表面を鏡面反射コーティングで処理し
て、高入射角における性能を改善することは公知である。隔離された封止セルを
形成する閉鎖多角形の規則的なパターンで構造化表面に封止層を添着して、個々
のキューブコーナーの汚れを防止することも公知である。セルを形成するために
使用する熱および圧力は、多角形の境界に沿って位置するキューブコーナー素子
を破壊するかまたは変形させる。

【０００６】キューブコーナーシートは、ビード付きシートよりもはるかに高度の再帰反射
率を一般に有し、再帰反射率は、１平方メートル当たりのルクス当たりのカンデ
ラの単位で表される。したがって、キューブコーナーシートは、再帰反射光の中
でビード付きシートよりも一般に明るく見える。しかし、特定のグラフィックス
用途では、高度の再帰反射率だけではなく、高度の日中「白色度」が必要である
。物体の白色度は、物体に関する第２の三刺激値座標（Ｘ、Ｙ、Ｚ）について記
述されることがあり、したがって「キャップ−Ｙ」と呼ばれる。キャップ−Ｙ目
盛は、完全に黒色の物体に対する０から完全に白色の物体に対する１００までの
範囲である。物体の白色度は、０から１までの「輝度率」に関して記述されるこ
ともある。キューブコーナーシートの日中白色度が増加し、しかも再帰反射率が
実質的に低下しなければ、こうしたシートは、グラフィックス用途にはるかに広
範な用途を見出すことができる。アルミニウムまたはその他の金属蒸気塗膜が構
造化表面に添着されたキューブコーナーシートは、多少グレーがかった外観を呈
する傾向があり、白色度の増加の利益が特にある。

【０００７】現在ビード付きシートに形成されているような指向性画像をキューブコーナー
シートに組み込むことも望ましいが、従来のキューブコーナーシートは、レンズ
またはマイクロレンズ型の構造を含まない。

【０００８】キューブコーナーシートは、一般に、シートの所望の構造化表面の逆または補
完部分である成形構造化表面を有する精密な雌型を使用して成形されるポリマー
材料から成る。精密な雌型を得るには、２通りの方法がある。標準的な方法は、
直接機械加工可能な支持体、個々のピンまたは１つもしくは複数の薄板などの支
持体に顕微鏡的な傾斜面を精密機械加工することを含む非常に高価かつ時間のか
かる工程により「種型」を製造することで始まる。たとえば米国特許第４，４７
８，７６９号（Ｐｒｉｃｏｎｅ等）参照。第２の方法は、所望の構造化表面を有
するサンプルが狂いのない状態で手に入る場合にのみ可能であり、複製を製造す
る「種」としてこうしたサンプル自体を使用し、種型を製造する高価な手順を回
避する方法である。

【０００９】キューブコーナーシートは、何らかの方法で、好ましくは実質的に再帰反射性
能を低下しないようにマークして、不当な模倣者が、種型の製造に要する工具類
および機械加工に投資せずにシートの構造化表面を複製するのを妨げることが望
ましい。

【００１０】発明の開示本明細書では、構造化表面を有する反射製品であって、少なくとも１つの幾何
学的構造を備え、各々の構造が、個々の幾何学的構造の先端で収束する少なくと
も３つの鏡面反射面を有する製品を開示する。こうした製品は、鏡面反射面とは
異なる屈折率特性を有する複数のスポットが各々の先端から離間配置されている
。一実施態様では、鏡面反射面は１つのキューブコーナー素子を備える。スポッ
トは、製品の白色度を強化するために拡散反射することが好ましく、構造化表面
上に均一に分布させる、または特定のパターンを画定するように分布させること
ができる。

【００１１】一実施態様では、製品は、第１の照明幾何形状に複数の第１活性領域を有し、
スポットは、第１活性領域を回避するサイズおよび配置の第１スポット群を含む
。製品は、第１活性領域に隣接して第１不活性領域を有することができ、第１群
の各々のスポットは、１つの不活性領域の大部分を覆うことができる。あるいは
、少なくともいくつかのスポットは、関連する第１不活性領域内の中心から外し
て配置すると、選択した照明幾何形状においてのみ再帰反射光内で見ることがで
きる。

【００１２】マーク付きキューブコーナー製品の製造方法を開示する。この方法は、第１照
明幾何形状に関連する複数の第１活性領域と第１不活性領域とを有する構造化表
面を有する製品を提供することを含む。この方法は、第１活性領域よりも第１不
活性領域に多く重なるように配置された限定領域の構造化表面をマークすること
をさらに含む。マーキングステップは、１つまたは複数の第１不活性領域に限定
されるスポットで、構造化表面を選択的に変更することを含むことができる。製
品は、成形型に必要に応じてマークした後、公知の微細複製技術を用いて、多数
のマーク済みキューブコーナー、たとえばキューブコーナーシートなどをマーク
済み成形型から成形できるような成形型を構成することができる。あるいは、製
品は、キューブコーナーシートを構成することができる。

【００１３】例示的実施態様の詳細な説明図１は、再帰反射シート層の構造化裏面２をその表面を通して見た拡大平面図
を示す。平行な溝４、６、８の３つの集合は、構造化表面２内に形成され、各々
頂点１０ａ、１２ａで収束する３つの面を各々有する幾何学的構造１０および１
２を画定する。頂点１０ａ、１２ａは、構造１０、１２の最後部の先端であり、
溝４、６、８の「底部」または「頂部」（対向する溝側面が交差する場合、最前
部）は、構造１０、１２の三角形の基部を画定する。構造１０の面は、溝の側面
４ａ、６ａ、８ａを備え、構造１２の面は、溝の側面４ｂ、６ｂ、８ｂを備える
。図示を容易にするため、溝４、６、８のいくつかの側面のみを図１に示す。

【００１４】溝の集合は、約６０°の開先角度で互いに交差する。図示の幾何学的構造１０
、１２はキューブコーナー素子であり、これは、各構造の３つの側面が互いにほ
ぼ垂直であることを意味する。キューブコーナー素子の面は実質的に平滑であり
、高度の鏡面反射性および小さいかまたは無視できる程度の拡散反射性を特徴と
する。必要なら、頂点１０ａ、１２ａのいくつかまたはすべてを切頭状にすると
、構造化表面を部分的に透過性にすることができる。その場合、幾何学的構造の
面はこうした構造の先端でさらに収束し、その先端は切頭状頂点になる。

【００１５】図１には、様々な照明幾何形状を表すために、角度を画定できる基準として、
想像上の基準マーク１４をさらに示す。マーク１４は、溝の集合４に平行に示さ
れる。

【００１６】図２は、図１に示す構造化表面２の同じ眺めの描写だが、溝の側面は示さない
。これは、陰影が付いている「不活性領域」１６および陰影が付いていない「活
性領域」１８を容易に示すためである。不活性領域１６は、図２に示してあるか
どうかに関わらず、３つの溝の集合４、６、８の交点２０の各々の点に位置する
ことが分かる。

【００１７】「不活性領域」という用語は、以下のとおり定義することができる：「不活性
領域」内の構造化表面に衝突する光線は、さらには進まず、幾何学的構造の他の
２つの反射面両方に衝突しない。キューブコーナー素子の場合、この状態は、再
帰反射光内の暗い外観によって一般に表される。「活性領域」は、これと逆に定
義される：「活性領域」内の構造化表面に衝突する光線は、さらに進んで他の２
つの反射面両方に衝突する。活性領域は、再帰反射光内で明るく見える。

【００１８】活性領域および不活性領域は入射光に関して定義されるので、「照明幾何形状
」の作用として、つまりシートまたは製品に関連する入射光の方向として変化す
ることができ、変化する。入射光の方向は、入射角βおよび配向角度ω（ともに
下記の用語集および図７参照）に関して一般に表される。図２は、シートに垂直
に、つまりβ＝０で入射する光の状態を表す。６０−６０−６０°（非傾斜）キ
ューブコーナー素子の場合、および垂直に入射する光の場合、不活性領域は、構
造化表面の面積全体の約１／３を構成する。

【００１９】図３では、構造化表面２は、幾何学的構造の中に分散するとともに、不活性領
域１６内に位置する拡散反射スポット２２を含むように変更した。スポット２２
は、粗くした表面組織、つまりこの表面組織上に入射する光線を多くの異なる方
向に散乱させる品質を有する。これは、隣接スポット２２である構造化表面２の
表面、たとえば面４ａ、４ｂ、６ａ、６ｂ、８ａ、８ｂの変更されない部分と対
照的である。こうした面は、高度に鏡面反射性であり、面のうちの３つから反射
される光線の損失を最小限にし、それにより高度の再帰反射性能を維持する。ス
ポット２２は、幾何学的構造のサイズに応じて構造化表面２に添着される塗料、
パターン化フォトレジストまたはその他の適切な拡散材料のスポットから構成で
きる。こうした材料は、影響を受ける領域からの内部全反射（ＴＩＲ）を変動さ
せて所望の拡散の質を生成し、影響を受ける領域の平滑な表面仕上げを実際に妨
害することはない。スポット２２は、構造化表面２の表面仕上げを隣接領域に関
連して粗くした限定的な領域をさらに含むことができる。集中レーザエネルギー
を使用してこうした物理的に粗くした領域を形成する方法について、以下に説明
する。

【００２０】図３のスポット２２は、入射光をあらゆる方向に反射するため、これらのスポ
ットが適用される再帰反射シートの白色度を強化する。スポット２２が、不活性
領域に限定される程度まで、再帰反射性能を低下させない点は有利である。不活
性領域１６を完全に覆い、活性領域１８の小部分を覆う比較的大きいスポットは
、再帰反射率を犠牲にせずに白色度を高めることができれば使用しても良い。最
大再帰反射率における最大白色度は、スポットが活性領域上に衝突せずに、不活
性領域を充填する場合に達成される。

【００２１】図１、図２および図３から、スポット２２が、頂点１０ａ、１２ａと重ならな
い位置を占めることは明白である。スポット２２は、頂点１０ａと１２ａとの間
に位置する。

【００２２】図４は、図２に示す構造化表面２と同じ平面図だが、この場合、平行光はβ( ３０°、ω(０°で入射する。この照明は、各々領域１６、１８とは異なる不活性領域２４（陰影付きで示す）および活性領域２６（陰影なしで示す）を生じさ
せる。

【００２３】図５は図４に類似するが、光はβ(３０°、ω(１８０°で入射する点が異なる
。この照明は、図２および図４の場合と異なる不活性領域２８（陰影付きで示す
）および活性領域３０（陰影なしで示す）を生じる。

【００２４】図６は、表面３４に対向する構造化表面２を有する反射シートまたは製品３２
の断面図である。図１〜図５は、図６の左側から見た製品３２である。矢印３６
は、図４に対応する入射光の方向であり、矢印３８は、活性領域２６から再帰反
射される光を表す。矢印３６は、表面３４に垂直な軸線４０に対してβ₁(３０°
の角度を形成する。矢印４２は、やはり軸線４０に対してβ₂(３０°の角度を形
成し、図５に対応する入射光の方向を表す。矢印４４は、活性領域３０からの再
帰反射光を表す。角度β₁およびβ₂は、一定の比例で縮尺して図６に示している
のではない。

【００２５】図７は、入射角βおよび配向角度ωを特徴とする方向４６からの光で照明され
たシート３２の斜視図である。

【００２６】次に図８Ａ〜Ｃを参照すると、｛β、ω｝が各々｛０、０｝、｛３０、０｝お
よび｛３０、１８０｝°の３つの照明幾何形状について、交点２０の１つが示さ
れている。拡散反射スポット４８は、３つの隣接構造１０および３つの隣接構造
１２の不活性部分を含む不活性領域１６の殆ど（表面積の半分を超える）を覆う
。破線は、図８Ａおよび他の図の全体的な不活性領域の境界を画定するために示
す。スポット４８は、構造化表面上の傾斜面の間の縁部、たとえば面４ａ、４ｂ
、８ｂ、８ａ、６ａ、６ｂ（図１参照）の間の縁部を消去することができるが、
必ずしも消去する必要はない。図８Ｂおよび図８Ｃは、軸外照明の場合、各々方
向３６および４２、活性領域２６および３０がスポット４８を侵食することを示
す。当然、スポット４８に重なる領域２６、３０の部分２６ａ、３０ａは、少な
くとも部分的に不活性になる。なぜなら、これらの位置に衝突する光線は、多く
の異なる方向に拡散反射し、したがって効率的に再帰反射されないからである。
重複部分２６ａ、３０ａにより、照明方向３６、４２に対する再帰反射光はわず
かに暗くなる。したがって、スポット４８は、再帰反射器の白色度を強化するほ
か、指向性のパターンまたは画像を形成するために使用することができる。つま
り、スポット４８は、ある照明角度における再帰反射率を悪化させるが、他の照
明角度の再帰反射率は悪化させないからである。選択した交点２０に配置される
複数のスポット４８は、所望のパターンまたはハーフトーン画像を構成する個々
のピクセルとして作用する。

【００２７】特定の照明幾何形状における再帰反射光の暗色化つまり減少は、（１）変更領
域における鏡面反射が低下した程度、および（２）スポットの存在によって不活
性になるわずかな活性領域の作用である。第２の要素は、スポットで被覆されな
い活性領域の他の部分が、それにも関わらず再帰反射光の生成時に被覆領域と正
常に協力する場合、スポットで被覆された元の活性領域の割合より大きくて良い
。この極端な例は、キューブコーナー素子の１つの面のほぼ全体が三角形のスポ
ットにより変更される場合である。この場合、他の２つの面は、変更されないま
ま残った場合にも、再帰反射を停止して不活性になる。つまり、これらの面は、
変更済みの面と協力して再帰反射光を生成することができないからである。

【００２８】最大白色度が不要であるかまたは望ましくない場合、本明細書に記載するスポ
ットのいくつかまたはすべてが拡散反射以外の反射特性を有しても、なお識別可
能なパターンを生成することができる。必要なことは、スポットの領域が、構造
化表面上の隣接領域とは異なる反射特性を有することだけである。たとえば、ス
ポットは、スポットにおける鏡面反射が減少するように、製品に選択的に添着さ
れる吸収性の塗料またはその他の物質で良い。

【００２９】図９Ａ〜Ｃは、各々図８Ａ〜Ｃの照明条件に対する交点２０を示す。スポット
５０は、不活性領域１６内の中心から外れて上部境界に位置する。活性領域１８
とスポット５０との間は重ならないので、スポット４８の場合のように、正常に
入射する光の再帰反射率は低下しない。しかし、その他のすべての要素が等しい
場合、スポット５０は、スポット４８より面積が狭いので、白色度のわずかな改
善を示す。スポット５０は、軸外照明方向３６（図９Ｂ）の不活性領域内に完全
に留まる形状および配置である。しかし、反対の照明方向４２の場合、スポット
５０は、図示のように部分３０ｂにおいて活性領域３０に実質的に重なる（図９
Ｃ参照）。再帰反射光の場合、スポット５０は、方向３６から垂直入射までの入
射光の方向では実質的に不可視であり、垂直入射と方向４２間の光の方向では顕
著である。複数のスポット５０から成る画像は、垂直軸線４０に対して非対称な
観察円錐内の再帰反射光内で可視である。

【００３０】図１０Ａ〜Ｃは、図９Ａ〜Ｃと同じ順序の照明幾何形状を示す。スポット５２
は、図示の各々の幾何形状内の活性領域と重ならない大きさおよび配置なので、
これらの照明幾何形状における再帰反射光内で目立たない。スポット５４は、垂
直入射の場合に部分１８ａに部分的に重なり、図１０Ｂではまったく重ならず、
図１０Ｃでは活性領域３０の部分３０ｃで完全に重なる。図示の角度範囲内では
、スポット５２は白色度にのみ寄与し、再帰反射率は低下させない。スポット５
４は、白色度に寄与するとともに、照明の向きの作用として再帰反射率を選択的
に低下させる。

【００３１】図１１Ａは、平行な溝の集合５８、６０、６２を含む構造化裏面５６を有する
再帰反射シートの拡大正面図である。溝の集合は、図示のとおり入射角度θ₁＝５５°、θ₂＝５５°、θ₃＝７０°で互いに交差する。溝の間隔と側面の角度は
、米国特許第４，５８８，２５８号（Ｈｏｏｐｍａｎ）に記載されているように
、傾斜キューブコーナー素子６４、６６である幾何学的構造を形成する間隔およ
び角度である。図１に示すように、溝の側面５８ａ、５８ｂ、６０ａ、６０ｂ、
６２ａ、６２ｂは、個々の溝に沿って無限に延在することが分かる。溝は、交点
６８で交差する。キューブコーナー素子の各々の面は、キューブの頂点６４ａ、
６６ａに収束する。溝の集合５８に平行な基準マーク６９は、参考として示す。

【００３２】図１１Ｂは、垂直入射光（β＝０）の場合の構造化表面５６上の不活性領域７
０（陰影を付けて示す）と活性領域７２（陰影なしで示す）のおおよその位置を
示す。キューブコーナー素子中に分散してキューブの頂点６４ａ、６６ａの間に
位置するスポット７４および７６は、構造化表面上に形成される。スポット７４
、７６は、白色度を増加させるように、不活性領域７０の大部分を占めるサイズ
である。垂直入射から再帰反射される光は、スポット７４、７６により減少しな
い。

【００３３】図１１Ｃは、光が右から入射して垂直から３０°傾斜する場合に（基準マーク
６９からβ＝３０°、ω＝０°）、変位した活性領域７８および不活性領域８０
を示す。スポット７６は、不活性領域内に留まるように見える。スポット７４は
、２つの位置７８ａ、７８ｂで活性領域と重なるように見える。光が左から同じ
傾斜角度で入射する場合（β＝３０°、ω＝１８０°）、スポット７４は全体が
不活性領域内にあり、スポット７６は位置７８ａ、７８ｂに類似する２つの位置
で活性領域に重なることが明白である。２つの別個の指向性パターンまたは画像
は、第１パターンを画定するピクセルとして、製品の面を横断して分布するスポ
ット７４の集合を包含し、別個に分布して第２のパターンを画定するスポット７
６の別の集合を包含することにより形成することができる。第１パターンは、１
つの軸外観察円錐内で可視であり、第２パターンは、垂線の反対側の第２軸外観
察円錐で可視である。こうしたパターンは、垂直入射時の再帰反射光内では不可
視であり、個々のスポットはすべて、製品の白色度に寄与する。

【００３４】次に図１２を参照すると、複数の拡散スポットがマークされたキューブコーナ
ー製品を製造する方法が示されている。銅、黄銅または刻み目の形成に耐えるそ
の他の適切な材料から製造した機械加工可能な基板８２は、ステップ８４で溝の
平行な集合に沿って罫線を引くかまたはフライカットして、構造化表面８５を有
する種型８２ａを形成する。構造化表面８５上のキューブコーナー素子は、構造
化表面から外側（離れた）方向に向く頂点を有する。次に、公知の複製技術を用
いてステップ８６で種型を複製し、ニッケル「スタンパ」８８を形成する。スタ
ンパ８８は、表面８５の逆つまり補完部分である構造化表面８９を有する。構造
化表面８５上のキューブコーナー素子は表面８５内に向く頂点を有し、その結果
、スタンパ８８自体が、構造化表面８５上に直接衝突する光に対して再帰反射性
になる。

【００３５】ステップ９０では、電鋳などの公知の複製技術を用いてスタンパ８８を複製し
、ニッケル製の「母」型９２を製造する。母型９２は、構造化表面８９の負のコ
ピーである構造化表面９３と、表面８５の正のコピーとを有する。したがって、
表面９３上のキューブコーナー素子は、表面９３から外側に向く頂点を有し、表
面９３は、上からこの表面上に入射する光を概して再帰反射しない。ステップ９
４では、表面９３の選択領域、つまり主に、特定の照明の向きで、型９２から製
造された製品上の不活性領域に関連する領域は、高ピーク出力パルスレーザ光を
照射されて、粗くされたかまたは表面組織が形成されたスポット９６を有する変
更済み母型９２ａを形成する。変更される表面は構造化表面であり、レーザ波長
において高度に反射性であるが、種型８４の表面８５、または母型９２の表面９
３を上から照射するなど、再帰反射しない方法でこの表面を照射し、高エネルギ
ーのレーザ光がレーザに反射されるのを防ぐと有利である。

【００３６】第２スタンパ型９８は、母型９２ａの負のコピーを電鋳して、ステップ１００
で製造する。母型９８の構造化表面９９は、第１スタンパ型８８の構造化表面８
９と実質的に同じだが、表面９９は粗いスポット９６を上に含む点が異なる。表
面９９および８９は、個々の型の上から入射する光を再帰反射する。したがって
、両方のスタンパ型８８および９８は、再帰反射キューブコーナー製品であると
考えることができる。ステップ１０２では、従来の微細複製技術により、透明シ
ート１０４の裏面１０３に構造化表面９９の負のコピーを形成する。裏面１０３
は、母型９２ａの表面９３と実質的に同じである。裏面１０３は、裏面１０３の
反対側であるシート１０４の表面に衝突する光を再帰反射するが、シート１０３
の裏側から入射する光は概して再帰反射しない。スポット９６は、上記のとおり
、活性領域に重なるよりも不活性領域に多く重なるような形状および配置である
。スポット９６は、垂直入射光の場合は不活性領域に限定することが好ましい。
また、スポット９６は、各々の不活性領域に形成することができ、個々の不活性
領域の境界内でできる限り大きくすると、白色度に対する影響を最大限にするこ
とができる。

【００３７】場合によっては、スポット９６を母型９２ではなく種型８２ａ上に直接形成し
て、２つの複製ステップをなくすことが望ましい。次に、変更した種型を使用し
て変更スタンパ型を形成し、このスタンパ型を使用してシートを製造することが
できる。各々の複製ステップでは、わずかではあっても、構造化表面内に欠点ま
たは歪みが導入される可能性があるので、種型とシートとの間の複製ステップを
こうして減らすことは、完成品の欠点を最少にする利点がある。しかし、この方
法の欠点として、マーキング工程で誤差が生じた場合、新しい種型を機械加工す
る必要があり、キューブコーナーの幾何形状は同じだが、スポットのパターンが
異なる別の完成品を同じ種型８５から製造することができないという点が挙げら
れる。対照的に、図１２に示す工程の場合、複数の母型９２を１個の種型８２ａ
から製造し、各々の母型９２を別の方法で変更して（あるいはまったく変更せず
に）、同じ種型８２ａから異なる完成品を製造することができる。

【００３８】図１３は、製品１０８の構造化表面１０６の選択領域を変更する１つの構成を
示す。構造化表面１０６は、デカルト座標ｘ、ｙ、ｚ内のｘ−ｙ平面にほぼ平行
に向いている。垂直軸線１１０は、ｚ軸に平行である。構造化表面１０６上のキ
ューブコーナー素子は、構造化表面１０６上に下方に向く光がこれらの素子によ
って再帰反射しないように、頂点を構造化表面１０６から外側に向けることが好
ましい。製品１０８は、種型（たとえば図１２の型８２ａ）もしくは母型（たと
えば図１２の型９２）であるか、または再帰反射シート（たとえば図１２のシー
ト１０４）でも良い。レーザなどの指向性ソースからの実質的に平行な光ビーム
は、軸線１１２に沿って方向付けられる。このビームは、ビーム径１１４を有し
、レンズ１１６により表面１０６上のスポットに集束する。スポットのサイズは
、矢印１１８に沿ってレンズ１１６を前方または後方に移動させて変えることが
できる。レンズ１１６は、焦点の深さが、偏光される領域内の表面１０６の高さ
の変化とほぼ同じであるように、比較的長い焦点の長さを有することが望ましい
。構造化表面１０６の詳細に応じて、軸線１１２は、垂直軸線１１０に対して１
２０°だけ傾斜させて、レーザ光が構造化表面１０６自体の上に反射するのをさ
らに避けることも望ましい。

【００３９】製品１０８は、矢印１２２で示すｘ−ｙ平面内で正確に移動できる平行移動台
上に固定される。製品１０８を段階的な反復平行移動で適切に調節し、光源を調
整することにより、各々のスポットが、構造化表面１０６の隣接表面に比べて、
粗くするかまたはその他の方法で変更された局所的な表面組織を特徴とするスポ
ットの配列が表面１０６上に形成される。製品１０８および／またはその複製品
上のスポットの粗くした組織は、隣接表面に比べて光を拡散反射する。

【００４０】図１４では、点１２４は、キューブコーナー再帰反射シート上の不活性領域の
位置を表す。拡散反射スポット１２６は、点１２４のいくつかに選択的に適用さ
れて、図示の「３Ｍ」という巨視的パターンを形成する。スポット１２６をこの
ようなパターンで配置して、シートの製造者を識別すると、競合相手がシートを
複製して、自社の製品として販売するのを阻止するのに有利である。スポット１
２６は、製品の型番もしくは製造日などのその他の情報、または傾斜しているか
もしくはその他の方法で向きに感応するキューブコーナー素子の場合、シートの
向きに関する情報（たとえば「この面を上→」もしくは「←垂直→」）を提供す
るように配置することもできる。上記のとおり、グラフィックス用途に使用する
シートには、不活性領域のどこにでも大き目のスポット１２６を組み込んで白色
度を強化するか、またはハーフトーン画像にスポット１２６を配置することがで
きる。所望の画像領域外の不活性領域の数が、所望の画像領域内の不活性領域の
数より多い場合、負の画像を形成して白色度を高めることができ、それにより、
所望の画像領域外のすべての不活性領域に拡散反射スポットをマークして、所望
の画像領域内の不活性領域を変更しない状態で残す。

【００４１】図１５および図１６は、米国特許第４，５８８，２５８号（Ｈｏｏｐｍａｎ）
に記載されているものに類似する傾斜キューブコーナーシート１３２の主に不活
性領域内に位置する２つの異なるタイプのスポット１２８、１３０の断面図を示
す。シート１３２は、キューブコーナー素子１３６を含む構造化表面の反対側の
表面１３４を有する。素子１３６の面は、キューブの頂点１３７で収束する。シ
ート１３２は、構造化表面に均一に添着されたアルミニウムまたはその他の適切
な金属の鏡面反射蒸気塗膜１３８をさらに有する。スポット１２８は、蒸気塗膜
１３８の前に構造化表面上に最初に均一に添着されて、スポット１２８を除くす
べての領域に標準の写真平版技術を用いて除去されたフォトレジスト層を含む。
スポット１３０は、キューブコーナー素子１３６の局所的に粗い表面を含み、こ
の表面は、たとえば集束レーザ光源からの局所的な加熱により形成されたもので
ある。

【００４２】「シート」という用語は、厚さが約１ｍｍ以下程度であり、大型のサンプルの
場合、搬送しやすくするために、緊密に巻いてロール状にできる製品を一般に意
味する。再帰反射シートは、たとえば予備成形シートにキューブコーナー素子の
配列をエンボス加工するか、または液体材料を型内に流延して、一体材料として
製造することができる。あるいは、再帰反射シートは、キューブコーナー素子を
予備成形フィルムに流延するか、または予備成形フィルムを予備成形キューブコ
ーナー素子に積層することにより、層状製品として製造することができる。キュ
ーブコーナー素子は、約０．５ｍｍ厚で屈折率が約１．５９のポリカーボネート
フィルム上に成形することができる。再帰反射シートを製造するのに有用な材料
は、寸法安定性、耐久性、耐候性があり、所望の構成に容易に成形可能な材料で
あることが好ましい。概して、一般に熱および圧力で成形可能な光透過性材料を
使用することができる。シートは、着色剤、染料、紫外線吸収剤または別個の紫
外線吸収層、および必要に応じてその他の添加剤を含むことができる。上記のと
おり、添加剤層とともに、キューブコーナー素子を汚れに対して密封する裏材層
を使用しても良い。

【００４３】実施例１側面が１．５ｉｎ（３８ｍｍ）の三角形の基部入射面を各々有する個々のキュ
ーブコーナープリズムをガラスから４つ作製した。各々のプリズムの基部入射面
および相互に垂直な３つの側面は、滑らかに研磨した表面仕上げを有していた。
プリズムの垂直入射時の不活性領域（以下、「β＝０不活性領域」）を識別した
。これらのプリズムの２つについては、基部の３つの隅付近、つまりβ＝０不活
性領域に対応する側面部分を化学的に蝕刻して、艶消し表面仕上げを形成した。
これらの蝕刻済みプリズムの１つおよび未蝕刻プリズムの１つは、基部入射面を
除くすべての面にアルミニウムを添着した。次に、β＝４５°で基部入射面に入
射する実質的に平行な光で各々のプリズムを照明し、基部入射面に垂直な方向に
個々のプリズムから反射される光の輝度を測光器で測定した。参考として、光沢
のある黒色標準および硫酸バリウム白色標準も測定した。照明幾何形状の様々な
製品の白色度は、反射光の測定輝度に比例すると考えられる。以下の表のプリズ
ムＡとＢ、プリズムＣとＤの結果の比較は、不活性領域を覆う拡散反射スポット
の反射光に対する影響、したがって白色度に対する影響を実証する。

【００４４】

【表１】

【００４５】実施例２傾斜していない（６０°−６０°−６０°の基部三角形）キューブコーナー素
子を内部に有するニッケル母型を作製し、図１３の構成に配置した。パルスQ切換Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（λ＝１．０６μｍ）からの光は、約３２ｍｍのビーム幅
に膨張し、焦点長さ５００ｍｍの平凸レンズ１１６により型の構造化表面上に集
束した。傾斜角度１２０は約５°だった。レンズ１１６は、最小スポットサイズ
を形成する位置よりもわずかに構造化表面に近づけて配置し、レーザのパルスエ
ネルギーをパルス当たり約２ｍＪ以下に保つと、良好な光拡散特性を有するスポ
ット表面組織が生じた。各々のスポットは、特定の溝の交点上の中心に１つの２
ｍＪエネルギーのパルスを使用して形成した。これらの条件は、所望のスポット
位置に隣接する構造化表面上の領域に対する損傷を防ぐことも分かった。スポッ
トは、直径約０．１６〜０．２０ｍｍのほぼ円形だった。スポットは、約２５×
２７ｍｍの領域内において母型の構造化表面上（各々の溝の交点）に均一に分布
させた。

【００４６】スタンパ（変更ニッケル母型の負のコピー）は、マークした母型からニッケル
内で作製した。スタンパを再帰反射光で見ると、隣接する未変更領域に比べた変
更済み領域の暗色化は、β＜２０°では目視されなかった。β＞２０°の様々な
値およびωの様々な値では、多少の暗色化が見えた。スタンパに拡散非指向性光
を照明すると、変更領域は、特定の観察角度でのみその周囲よりも白く見え、他
の角度では、その周囲と同じに見える。スタンパに指向性光（日光）を照射する
と、変更領域は、殆どの観察角度でその周囲よりも白く見える。

【００４７】「圧搾物」（スタンパの負のコピーである構造化裏面を有する比較的薄くほぼ
平らな製品）は、ポリカーボネートであると考えられる透明ポリマーから成り、
スタンパから作製した。圧搾物のキャップＹ白色度は、標準発光性Ｄ６５（日光
の模倣）および２°の標準観測装置を使用して測定した。これらはともに、Ａ．
Ｓ．Ｔ．Ｍ．規格第Ｅ３０８号に記載されている。測定は、スポットを含む２５
×２７ｍｍの変更領域について行い、この領域外の圧搾物の領域に関する測定値
と比較した。平均して、変更領域のキャップＹ白色度は、他の領域が１５．８８
であるのに対して１７．３３であり、平均白色度が１．４５単位増加したことが
実証された。

【００４８】実施例３アルミニウム蒸気塗膜を含む非傾斜キューブコーナー素子の構造化裏面を有す
る単一のアクリル層を含むサンプルを作製した。上記のパルスＱ切換レーザは、
多数のキューブコーナー素子を囲む直径約３ｍｍの比較的大きい領域に集束させ
、サンプルの表面を貫通して方向付けた。ファラデーアイソレータで、レーザを
後方散乱高エネルギー光から保護した。構造化表面により生じた反射と十分に高
ピーク出力のレーザ光とは、協力して蒸気塗膜を構造化表面の部分から除去した
。

【００４９】変更シートを拡散照明下で観察すると、殆ど影響は見られなかった。再帰反射
光の中で見ると、多数のスポットから形成されたパターンは、限られた角度範囲
内で暗色の領域として観察された。

【００５０】特定用語の用語集基準マーク：実際であるか仮想であるかに関わらず、基準軸線周囲の向きを示
す基準として使用される反射製品上のマーク。

【００５１】入射角（β）：照明軸線と基準軸線との間の角度。

【００５２】入射半面：基準軸線上で始まり、照明軸線を含む半面。

【００５３】溝側面角度：溝の側面と、溝の長さに平行かつ反射製品の基部表面に垂直に延
在する平面との間の二面角。

【００５４】照明軸線：基準中心と照明源との間に延在する線分。

【００５５】光：スペクトルの可視、紫外線または赤外部分であるかどうかに関わらず、電
磁放射線。

【００５６】配向角度（ω）：入射半面と、基準軸線上に始まり、基準マークを含む半面と
の間の二面角。

【００５７】基準軸線：反射製品から離れる方向に基準中心から延在し、基準中心において
通常は反射製品に垂直な線分。

【００５８】基準中心：製品の性能を特定するために製品の中心として指定される反射製品
上または反射製品付近の点。

【００５９】可視光：人の裸眼で検出可能であり、概して約４００〜７００ｎｍの波長の光
。

【００６０】本明細書に記載するすべての米国特許出願は、引用することにより本明細書に
包含する。本発明について、公的な実施態様について説明してきたが、当業者は
、本発明の精神および範囲を逸脱せずに、形式および詳細に変更を加えることが
可能であることが分かるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】構造化表面を有する再帰反射製品の拡大平面図である。

【図２】図１に類似するが、第１照明幾何形状の構造化表面上の活性領域
および不活性領域の位置を示す平面図である。

【図３】図２に類似するが、複数の拡散反射スポットをさらに含む平面図
である。

【図４】図２に類似するが、第２照明幾何形状に対応する第２活性領域お
よび不活性領域の位置を示す平面図である。

【図５】図２に類似するが、第３照明幾何形状に対応する第３活性および
不活性領域の位置を示す平面図である。

【図６】図１、図４および図５の線６−６に沿って切った断面図である。

【図７】照明幾何形状に関連する角度を示す反射製品の斜視図である。

【図８A〜８C】様々な照明条件における不活性領域に関する拡散反射スポ
ットの相対的位置を示す平面図である。

【図９A〜９C】各々図８Ａ〜Ｃに類似しているが、スポット構成が異なる
。

【図１０Ａ〜１０Ｃ】各々図８Ａ〜Ｃに類似しているが、スポット構成が
異なる。

【図１１Ａ】キューブコーナー素子が傾斜している以外、図１に類似する
再帰反射製品の平面図である。

【図１１Ｂ〜Ｃ】異なる照明条件における図１１Ａの製品の活性領域およ
び不活性領域を示す平面図である。

【図１２】未切削の種型支持体で開始し、選択した不活性領域内で種型に
マークするかまたは母型を変更し、マーク済み再帰反射シートで終わる手順を示
す。

【図１３】成形型またはその他の構造化表面の選択領域を変更する工程に使
用可能な装置の立面図である。

【図１４】巨視的パターンを形成するように配置された拡散反射スポット
の平面図である。

【図１５】図１６とは異なるスポットが適用された傾斜キューブコーナー
シートの断面図である。

【図１６】図１５とは異なるスポットが適用された傾斜キューブコーナー
シートの断面図である。各々の図面中、分かりやすくするために同じ参照符号を使用して、同じである
か、または同じかもしくは類似の機能を果す素子を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者オレンスティーン，ブルースディー．アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427，セントポール，ピー．オー．ボックス 33427 Ｆターム(参考） 2H042 EA04 EA05 EA12 EA14 【要約の続き】法をさらに開示する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも３つの鏡面反射面を有する少なくとも１つの幾何
学的構造を備える構造化表面を有し、それら鏡面反射面が個々の該幾何学的構造
の先端で収束するようになっている再帰反射製品であって、各々の先端から離間
配置される複数のスポットをさらに備え、それらスポットが、前記３つの鏡面反
射面とは異なる屈折率特性を有する製品。
【請求項２】前記スポットが拡散反射する、請求項１記載の製品。
【請求項３】前記構造化表面が複数の幾何学的構造を備え、該構造の各々
が、個々の該幾何学的構造の先端で収束する少なくとも３つの鏡面反射面を有し
、前記スポットの各々が前記先端の間に位置する、請求項１記載の製品。
【請求項４】前記スポットが拡散反射し、前記構造化表面上に均一に分布
する、請求項３記載の製品。
【請求項５】前記複数のスポットが、巨視的パターンを画定するように分
布する、請求項３記載の製品。
【請求項６】前記巨視的パターンが製品の製造者を示す、請求項５記載の
製品。
【請求項７】前記スポットが、前記巨視的パターンを具備するゾーン内に
選択的に配置される、請求項５記載の製品。
【請求項８】少なくともいくつかの前記スポットが、局限された表面粗さ
を有する構造化表面の領域を具備する、請求項３記載の製品。
【請求項９】少なくともいくつかの前記スポットが、拡散物質が前記構造
化表面に選択的に添着される領域を具備する、請求項３記載の製品。
【請求項１０】前記幾何学的構造がキューブコーナー素子を具備する、請
求項３記載の製品。
【請求項１１】第１照明幾何形状における複数の第１活性領域を有し、第
１群の前記スポットが、前記第１活性領域を避けるように配置される、請求項３
記載の製品。
【請求項１２】前記第１活性領域に隣接して複数の第１不活性領域を有し
、第１スポット群の各々のスポットが、前記複数の第１不活性領域の１つに実質
的に限定される、請求項１１記載の製品。
【請求項１３】前記第１スポット群の各々のスポットが、対応する第１不
活性領域の殆どを覆う、請求項１２記載の製品。
【請求項１４】前記第１スポット群が実質的にすべてのスポットを含む、
請求項１１記載の製品。
【請求項１５】第２照明幾何形状における複数の第２活性領域を有し、第
２群のスポットが、前記第２活性領域に少なくとも部分的に重なるように配置さ
れる、請求項１１記載の製品。
【請求項１６】第２スポット群の各々の構成要素が第１スポット群の構成
要素でもある、請求項１５記載の製品。
【請求項１７】再帰反射シートを成形するのに適する成形型を具備する、
請求項３記載の製品。
【請求項１８】再帰反射シートを備える、請求項３記載の製品。
【請求項１９】前記構造化表面に添着される鏡面反射材料の層をさらに備
える、請求項１８記載の製品。
【請求項２０】前記鏡面反射材料がアルミニウムを含む、請求項１９記載
の製品。
【請求項２１】鏡面反射面を有する複数のキューブコーナー素子を備える
構造化表面を有するキューブコーナー製品であって、それらキューブコーナー素
子の間に分散される複数のスポットをさらに備え、それらスポットが、前記鏡面
反射面とは異なる屈折率特性を有する、キューブコーナー製品。
【請求項２２】前記スポットが拡散反射する、請求項２１記載の製品。
【請求項２３】各々のキューブコーナー素子が、該素子に関連して、第１
照明幾何形状における第１活性領域を有し、前記スポットの少なくともいくつか
が、該第１活性領域を避けるように配置される、請求項２１記載の製品。
【請求項２４】各々のキューブコーナー素子が、該素子に関連して、第２
照明幾何形状における第２活性領域を有し、前記スポットの少なくともいくつか
が、該第２活性領域に少なくとも部分的に重なるように配置される、請求項２３
記載の製品。
【請求項２５】前記第２照明幾何形状が、約２０°を超える入射角に相当
する、請求項２４記載の製品。
【請求項２６】キューブコーナー製品を製造する方法であって、少なくとも１つの個々の素子を備える構造化表面を有する製品であって、該素
子が、該素子の先端で収束する３つの相互にほぼ垂直な面を有してなる製品を用
意するステップと、前記構造化表面を、前記先端から離間配置されたスポットにおいて選択的に変
更するステップと、を具備する方法。
【請求項２７】前記選択的に変更するステップが、前記構造化表面を選択
的に粗くすることを含む、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】前記選択的に粗くするステップが、前記構造化表面に光を
照射することにより行われる、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】前記製品が、キューブコーナーシートを成形するのに適す
る成形型を具備する、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】前記選択的に変更するステップが、拡散物質を前記構造化
表面に選択的に添着することを含む、請求項２６記載の方法。
【請求項３１】前記選択的に変更するステップが、吸収性物質を前記構造
化表面に選択的に添着することを含む、請求項２６記載の方法。
【請求項３２】前記構造化表面が、該表面に関連して、第１照明幾何形状
に関連する複数の第１活性領域と第１不活性領域とを有し、前記選択的に変更す
るステップが、前記第１不活性領域内の中心位置にスポットを形成することを含
む、請求項２６記載の方法。
【請求項３３】前記構造化表面が、該表面に関連して、第１照明幾何形状
に関連する複数の第１活性領域と第１不活性領域とを有し、前記選択的に変更す
るステップが、前記第１不活性領域内の中心を外してスポットを形成することを
含む、請求項２６記載の方法。
【請求項３４】マーク済みキューブコーナー製品を製造する方法であって
、第１照明幾何形状に関連する複数の第１活性領域と第１不活性領域とを有する
構造化表面を有する製品を用意するステップと、前記構造化表面を前記第１不活性領域において選択的にマークするステップと
、を具備する方法。
【請求項３５】前記製品が、キューブコーナーシートを成形するのに適す
る成形型を具備する、請求項３４記載の方法。
【請求項３６】前記マーキングステップが、前記第１不活性領域内で選択
的に前記構造化表面を粗くすることを含む、請求項３４記載の方法。