JP2014532898A - 規則的多方向プリズムクラスタ再帰反射シート - Google Patents

Abstract

回転非感受性の再帰反射プリズムシートおよび製造方法が提供される。シートは、キューブコーナからなる個別のクラスタを備えており、これらのクラスタは、テクスチャを有する表面によってすべての辺において互いに離されている。各々のクラスタの各々のキューブコーナが、前記キューブコーナの両側のキューブコーナの底辺と同一直線上になくかつ平行でもない底辺を有している。キューブコーナクラスタの配列は、刻線によることができ、キューブコーナは、異なる向きを有する。各々のクラスタ内のキューブコーナのうちの４つ以上が、クラスタ内の中心点へと集まる辺を有することができ、クラスタのキューブコーナが、キューブコーナの少なくとも２つの対称ペアを含むことができる。キューブコーナクラスタの形状は、多角形であってよく、すべてのキューブコーナが、多角形の形状の中心に位置する共通の頂点を共有することができる。【選択図】図１

Description

［関連出願］
本出願は、２０１１年１１月１日付の米国特許出願第１３／２８６，５０５号の利益を主張し、この米国特許出願は、その全体がここでの言及によって本明細書に援用される。

［技術分野］
本発明は、広くには、プリズム再帰反射シート（ｐｒｉｓｍａｔｉｃ ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｓｈｅｅｔｉｎｇ）に関し、特には、シートの回転配向に関係なく、観察者にとって実質的に同じに見える再帰反射特性を有している規則的（ｒｕｌａｂｌｅ）プリズムシートに関する。

標識におけるシートの角度方向に関係なく、同じ観察可能な再帰反射輝度を有する再帰反射シートの能力は、プリズム再帰反射シートにおいて古くから望まれている特徴である。この特性を、以下では、「回転非感受性（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）」と称する。ガラスビーズの技術によって製作された初期の再帰反射シートは、この特徴を有していた。対照的に、プリズム再帰反射シートの性能は、シートの平面における回転にきわめて敏感になる傾向にある。したがって、観察者が回転中のそのような再帰反射シートへと懐中電灯の光線を向けたならば、シート上のキューブコーナプリズム（ｃｕｂｅ ｃｏｒｎｅｒ ｐｒｉｓｍｓ）の配列（ａｒｒａｙ）によって再帰反射させられる懐中電灯の光線の割合が高くなり、あるいは低くなるため、シートは観察者にとって少なくとも１８０°ごとに暗くなり、あるいは明るくなるように見えると考えられる。そのような再帰反射シートについて、シートがさまざまな向きで適用され、したがって回転非感受性がきわめて必要とされるいくつかの用途が存在する（自動車のナンバープレート、道路の三角コーン、トラックの再帰反射片、高視認性の反射テープ、など）。また、標識における切り文字、２つ以上のシート片を使用する標識、または互いに隣り合わせに取り付けられる２つの標識など、異なるシート片が互いに隣り合わせに配置される状況も存在する。そのような状況において、そのシート片の間に視覚的なコントラストが持ち込まれることは、望ましくない。

回転感受性（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を最小限にするために、種々の技法が提案され、使用されている。最も一般的な技法は、キューブコーナプリズムの配置を、「タイル（ｔｉｌｅｓ）」と称されるキューブコーナプリズムの最密配列（ｃｌｏｓｅ−ｐａｃｋｅｄ ａｒｒａｙｓ）の隣接グループへと分割することを含む。各々のタイルが、典型的には、２つの反対の向きのプリズムを有するプリズム対を含んでいる。異なるタイルが、異なる向きのプリズム対を有することができ、したがってすべてのタイルの組み合わせの効果として、回転に対する感受性が低くなる。しかしながら、そのようなタイルの配列の製造は、非タイルの配列よりも困難である。さらに、異なるタイルによって引き起こされる異なる再帰反射パターンが、シートを近い距離にて眺めたときにタイル間に望ましくない視覚的なコントラストを生じさせる。他の技法は、回転感受性を軽減するような方法で交互の符号を有する光軸の横への傾斜を有している薄層上にキューブを使用することを含む。この技法は、回転感受性を低くするが、得られる製品は、依然として回転に対して望ましくない感受性を有している傾向にある。

より最近の提案による解決策は、多方向の再帰反射要素の集合（ａｓｓｅｍｂｌｙ）を利用する。１つの手法においては、５つ、７つ、またはそれ以上の要素の集合が、２つの共通の底辺および共通の頂点を共有する。この手法は、１０個以上の向きを有するプリズムの配列をもたらすことができ、結果として良好な回転非感受性をもたらすことができる。また、傾斜に関するすべての作業およびシートを充分に近い距離から眺めたときに見て取ることができるタイル間の視覚的なコントラストも回避する。

最近の手法は、回転非感受性のプリズム再帰反射シートを提供しようとする過去の試みの欠点の一部を克服しているが、多数の問題が残されたままである。これらの問題を正しく評価するために、プリズム再帰反射シートの製造技術の理解が必要である。

プリズム再帰反射シートに使用されるプリズムは、典型的には、三角形のキューブコーナ型のプリズムであり、なぜならば、そのようなプリズムの連続的な最密配列を、基板の表面上に直線的な交差するＶ字形の溝（以下では、「Ｖ溝」と称する）からなるパターンを切削することによって形成でき、そのレプリカ（ｒｅｐｌｉｃａ）をシートの成型に用いることができるからである。交差するＶ溝のパターンによって形成することができるキューブコーナ配列は、各々のＶ溝が実質的に直線状であり、Ｖ溝の方向がすべて共通の平面に対して実質的に平行である場合、「規則的（ｒｕｌａｂｌｅ）」配列と呼ばれる。基板の表面のＶ溝の切削は、回転スピンドルに取り付けられたＶ字形のダイアモンド工具によって比較的容易に達成される。したがって、キューブコーナの規則的配列は、好都合に、非規則的配列よりも安価に製造することができる。

本出願の出願人は、２つの共通の底辺および共通の頂点を共有する５つまたは７つあるいはそれ以上のキューブコーナの上述の先行技術の集合の製造に、（１）連続的な直線に従うのではなく、曲がった線に従ういくつかのＶ溝の切削、または（２）溝の長さに沿って深さが変化するいくつかのＶ溝の切削、のいずれかが必要であることに気が付いた。従来のＶ字形の回転ダイアモンド工具は、そのような曲がったＶ溝、不連続なＶ溝、または深さの変化するＶ溝の切削に役立たず、そのような先行技術のキューブコーナの集合の製造は、比較的高価である。

本発明は、完全に規則的で、したがって容易に製造することができるキューブコーナプリズムの配列を有する再帰反射シートを提供することによって、上述の問題を解決する。配列は、透明な材料から形成されたキューブコーナの複数の個別のクラスタを備え、前記複数の個別のクラスタは、表面によってすべての辺において互いに離されており、各々のキューブコーナが、このキューブコーナの両側のキューブコーナの不連続な底辺と同一直線上になくかつ平行でもない底辺を有しており、各々のクラスタのキューブコーナは、直線状のＶ溝の組によって形成され、各々の溝が、全長にわたって実質的に同じ深さを有している。

各々のクラスタ内のキューブコーナのうちの４つ以上が、クラスタ内の中心点へと集まる辺を有することができ、クラスタのキューブコーナが、キューブコーナの少なくとも２つの対称ペアを含むことができる。本発明のいくつかの実施形態においては、前記対称ペアのキューブコーナの各々の辺のうちの１つが、このキューブコーナの両側の２つのキューブコーナの辺のうちの１つに対して直角である。キューブコーナクラスタの形状は、多角形であってよく、すべてのキューブコーナが、多角形の形状の中心に位置する共通の頂点を共有することができる。クラスタ内のキューブコーナを、共通の頂点を中心とするキューブコーナの対称ペアにて配置することができる。

キューブコーナからなる個別のクラスタを分離している前記表面に、光散乱性となるような加工を施すことができる。クラスタを分離している前記表面は、平坦であってもよく、あるいは、クラスタを分離している前記表面を、Ｖ溝または曲面によって形成することもできる。前記分離している表面が、Ｖ溝によって形成される場合、この溝は、異なるクラスタ内のキューブコーナの面の連続であってよい。クラスタを分離している前記表面が一様な格子状パターンを形成するよう、キューブコーナクラスタは互いから一定間隔離されていてもよい。

キューブコーナを、アルミニウムなどの鏡面反射金属で覆うことができ、あるいはシートが、クラスタの背後に空気セルをもたらす密封裏打ちフィルムを備えることができる。密封裏打ちフィルムを、クラスタを分離している前記表面に取り付けることができる。

さらに本発明は、回転非感受性の再帰反射プリズムシートを形成するための方法を含む：当該方法は、
各々が全長にわたって同じ深さを有している実質的に直線状のＶ溝からなるパターンで基板材料の表面を切削することによって前記基板材料にキューブコーナを形成し、その得られたキューブコーナが異なる向きを有しているステップ；
前記基板および前記基板のレプリカのうちの一方の表面に加工された表面を提供し、加工された表面によって囲まれた個別のキューブコーナクラスタを画定するステップ；
前記基板および前記基板のレプリカのうちの一方を使用して、加工された表面によってすべての辺において互いに分離された、キューブコーナからなる複数の個別のクラスタを有している再帰反射プリズムシートを透明な材料から形成し、クラスタの各キューブコーナが、キューブコーナの両側のキューブコーナの底辺と同一直線上になくかつ平行でもない底辺を有しており、各クラスタ内のキューブコーナが異なる向きを有しているステップ；
を含む。

あるいは、前記基板の面の加工された表面を最初に設け、次いで加工された表面へ隆起した材料からなる個別の領域を提供し、その後に切削の工程によって、隆起した材料からなる個別の領域を直線状のＶ溝の線のパターンによって切削して、キューブコーナのクラスタを形成することができる。あるいは、クラスタ間の前記表面を形成するために、チャネル（ｃｈａｎｎｅｌｓ）を最初に切削することができる。加工がこれらのチャネルに提供された後で、プリズムを切削してもよい。

個別のクラスタ内の異なるキューブコーナが、異なる向きを有しており、したがって光を相互に相補的なパターンにて再帰反射させるという事実は、有利には、回転非感受性の再帰反射プリズムシートを提供する。キューブコーナクラスタを、各々が全長にわたって一定の方向を保つ直線状のＶ溝の組によって製造できるという能力が、シートを完全に規則的でかつ容易に製造できるようにする。

キューブコーナクラスタが正方形であり、キューブコーナクラスタ間の分離面がＶ溝である本発明の再帰反射シートの第１の実施形態の平面図である。 キューブコーナクラスタ間の分離面が格子状のパターンに配置された平坦な表面である本発明の再帰反射シートの第２の実施形態の平面図である。 クラスタ間の分離面が追加のプリズムの切削を可能にするために広げられている本発明の再帰反射シートの第３の実施形態の平面図である。これらの追加のプリズムはキューブコーナであり、元のプリズムはそうではない。 キューブコーナクラスタが八角形であり、ｘ軸およびｙ軸の両方に関して一様な間隔であり、キューブコーナクラスタ間の分離面が平坦な表面である本発明の再帰反射シートの第４の実施形態の平面図である。 キューブコーナクラスタが正方形であり、ｘ軸およびｙ軸の両方に関して一様な間隔であり、再帰反射キューブコーナの間の非再帰反射プリズムの先端が切り落とされている本発明の再帰反射シートの第５の実施形態の平面図である。 ０°傾斜の再帰反射キューブコーナを有するキューブコーナクラスタを生成することができるカッター経路の概略図である。 図７のカッターパターンによって製作することができる傾斜０°の再帰反射キューブコーナによるキューブコーナクラスタを有するシートの第６の実施形態の平面図である。 図７のカッターパターンによって製作することができる傾斜０°の再帰反射キューブコーナによるキューブコーナクラスタを有するシートの第７の実施形態の平面図である。 −９．７４°傾斜の再帰反射キューブコーナを有するキューブコーナクラスタを生成することができるカッター経路の概略図である。 −９．７４°傾斜を有するキューブコーナを各々が含むキューブコーナクラスタを有している図１０の概略図によって形成される再帰反射シートの第８の実施形態の平面図である。 １１．２°傾斜の再帰反射キューブコーナを有するキューブコーナクラスタを生成することができるカッター経路の概略図である。 −１９．５°傾斜の再帰反射キューブコーナを有するキューブコーナクラスタを生成することができるカッター経路の概略図である。 キューブコーナクラスタの正方形格子を有する本発明の実施形態の形状の一般的な図である。 タンジェントの値が１／２であるφについてキューブコーナクラスタの正方形格子を生成することができるカッター経路の概略図である。 タンジェントの値が１／３であるφについてキューブコーナクラスタの正方形格子を生成することができるカッター経路の概略図である。 タンジェントの値が２／３であるφについてキューブコーナクラスタの正方形格子を生成することができるカッター経路の概略図である。 キューブコーナクラスタの矩形の格子を有する本発明の実施形態の形状の一般的な図である。 キューブコーナクラスタの矩形の格子を有する本発明の実施形態の製造のために、カッターによる刻線の計画を決定するための「格子引き延ばし／圧縮（ｇｒｉｄ ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ／ｓｈｒｉｎｋｉｎｇ）」方法を説明する概略図である。 矩形の格子におけるキューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナの共通の頂点の角度を等しくするために必要な格子の引き延ばしの量を決定する式を示している。 キューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナが−１９．４７°傾斜を有している本発明のシートの四つ組の後ろが空気（ａｉｒ−ｂａｃｋｅｄ）の実施形態に関して、種々の入口角度βについて、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓにおける再帰反射効率を示すグラフである。 キューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナが−９．７４°傾斜を有している本発明のシートの四つ組の後ろが空気の実施形態に関して、種々の入口角度βについて、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓにおける再帰反射効率を示すグラフである。 キューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナが０．００°傾斜を有している本発明のシートの四つ組の後ろが空気の実施形態に関して、種々の入口角度βについて、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓにおける再帰反射効率を示すグラフである。 キューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナが５．２６°傾斜を有している本発明のシートの四つ組の後ろが空気の実施形態に関して、種々の入口角度βについて、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓにおける再帰反射効率を示すグラフである。 キューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナが−１９．４７°傾斜を有している本発明のシートの四つ組の金属化された実施形態に関して、種々の入口角度βについて、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓにおける再帰反射効率を示すグラフである。 キューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナが−９．７４°傾斜を有している本発明のシートの四つ組の金属化された実施形態に関して、種々の入口角度βについて、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓにおける再帰反射効率を示すグラフである。 キューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナが０．００°傾斜を有している本発明のシートの４つ組の金属化された実施形態に関して、種々の入口角度βについて、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓにおける再帰反射効率を示すグラフである。 キューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナが５．２６°傾斜を有している本発明のシートの４つ組の金属化された実施形態に関して、種々の入口角度βについて、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓにおける再帰反射効率を示すグラフである。 キューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナの傾きが異なっている本発明のシートの実施形態について、再帰反射および昼間輝度（ｄａｙｔｉｍｅ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）の両特性を比較する表である。 本発明のシートの金属化された８つ組の実施形態について、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓにおける再帰反射効率を示すグラフであり、再帰反射キューブコーナは１５．７９°傾斜を有している。 本発明のシートの後ろが空気の８つ組の実施形態について、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓにおける再帰反射効率を示すグラフであり、再帰反射キューブコーナは１５．７９°傾斜を有している。 各々のクラスタにおけるプリズムのうちの８つが再帰反射キューブコーナである本発明のシートの実施形態の平面図である。 各々のクラスタにおけるプリズムのうちの８つが再帰反射キューブコーナである本発明のシートの実施形態の拡大斜視図である。

図１および２を参照すると、本発明の再帰反射シート１が、複数のキューブコーナクラスタ３を備えており、キューブコーナクラスタ３は、各々のクラスタ３を完全に囲む分離面５によって隔てられている。各々のクラスタ３は、非再帰反射プリズム１０によって隔てられた少なくとも４つの再帰反射キューブコーナ８を備えている。本願において、４つの再帰反射キューブコーナ８を有するクラスタ３は、四つ組（カルテット）クラスタ（ｑｕａｒｔｅｔ ｃｌｕｓｔｅｒｓ）と呼ばれる。いずれの場合も、再帰反射キューブコーナ８および非再帰反射プリズム１０の各々は、頂点１２が各々のキューブコーナ８およびプリズム１０に共通（図１および２の実施形態のとおり）でないなら、少なくとも共通の焦点に整列している頂点１２を有している。いずれの場合も、再帰反射キューブコーナ８の各々は、キューブコーナ８の両側のキューブコーナ８の非連続の（ｎｏｎｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ）底辺１５、１６と同一直線上になく、かつそれらの底辺１５、１６に平行でもない底辺１４を備えている。図１および図２の両方の実施形態において、クラスタ３は、６組の平行なカットによって形成され、再帰反射キューブコーナ８は、５．２６°の傾斜を有している（より辺に平行）。

分離面５は、図１に示されるようなＶ溝２０（この場合には、深い６０°のカットから形成される）の形状であってよく、または、図２に示されるように平面２２であってよい。そのような形状は、鋭い先端または平たい先端のＶ字形の回転カッターを直線の経路に沿って移動させることで基板に平行なＶ溝の組を形成する規則的製造プロセスに適合するがゆえに好ましい。しかしながら、分離面５の形状は、Ｖ溝または平坦な形状に限られず、例えば湾曲した外形（プロファイル）または「Ｃ」字形の外形（プロファイル）を有してもよい。以下で見られるとおり、分離面５は、必ずしもキューブコーナクラスタ３を異なる直交軸に沿って同じ距離だけ隔てている必要はなく、とくにはキューブコーナクラスタ３が正方形でも矩形でもない場合に、必ずしも正方形または矩形の格子状である必要はない。好ましくは、分離面５は、きわめて効率的な拡散反射をもたらす（例えば、白色に着色され、または、アルミニウムなどの鏡面反射材料でコートされ、反射光を散乱させるようなテクスチャとされる）。効率を、多重反射散乱（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）の発生を軽減するように限定された表面傾斜（ｓｕｒｆａｃｅ ｓｌｏｐｅｓ）を有するテクスチャを用いることによって、高めることができる。得られる分離面５の高い拡散反射率が、シート１の昼間輝度（ＣａｐＹ）を高めるうえで役に立つ。シート１の昼間輝度を高めることは、シート１の裏側が金属化される場合にとくに望ましい。

シート１の昼間輝度（ＣａｐＹ）をさらに高め、さらには２組の追加の４５°カットによるクラスタ３のコーナへの追加の三角錐の形成を可能にするために、図２の実施形態の分離面をより広い分離面５へと拡大できることに、注意すべきである。そのような実施形態においては、先の６組の斜めのカットが別の刃先角（ｉｎｃｌｕｄｅｄ ａｎｇｌｅ）（７５．５２２５°の代わりに８３．６２０６°）を有するカッターで行なわれ、かつ新たな４５°のカットが３８．９４２４°の刃先角を有するカッターで行なわれない限り、そのようなコーナプリズムは、キューブコーナではないであろう。そのような切削の手順に従う場合、クラスタ３のコーナに形成される４つのプリズムは、図３に示されるように、機能上の再帰反射キューブコーナであると考えられる。

図４は、キューブコーナクラスタ３が正方形の外周の代わりに八角形の外周３０を有し、ｘ軸およびｙ軸の両方に関して一様な間隔で配置されている本発明の再帰反射シート１の第４の実施形態の平面図である。

図５は、キューブコーナクラスタ３が正方形であり、ｘ軸およびｙ軸の両方に関して一様な間隔で配置されており、再帰反射キューブコーナ８の間の非再帰反射プリズム１０が切断された先端部３２を有している再帰反射シート１の第５の実施形態の平面図である。

図１〜５に示したシート１の実施形態は、９０°隔てられた４つの向きが存在する再帰反射キューブコーナプリズム８の配列を切削できることを示している。さらに詳しく後述されるように、プリズム８は、いくつかの異なる傾きを有することができる。また、９０°隔てられた４つの向きが存在する非傾斜プリズム８のクラスタ３を生成することもできる。図６は、０°傾斜の再帰反射キューブコーナを有するキューブコーナクラスタを生成することができるカッターの経路の概略図である。図７および８は、図６のカッターパターンによって形成することができる０°傾斜の再帰反射キューブコーナ８によるキューブコーナクラスタ３を有しているシート１の第６および第７の実施形態を示している。

図３に示した実施形態の改良において、分離面２５およびプリズム２７にて８つの向きが存在する再帰反射プリズム８を有している四つ組キューブコーナクラスタ３の配列（例えば、一部のクラスタが０°／９０°／１８０°／２７０°に配向された５．３°傾斜を有する４つの中央のプリズム８を備え、他のクラスタが４５°／１３５°／２２５°／３１５°に配向された１５．８°傾斜を有する４つのプリズム８を備える）を切削することも可能である。これを、クラスタ３の中心を通過するカットのために２つの異なる角度のカッターを使用することによって行なうことができる。１つのカッター（刃先角＝７５．５２２５°）が、約５．３°傾斜を有するプリズム８の形成に適すると考えられる。もう１つのカッター（刃先角＝８３．６２０６°）が、約１５．８°傾斜を有するプリズム１０の形成に適すると考えられる。クラスタ３の中心を通過する４組の溝においてこれらのカッターの間を交互することによって、２つの種類のクラスタ、すなわち０°／９０°／１８０°／２７０°に配向される４つの中央のプリズム８が再帰反射である第１の種類のクラスタ、および、４５°／１３５°／２２５°／３１５°に配向されるプリズム１０が再帰反射である第２の種類のクラスタを形成することができる。

また、９０°隔てられた４つの向きが存在する負の傾きのプリズム８を切削することも可能である。図９は、負の傾きの再帰反射キューブコーナ８を有するキューブコーナクラスタ３を生成することができるカッターの経路の概略図である。図１０は、図９の切削パターンによって形成され、−９．７４°の負の傾きを有するキューブコーナ８を各々が含むキューブコーナクラスタ３を有している再帰反射シート１の第８の実施形態の平面図である。そのようなキューブコーナ８は、クラスタ３のより大きな面積を占め、したがって他のすでに開示した実施形態よりも効率的となることができる。図１１および１２は、それぞれ１１．２°（より辺に平行）および−１９．５°（より面に平行）傾斜を備えている９０°隔てられた再帰反射キューブコーナ８の四つ組を有するキューブコーナクラスタ３を生成することができるカッターの経路の概略図である。

図１３は、９０°隔てられた向きを持つ三角形の底部を有する再帰反射キューブコーナ８の四つ組を含む正方形の格子に配置されたキューブコーナクラスタ３を有する本発明の実施形態の形状の一般的な図である。そのような正方形のキューブコーナクラスタ３におけるキューブコーナ８は、形状およびサイズにおいて同一（二面角の小さなばらつきを有してもよいが）である。頂点の二等分の角度φが、四つ組キューブコーナ８の各々について同じであることに、注意すべきである。すでに示したように、そのようなキューブコーナクラスタ３の配列を、罫引機またはダイアモンド旋盤によって作られる６組の平行な線（ｒｕｌｉｎｇｓ）によって形成することができる。規則的な切削計画は、そのような正方形のキューブコーナクラスタ３について、頂点の二等分の角度φのタンジェントが１／２、１／３、および２／３などの単純な分数に設定される場合に、容易に決定することができる。図１４〜１６は、そのようなφの値についてそのようなキューブコーナクラスタを生成することができるカッターの経路の概略図を示している。

当然ながら、そのようなクラスタの規則的な切削計画の設計の容易さは、得られるシート１の全体としての光学的性能に見合っていなければならない。したがって、それぞれｔａｎφ＝１／２、１／３、および２／３であるそのようなクラスタ３を利用するシート１の３つの実施形態の光学的性能を、次に比較する。得られたキューブコーナクラスタ３の配列の光学的特性の評価において、以下の要素を考慮した。
（１）Ｒｅｔｒｏ ＦＦ−（再帰反射フィルファクタ）。総面積のうちの三角形キューブコーナプリズムで構成される割合。この割合が、シートの総面積に対するプリズムクラスタの総面積の比ではなく、シートの総面積に対するクラスタ内の再帰反射キューブコーナのみの総面積の比であることに、注意すべきである。
（２）Ｃａｐ−Ｙ ＦＦ−ｃａｐ−Ｙ フィルファクタ。総面積のうちのどれだけの割合が、昼間輝度を高めるための光の散乱に適するか。言い換えると、［プリズムクラスタ３を囲んでいる領域５＋クラスタ３のうちの昼間輝度に貢献する領域］を［シートの総面積］で割ったもの。
（３）Ｗａｓｔｅ−総面積のうち、再帰反射または昼間輝度に貢献しない割合。

上記の表から、光学的性能における特定のトレードオフが明らかである。例えば、ｔａｎφ＝１／２であるクラスタ３の正方形格子の配列を有する再帰反射シート１は、最大の再帰反射の面積（０．３２）を有するが、昼間輝度に貢献する面積が最小（０．３６）であり、再帰反射にも昼間輝度にも貢献しない無駄領域が最大（０．３２）である。ｔａｎφ＝１／３およびｔａｎφ＝２／３であるシート１の他の２つの実施形態は、昼間輝度に貢献する面積がはるかに大きく（それぞれ、０．６４および０．７９）、無駄領域がはるかに小さい（それぞれ、０．２４および０．０７）が、再帰反射の面積もはるかに小さい（それぞれ、０．１２および０．１４）。表の値は、クラスタ３のコーナの非キューブコーナプリズム１０がＣａｐ−Ｙに貢献しないという仮定にもとづいている。この仮定は、とりわけ非キューブコーナ１０の後ろが空気であり、シートが裏打ちフィルムを有する場合に、有効でないかもしれない。また、表の値は、キューブコーナクラスタ３がＲｅｔｒｏ ＦＦを最大にするために可能な限り小さい間隔の格子に配置されているという仮定にもとづいている。クラスタ３の間の間隔を、オプションにより大きくすることで、Ｃａｐ−Ｙ ＦＦを大きくし、それに比例してＲｅｔｒｏ ＦＦおよびＷａｓｔｅの両者を小さくすることができる。

このように、９０°隔てられた同じサイズおよび形状の三角形の底部を有する再帰反射キューブコーナ８の四つ組を含む正方形のキューブコーナクラスタ３を主に検討した。これらのクラスタ３は、ｘおよびｙ方向において四つ組８の中心の間に等しい間隔が存在するように、正方形の格子に配置される。正方形の格子におけるすべての交点が、クラスタ３によって占められることができるわけではない。図１７Ａは、正方形の格子上に矩形のキューブコーナクラスタ３５を有している本発明の実施形態の形状の一般的な図である。すでに述べたキューブコーナクラスタ３と対照的に、そのような矩形のキューブコーナクラスタ３５におけるキューブコーナ３７は、形状およびサイズにおいて同一でない。頂点の二等分の角度φ１およびφ２が異なることに注意すべきである。さらに、そのような矩形のクラスタ３５は、ｘおよびｙ方向において四つ組の中心の間に等しい間隔が存在するように、正方形の格子上に配置される。そのような配置は有用となりうるが、回転非感受性の実現にとって理想的でない。しかしながら、格子を引き延ばし、あるいは圧縮することによって、角度φ１およびφ２を等しくすることができ、４つのキューブコーナ３７が同じ形状およびサイズを有することができ、格子が矩形になる。

図１７Ｂおよび１８は、φ１およびφ２の異なる初期値について規則的なカットによってそのようなクラスタ３５を製造する概略の切削図を生成するための「格子の引き延ばし／圧縮」方法を示している。この方法において、クラスタ３５が描かれた格子について、図１７Ｂに示されるようにφ１＝φ２となるまでに必要な「引き延ばし」または「圧縮」の量が決定される。引き延ばしまたは圧縮の量は、「ｓ」と称される。図１８に示されるように、

である。
ｔａｎφ１＝１．０かつｔａｎφ２＝１／２である場合、ｓ＝√２である。したがって、水平方向の線の間隔を、矩形の格子を定めるように係数ｓ、すなわち約１．４１４２という係数にて垂直方向の線の間隔よりも大きくしなければならない一方で、残りの４組の平行な線（φ＝ｔａｎ^−１（１／√２）の角度およびこれに対するすべての負かつ相補的な角度に向けられる）は、切削の計画によって矩形の中心を通過しなければならない。最終的な概略の切削パターンが、図１０に示されている。同じ「格子引き延ばし／圧縮」方法を、φ１およびφ２が異なる値であるプリズムクラスタ３５のための概略の切削パターンを決定するために容易に使用することができる。これを、初期の引き伸ばされていない場合が等しいサイズのキューブコーナを有する正方形の格子の場合にも行なうことができる。

図１９Ａ〜１９Ｄは、キューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナがそれぞれ−１９．４７°、−９．７４°、０．００°、５．２６°の傾斜を有している本発明のシートの四つ組の後ろが空気の実施形態に関して、０°〜８０°の範囲の入口角度βについて、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓにおける再帰反射効率を示すグラフである。これらのグラフが、シートの全体としての効率を示していることに、注意すべきである。種々のシートの再帰反射効率が、０°〜１８０°と１８０°〜３６０°との間で対称であるため、これらのグラフの各々は、０°〜１８０°の配向角度ω_ｓについてのみ示されている。−９．７４°の角度に傾けられた再帰反射キューブコーナを有している４つ組型のクラスタ３を備えているシートが、小さい入口角度（β）において最も高い再帰反射効率を有することを図１９Ｂのグラフが示している一方で、−１９．４７°の角度に傾けられた再帰反射キューブコーナを有しているそのようなシートが、小さい入口角度（β）において最も低い再帰反射効率を有することを図１９Ａのグラフが示している。

図２０Ａ〜２０Ｄは、キューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナがそれぞれ−１９．４７°、−９．７４°、０．００°、５．２６°の傾斜を有している本発明のシートの４つ組の金属化された実施形態に関して、０°〜８０°の範囲の入口角度βについて、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓにおける再帰反射効率を示すグラフである。やはり、−９．７４°の角度に傾けられた再帰反射キューブコーナを有している４つ組型のクラスタ３を備えているシートが、小さい入口角度において最も高い再帰反射効率を有することを図２０Ｂのグラフが示している一方で、−１９．４７°の角度に傾けられた再帰反射キューブコーナを有しているそのようなシートが、小さい入口角度において最も低い再帰反射効率を有することを図２０Ａのグラフが示している。

図２１は、キューブコーナクラスタの再帰反射キューブコーナの傾斜が異なっている本発明のシートの４つ組の実施形態について、再帰反射および昼間輝度の両特性を比較する表である。すでに述べた表と同様に、図２１は、種々のシートをＲｅｔｒｏ ＦＦ、Ｃａｐ−Ｙ ＦＦ、およびＷａｓｔｅにもとづいて比較している。さらに図２１は、これらの種々のシートを、昼間輝度にも再帰反射にも貢献していないシートの面積の割合として定義される第４の要素「Ｒｅｔｒｏ Ｗａｓｔｅ」に基づいて比較している。図２１の表の比較結果は、図１９Ａ〜１９Ｄおよび２０Ａ〜２０Ｄの再帰反射効率のグラフとは異なるストーリーを示している。図２１と異なり、図１９Ａ〜１９Ｄおよび２０Ａ〜２０Ｄは、空気または金属のプリズム裏打ちの反射および／または透過の効果、ならびに異なる入射光の方向における種々の傾きのキューブコーナプリズムの幾何学的効率を含んでいる。例えば、図２１は、−１９．４７°の傾斜を有する再帰反射キューブコーナ８を含むクラスタ３を有している４つ組のシートが、ＷａｓｔｅおよびＲｅｔｒｏ Ｗａｓｔｅの両方の値が小さく、比較した１０種類のシートにおいて、Ｒｅｔｒｏ ＦＦの値が２番目に大きいことを示している。しかしながら、このシートは、主として低い幾何学的効率ゆえに、図２０において検討したすべてのシートのうちで、小さい入口角度における再帰反射効率が最も低い。このように、−１９．４７°の傾斜を有する再帰反射キューブコーナを有するシートのランク付けは、より包括的な光学的基準の組によって測定されるとき、第１または第２から最後へと変化する。

図２２Ａおよび２２Ｂは、それぞれ本発明のシートの金属化された８つ組（オクテット）の実施形態および後ろが空気の８つ組の実施形態について、０°〜１８０°の範囲の配向角度ω_ｓおよび０°〜８０°の範囲の入口角度βにおける再帰反射効率を示すグラフである。どちらの場合も、クラスタの再帰反射キューブコーナは、１５．７９°の傾斜を有している。金属化された８つ組のシートが、すべての入口角度に対してきわめて低い方向感受性を有する一方で、後ろが空気の８つ組のシートの再帰反射効率は、０°〜４０°の範囲の入口角度βにおいてより高い。図２３Ａおよび２３Ｂは、８つ組のシートの平面図および拡大斜視図であり、図２２Ａおよび２２Ｂのグラフの測定値は、これをモデル化したものである。

さらに本発明は、本発明の回転非感受性再帰反射プリズムシート１を形成するための方法を包含する。この方法の一実施例においては、最初に第１の工具基板の表面が、最終的な製品において高Ｃａｐ−Ｙ ＦＦを促進するような方法で加工される。そのような加工された工具基板の表面は、前もって調達されてもよく、または、そのような加工された工具基板の表面が、化学的または電気的なエッチング、電気めっき、レーザ彫刻、研削、ＥＤＭ、などによって滑らかで連続的な工具表面上に生成されてもよい。次に、凹部のパターンが、再帰反射クラスタ３を存在させるべきである加工された表面に形成される。所望のキューブコーナクラスタの各々に対応する個々の凹部を、例えばフォトリソグラフィ／エッチングまたはイオンミリングを使用して加工された表面に形成することができる。あるいは、最終的な製品において所望されるキューブコーナクラスタを一方向に沿って狭い間隔で位置させる状況においては、凹部が、例えばダイアモンド旋盤、罫引、ワイヤまたはプランジＥＤＭを使用する平行なチャネルの形態をとることができる。いずれの場合も、加工された、凹部を有する表面の「ネガ（ｎｅｇａｔｉｖｅ）」コピーが、例えば電鋳法によって切削可能な材料から形成されることで、クラスタの輪郭を描く隆起した材料の「島（ｉｓｌａｎｄｓ）」、または、キューブコーナクラスタの輪郭を描く隆起した材料の所望の島を形成するように横方向に切削することができる隆起した材料の帯のいずれかを有する切削可能な工具表面が生み出される。最後に、どちらの場合も、実質的に直線状のＶ溝のパターン（図６、９、１０、１１、１２、１４、１５、および１６に示したパターンなど）を、切削可能な基板の面に位置する隆起した材料の島へと切削することによって、キューブコーナクラスタ３が形成される。各々のＶ溝が直線であり、全長にわたって同じ深さを有することが好適である。個別の凹部ではなく、平行なチャネルが第１の工具基板に切削されている場合には、平行なチャネルの横方向の切削によって加工が消えてしまった工具表面の領域において、キューブコーナクラスタの間に加工を追加することができる。

本発明の方法の別の実施例においては、チャネルが、加工された領域が存在すべき切削可能な工具基板の滑らかな面に切削される。切削を、尖った先端、または平たい先端、あるいは湾曲した先端を有するＶ溝カッターによって実行することができる。あるいは、チャネルを、ワイヤまたはプランジＥＤＭによって切削することができる。これらのチャネルの切削は、加工された表面を形成するだけでなく、キューブコーナクラスタの形状の輪郭を描く隆起した材料の島も形成する。次に、チャネルの底面に加工が施される。これは、通常は、切削された基板の全体に加工を施すことによって達成されると考えられる。そのような加工を、例えば化学的または電気的なエッチング、電気めっき、またはレーザ彫刻によって達成することができる。最後に、実質的に直線的なＶ溝のパターン（図６、９、１０、１１、１２、１４、１５、および１６に示したパターンなど）を、チャネルによって切削可能な基板の面に形成された隆起した材料へと切削することによって、キューブコーナクラスタが形成される。

本方法のさらに別の代案の実施例においては、第１の基板の面上の加工された表面を最初にもたらすことができ、次いでテクスチャを有する表面に隆起した材料の個別の領域がもたらされ、その後にキューブコーナのクラスタを形成すべく、隆起した材料の個別の領域に直線的なＶ溝の刻線のパターン（図６、９、１０、１１、１２、１４、１５、および１６に示したパターンなど）を切削する工程が行なわれる。

本発明を、本発明の特定の好ましい実施形態を特に参照して詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定される本発明の技術的思想および技術的範囲の範疇において、変更および改良を生み出すことができることを、理解できるであろう。

Claims (29)

1. 再帰反射プリズムシートであって、
   透明な材料から形成されたキューブコーナからなる複数の個別のクラスタを備え、
   前記複数の個別のクラスタは、表面によってすべての辺において互いに分離されており、
   各キューブコーナは、キューブコーナの両側のキューブコーナの底辺と同一直線上になくかつ平行でもない底辺を有しており、
   前記各クラスタのキューブコーナは、直線状のＶ溝の組によって画定され、前記各溝は、全長にわたって実質的に同じ方向を有しており、
   前記キューブコーナは、当該シートの再帰反射が実質的に回転非感受性であるよう異なる向きを有している、
   再帰反射プリズムシート。
2. 前記キューブコーナからなる個別のクラスタを互いに分離している前記表面は、光散乱性であるよう加工されている、
   請求項１に記載の再帰反射プリズムシート。
3. 前記各クラスタの前記キューブコーナのうちの４つ以上が、前記クラスタ内の中心点へと集まる辺を有している、
   請求項１に記載の再帰反射プリズムシート。
4. 前記クラスタの前記キューブコーナが、キューブコーナの対称ペアを含む、
   請求項１に記載の再帰反射プリズムシート。
5. 前記各クラスタのキューブコーナは、キューブコーナの少なくとも２つの対称ペアを含んでおり、前記対称ペアのキューブコーナの各々の辺のうちの１つが、前記キューブコーナの両側の２つのキューブコーナの辺のうちの１つに対して直角である、
   請求項４に記載の再帰反射プリズムシート。
6. 前記キューブコーナクラスタが、直線の辺を有している、
   請求項１に記載の再帰反射プリズムシート。
7. 前記キューブコーナクラスタの形状が多角形であり、すべての前記キューブコーナが、前記多角形の形状の中心に位置する共通の頂点を共有している、
   請求項６に記載の再帰反射プリズムシート。
8. 前記クラスタ内の前記キューブコーナが、前記共通の頂点を中心とするキューブコーナの対称ペアにて配置されている、
   請求項７に記載の再帰反射プリズムシート。
9. 前記クラスタの周囲の前記表面が、Ｖ溝によって形成されている、
   請求項１に記載の再帰反射プリズムシート。
10. 前記表面を形成している前記Ｖ溝が、異なるクラスタ内のキューブコーナの面の連続である、
    請求項９に記載の再帰反射プリズムシート。
11. 前記クラスタの周囲の前記表面が、平坦な表面によって形成されている、
    請求項１に記載の再帰反射プリズムシート。
12. 前記クラスタの周囲の前記表面が、曲面によって形成されている、
    請求項１に記載の再帰反射プリズムシート。
13. 前記クラスタを互いに分離している前記表面が一様な格子状パターンを形成するよう、前記キューブコーナクラスタは互いから一定間隔離れている、
    請求項１に記載の再帰反射プリズムシート。
14. 前記クラスタ内の前記キューブコーナは、傾けられている、
    請求項１に記載の再帰反射プリズムシート。
15. 前記クラスタの前記キューブコーナは、片面が鏡面反射金属コーティングで覆われている、
    請求項１に記載の再帰反射プリズムシート。
16. 前記クラスタの背後に空気セルを提供する密封裏打ちフィルムをさらに備えている、
    請求項１に記載の再帰反射プリズムシート。
17. 前記密封裏打ちフィルムが、前記クラスタを分離している前記表面に取り付けられている、
    請求項１６に記載の再帰反射プリズムシート。
18. 再帰反射プリズムシートであって、
    透明な材料から形成されたキューブコーナからなる複数の個別のクラスタを備え、
    前記クラスタの各々は、直線的な多角形の辺を有しており、前記クラスタは、加工された表面によってすべての辺において互いに離されており、
    前記各クラスタの前記キューブコーナは、直線状のＶ溝の組によって画定され、前記各Ｖ溝は、全長にわたって実質的に同じ方向を有しており、
    前記各キューブコーナは、他のキューブコーナの底辺と共通でない底辺を有しており、
    前記クラスタ内の前記キューブコーナは、当該シートの全体としての再帰反射が実質的に回転非感受性であるよう異なる向きを有している、
    再帰反射プリズムシート。
19. 前記キューブコーナが、前記直線的な辺によって画定された前記クラスタの前記多角形の形状の内側の中央に位置する共通の頂点を共有し、前記共通の頂点に対する対称な対向ペアにて配置されている、
    請求項１８に記載の再帰反射プリズムシート。
20. 前記クラスタの周囲の前記加工された表面が、Ｖ溝によって形成されている、
    請求項１８に記載の再帰反射プリズムシート。
21. 前記加工された表面を形成している前記Ｖ溝が、異なるクラスタ内のキューブコーナの面の連続である、
    請求項２０に記載の再帰反射プリズムシート。
22. 前記クラスタの周囲の前記加工された表面が、平坦な表面によって形成されている、
    請求項１８に記載の再帰反射プリズムシート。
23. 前記クラスタの周囲の前記加工された表面が、曲面によって形成されている、
    請求項１８に記載の再帰反射プリズムシート。
24. 前記クラスタを囲んでいる光学的に加工された表面が一様な格子状パターンを形成するよう、前記キューブコーナクラスタは互いから一定間隔離されている、
    請求項１８に記載の再帰反射プリズムシート。
25. 回転非感受性の再帰反射プリズムシートの製造方法であって、
    全長にわたって実質的に同じ方向を有している直線状のＶ溝のパターンで基板の面を切削することによって前記基板にキューブコーナを形成するステップであって、前記得られたキューブコーナが異なる向きを有しているステップと、
    前記基板および前記基板のレプリカのうちの一方の面に加工された表面を提供し、加工された表面によって囲まれた個別のキューブコーナクラスタを画定するステップと、
    前記基板および前記基板のレプリカのうちの一方を使用して、加工された表面によってすべての辺で互いから分離された、キューブコーナからなる複数の個別のクラスタを有している再帰反射プリズムシートを透明材料から形成するステップであって、前記クラスタにおける前記各キューブコーナは、キューブコーナの両側のキューブコーナの底辺と同一直線上になくかつ平行でもない底辺を有しており、各クラスタにおけるキューブコーナは異なる向きを有しているステップと、
    を含んでいる方法。
26. 前記基板の面の前記加工された表面が最初に提供され、次いで前記加工された表面に隆起した材料からなる個別の領域が提供され、その後に前記切削の工程によって、前記隆起した材料からなる個別の領域が直線状のＶ溝線のパターンで切削され、前記キューブコーナからなるクラスタが形成される、
    請求項２５に記載の再帰反射プリズムシートを形成するための方法。
27. 前記基板における前記キューブコーナの切削は、わずかに傾けられたカッターで第１組のＶ溝を切削し、前記基板を１８０°回転させ、次いで第２組のＶ溝を切削することで、前記シートから戻る光の発散の増大をもたらすミラーリングを得られるキューブコーナに形成することによって達成される、
    請求項２５に記載の再帰反射プリズムシートを形成するための方法。
28. 前記第１組のＶ溝が、奇数の溝であり、前記第２組のＶ溝が、偶数の溝である、
    請求項２７に記載の再帰反射プリズムシートを形成するための方法。
29. 観察角度を増すために前記キューブコーナの間のＶ溝を加工するステップをさらに含む、
    請求項２５に記載の再帰反射プリズムシートを形成するための方法。

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