JP3990446B2 - 再帰反射性傾斜プリズム構造体 - Google Patents

Description

発明の背景
本発明で用いる如くの再帰反射性構造体は1945年７月３１日に特許になったユンゲルセンの米国特許第2,380,447号や、1986年５月１３日に特許になったフープマンの米国特許第4,588,258号、1973年１月２３日に特許になったスタムの米国特許第3,712,706号に詳細に開示されている。特にユンゲルセン特許の図１５には、反射板との直角以外の角度で光を反射するシート状反射プリズム構造体の平面図が示されている。フープマン特許では、プリズム素子対のアレーにおけるプリズム素子の光軸が、再帰反射すべき光が結像する物体の前表面からみればそのプリズム素子の縁部へ向かって傾斜している角錐型再帰反射物体（cube-corner retroreflective article）を開示している。この傾斜方向は、本明細書においては「正」方向傾斜と呼んでいるが、これはプリズム対の光軸が共通縁部から離れる方向に傾斜しているユンゲルセン特許の第１５図に示された傾斜方向とは対比をなしている。欧州特許公開公報第0137736B1号（前掲のフープマンの米国特許に対応）の出願過程で、ユンゲルセン特許における一方の展望から（from one perspective）の傾斜方向（負方向）では、入射角の範囲が大きくなったことによる角錐型素子の光反射能力の向上、詳述すれば「角錐への受光の道を開け、特に再帰反射シート構造体のX-X平面において大量の光を反射する」能力を向上させる上で一層効果的であると思われるとの主張がなされた。
また、フープマン特許での傾斜方向（正方向）では、X-X平面（水平面）とY-Y平面（垂直面）との両平面での「円摩度（angularity）」を向上させることができ、このことは特に交通制御信号に用いる場合に格別かつ望ましい結果であるとの主張がなされた。
ウォルターの米国特許第5,171,624号には、プリズム対が互いに３〜１０°の角度傾斜していて、プリズムの大きさが0.006〜0.025インチ（頂点間の距離）で、プリズムの少なくとも一側面が弧状になっているシート状微小プリズム反射構造体を開示している。
ベンソンの米国特許第5,122,902号には、素子間に開離面と截頭角錐素子とを備えた再帰反射角錐素子が開示されている。
発明の概要
本発明の第１実施の形態では前述した従来技術で示唆されているところとは違って、眺望平面がどうであろうとも広観測角性能、均一な向き角度性能、高円摩度を有する角錐型再帰反射性構造体は、非常に小さい（0.0005インチから0.006インチ以下）再帰反射素子により得られ、斯かる素子の対は互いに傾斜しているが、好ましくは光軸が互いに離れる方向へ、即ち、負方向傾斜するのが望ましい。プリズム素子は、必ずしも共通平面に臨むとは限らない直線縁部によりプリズム素子の底辺に形成される互いに直交する三つの側面を有している。これらのプリズムの直交する三つの反射面を誘電材ないし高反射性金属被膜で被覆すると、例外的な性能が得られる。
また、本発明の別の実施の形態では前述した従来技術で示唆されているところとは違って、眺望平面がどうであろうとも広観測角性能、均一な向き角度性能、高円摩度、優れたホワイト値特性およびリアルな色を有する角錐型再帰反射性構造体は、プリズム対に形成された反射プリズムのアレーからなり、前記プリズム対が互いに負方向に傾斜しているとともに、プリズム対の交差点近傍の一部のプリズム対におけるプリズムの内の一つに窓が形成されてなる前記アレーにより得られる。
窓は素子を成形型で成形するが、その際プリズム素子用成形型の一部を除去することにより形成される。
プリズム素子用成形型における素子の内の一つの一部を除去すれば、観測角性能が増大したより小さいプリズム素子を作製することができる。良好な観測角性能は、光源が自動車よりも運転手から遠い方に離れているトラックや飛行機から眺めた物体を再帰反射する上で特に重要である。また、自動車運転手が再帰反射している物体に非常に近づいている場合では、斯かる運転手にとってもそのような性能は重要なものである。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の再帰反射シート構造体の好ましい実施の形態の一部を示す平面図である。
図２は、図１のシート構造体の頂面の一部を線I-Iに沿ってみた側面図である。
図３は、図１のシート構造体の頂面の一部を線II-IIに沿ってみた側面図である。
図４は、図１のシート構造体の頂面の一部を線III-IIIに沿ってみた側面図である。
図５は、本発明における如く負方向傾斜した小さいプリズム対を示す、プリズム素子の一つの対１０Ａ、１０Ｂの拡大平面図である。
図６は、線V-Vに沿ってみた図５のプリズム素子の側面図である。
図７は、面の寸法をインチで、角寸法を度で示した従来公知のプリズム構造体の寸法付き斜視図である。
図８は、図９の線VIII-VIIIに沿う横断面図である。
図９は、図７に示した従来公知のプリズムを用いた従来公知のシート構造体の平面図である。
図１０は、面の寸法をインチで、角度を度で示す、本発明によるプリズムの寸法付き斜視図である。
図11Aから図11Cまでは、従来公知の再帰反射シート構造体から反射した光の強度の極性プロットを示す図である。
図12Aから図12Cまでは、本発明による再帰反射シート構造体から反射した光の強度の極性プロットを示す図である。
図１３は、本発明による金属蒸着したプリズムの実施の形態を示す断面図である。
図１４は、本発明の再帰反射シート構造体の一部を示す平面図である。
図１５は、図１４のシート構造体の頂面の一部を線I-Iに沿ってみた側面図。図１６は、図１４のシート構造体の頂面の一部を線II-IIに沿ってみた側面図である。
図１７は、図１のシート構造体の頂面の一部を線III-IIIに沿ってみた側面図である。
図１８は、図１４に示した小さいプリズム10Cと面10Fとが形成される態様を示す、プリズムアレーのためのマスター成形型の拡大側面図である。
図１９は、本発明のプリズム素子の一つの対10C/10Bを示す拡大平面図である。
図２０は、線VI-VIに沿ってみた図１９のプリズム素子の側面図である。
図２１は、別の実施の態様を示す平面図である。
図２２は、線VIII-VIIIに沿ってみた図２１の側面図である。
図２３は、本発明の再帰反射シート構造体のまた別の実施の態様を示す平面図である。
図２４Ａは、観測角0.33°における、空気層で裏付けされた窓のない、プリズムの大きさが0.0055インチである３°負方向傾斜型プリズムのシート構造体から反射された光の強度をプロットした説明図である。
図２４Ｂは、金属蒸着したシート構造体による、同一観測角での図２４Ａと同様なプロットを示す説明図である。
図２４Ｃは、本発明により窓を設けた、図２４Ａと類似のプロットを示す説明図である。
図２４Ｄは、図１４に示した本発明の実施の態様による窓を設けた図２４Ｂと類似のプロットを示す説明図である。
図２５Ａは、観測角0.50における、大きさが0.004インチの３負方向傾斜型の比較的小さいプリズムによる図２４Ａと類似のプロットを示す説明図である。
図２５Ｂは、同一観測角における金属蒸着のあるものによる図２５Ａと類似のプロットを示す説明図である。
図２５Ｃは、窓のあるものによる図２５Ａと類似のプロットを示す説明図である。
図２５Ｄは、図２４に示したプリズムの実施の態様による窓を設け、金属蒸着を施したものの図２５Ｂと類似のプロットを示す説明図である。
図２６は、本発明により形成したプリズム10Bの寸法付き斜視図である。
図２７は、三つの側面すべてを平坦面10Fとした0.0041インチの、より小さいプリズム５０を作製すべく本発明により改変した図２６のプリズムの寸法付き斜視図である。
図２８は、別のプリズムの実施の態様を示す寸法付き斜視図である。
図２９は、すべての側面が平坦面10F’とした大きさが0.0016インチのプリズム50'を作製すべく改変した図２８のプリズム10B’を示す図である。
図３０は、従来公知の再帰反射プリズムの成形型を示す平面図である。
図３１は、本発明により改変した図３０の成形型の一部を示す平面図である。
図３２は、図３１に示した改変型を製造するに二回目の操作で形成する異なった溝線ないしカットを示す概略側面図である。
発明の詳細な説明
図１から図６において、本発明による超薄可撓性シート構造体１００を示す。本明細書でいう「シート」とは、光が入射するほぼ平坦な前表面を有し、また、光の透過を事実上許容する本体部を有する比較的薄いシート状構造体のみならず、厚い部材や積層体などを意味する。シート１００は、対１０A、１０Ｂとして配置されている微小な角錐素子（cube corner element）１０の緻密なアレーからなり、角錐素子の光軸１７（プリズム面１１，１２，１３が形成する内角の三等分線（trisector））は互いに離れる方向に傾斜（負方向傾斜）している。傾斜角β（図６）は、好ましくは角錐素子の底辺をほぼ含む共通面の垂線１９に対して１．０°以上で、７．０°以下であるのが望ましい。角錐素子１０Ａと１０Ｂの大きさ、つまり、傾斜方向に沿う高さ（ｈ）と幅（Ｗ）とは、シート構造体の長距離再帰反射に必要な狭観測角性能（narrow observation angle performance）も保ち広観測角性能を最大レベルにするのに重要なパラメータである。好ましくは、底辺の角錐底辺幅Ｗ１，Ｗ２またはＷ３は角錐面１１，１２，１３の底辺が臨む共通平面上に設定されているのが望ましく、幅寸法は0.0005インチと等しいか、それ以上で、0.006インチ以下が望ましい。Ｗ１〜Ｗ３としては、約0.002インチが最適である。
可撓性シート構造体１００を製造するのに用いる材料としては、好ましくは１．４〜１．７の屈折率を有している。角錐プリズム材料の厚みは好ましくは最小でも0.0003インチで、最大でも0.004インチであるのが望ましい。シート構造体の全厚は、最終製品としてのシート構造体を製造するのに用いる保護層や接着層（図示せず）により定まる。溝角θとα（図２，図３，図４）とは、好ましくはそれぞれ７３°と６５°であるのが望ましい。
本発明によれば、非常に小さい角錐型再帰反射板、特に底辺幅が0.0005インチから0.006インチの範囲のもので、信号機や視線誘導標（delineators）、横断歩道安全標識に用いられている再帰反射性構造体に望ましい観測角性能に有益な回折効果を得ることができる。同一シート状構造体、すなわち、負方向傾斜型で、幅が0.006インチ以下ではあるが、角錐面にアルミ蒸着が施されているものの性能が高められる。種々の入射角と反射角での金属化した角錐面からの反射時に発生する位相変化と偏光変化とが、金属化した面を有しない角錐素子がもたらす光発散よりも大きい、回折による再帰反射光の光発散をもたらしてくれる。また、角錐面にアルミないし銀が蒸着されていると、微かな光が二次及び高次の最大回折（diffraction maximas）に発展する。一次回折量（primary maxima）に含まれている高率（約８０％）の光が均一に分散され、再帰反射光のパターンの直径が、プリズムの大きさが小さくなるにつれて均等に大きくなる。従って、金属蒸着した面を有する角錐が小さければ小さいほど、観測角性能に有益な効果をもたらしてくれるのである。負方向傾斜型は広角性能を向上させる。
微小プリズムを有するシート構造体１００は、本体として機能するフィルム面にプリズムを成形するか、または、予備成形したシートにエンボス加工を施す、あるいは、本体とプリズムとを同時に成形することにより容易に形成することができる。一般に、そのような微小プリズムシート構造体を成形するのに用いる樹脂は架橋しうる熱可塑性樹脂であり、好ましくは可撓性があり、光に対しても安定性があり、耐候性にも優れたものがよい。ある場合では、再帰反射シート構造体の前表面には、ラッカーないしその他のコート材の塗布とかによる保護層が設けられることもある。再帰反射シート構造体に適当な他の樹脂としては、塩化ビニールポリマーやポリエステル、ポリカーボネート、メチルメタクリレートポリマー、ポリウレタン、アクリル化ウレタンなどが挙げられる。
加工時に比較的薄い本体を保護するために、比較的厚い担持体を一時的に本体に接着しておいてもよく、担持体としては0.005〜0.008インチの厚みを有するのが通常である。本体と担持体とを一時的に接着するのに用いる接着剤としてはシリコン系接着剤が望ましく、約0.00025〜0.0005インチの厚みだけ塗布するのが望ましい。プリズムにおいて紫外線硬化型樹脂を用いた場合では、接着剤は光を透過するものでなければならない。前述の担持体の材料として種々の樹脂を用いることができるものの、ポリエステル、特にポリエチレンテレフタレートが、靱性があり、加工処理条件に対しても比較的抵抗性があるので望ましい。接着剤と同様に、硬化をはかどらせるためにも担持体も紫外線の透過を許容するものでなければならない。また、担持体の表面は、当該担持体の表面に接着剤が優先的に接着するように表面処理しておいてもよい。
成形による再帰反射シート構造体を製造するのに特に有利な方法は、1972年９月５日に特許になったローランドの米国特許第3,689,346号において説明されているとともに、特許請求されており、そこでは、角錐形状体を、微小プリズム形凹所を有する、それに対応して型形状を定めた型で成形し、その上方にシート材を被せて接着させることで複合構造物を造るが、その際シート材の片面から角錐形状体を突出させている。
このような微小プリズムシート構造体を製造する別の方法としては、1981年１月１３日に特許となったローランドの米国特許第4,244,683号に開示されたものがあり、それによれば、微小プリズムに対応する空洞が正確に形成されている型を用いて適当な浮出し加工装置でシート材を、空気の混入を避けながらエンボス加工することにより微小プリズム形状体を成形している。
後者の方法は、前者の方法で塩化ポリビニール樹脂、最近に至ってはアクリル化エポキシオリゴノマーを含む種々の樹脂形状体のプリズムを有するポリエステル本体部材で再帰反射シート構造体を形成するのの非常に有利と判明していたアクリル樹脂とポリカーボネート樹脂のシート材を形成するのに使われている。
従来、微小プリズムを保護するとともに、表面支持体への利用に備えて円滑な表面が得られるためにも、当該微小プリズムの裏側に裏当てシートを設けるのが通常である。再帰反射シート構造体に対してこのような裏当てシートを貼り付けるために、接着剤、ＲＦ溶着法と超音波溶着法が一般に使われている。
前述したように、プリズムの反射界面は反射性被覆層または空気界面により形成されている。本発明の好ましい実施の形態（図１３を参照のこと）では、少なくとも一部の微小プリズム１０の表面上に反射性被覆層３２を設けている。斯かる反射性被覆層は、金属製ラッカーやその他の鏡面仕上げコート材で形成することもあるが、大抵の場合では真空蒸着したアルミまたはその他の金属鏡面層で構成されているのが普通である。
一部のプリズムに色付きコート材（図示せず）を設けて日中での視認性の高い色を出すようにしてもよい。そのような材料としては、シート構造体の表面に塗布する色付きラッカー、色付き接着剤またはプリズムの表面を被覆するその他の色付き付着層がある。しかし、裏当て材３４の接着をも達成できることから、色付き接着剤を用いる方が好都合である。
一部のプリズムに反射性空気界面を用い、他のプリズムに反射性被覆層を用いる再帰反射材料はいくつかの利点を有しており、この点については1989年１月３１日に特許になったマーチンの米国特許第4,801,193号に開示されている。所望によっては、未被覆部域に空気界面が維持されるように部分的に金属化した材料に裏当て材をあてがうことにより再帰反射シート構造体を製造してもよい。
日中での視認性の高い色を醸し出すシート構造体を製造するには、色付き被覆材が未金属化プリズムを直接被覆するように、部分的に金属化した表面全面にわたって当該色付き被覆材を塗布してもよい。その後、裏当て材を宛う。再帰反射作用に空気界面を用いた別の色付きの実施の態様においては、プリズムの表面にパターンとして色付き接着剤を、プリズムの高さよりも大きい深さにわたって塗布している。それに裏当て材を貼り付ける場合、その裏当て材とプリズムとの間に接着剤が介在することになり、それで未被覆プリズムを中心として空気界面が得られることになる。
裏当て材３４としては適当な材料なら何であってもよい。可撓性を持たせるのであれば、織布ないし敷布、もしくは、可撓性と耐久性のあるポリマー材であってもよい。適当な樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、アクリル化ポリウレタン、エチレン-ビニールアセテート共重合体が挙げられる。ポリエステル布とウレタン布が利用できるのは勿論のこと、綿の如きの天然繊維からなる布地も利用できる。接着剤のみならず、布製ないし樹脂製裏当て剤には難燃剤を含ませて、再帰反射シート構造体を防炎性のあるものとしてもよい。銀、ロジウム、銅、錫、亜鉛、パラジウムなど、鏡面金属付着層を形成するその他の金属を用いてもよいが、好ましく、しかももっと経済的方法においては、アルミ蒸着法を利用している。その他の蒸着法としては、無電解メッキ法、電解メッキ法、イオン蒸着法、スパッターリング法などがある。
裏当て材を再帰反射シート構造体に貼り付ける方法は簡単で、接着剤３６をシート構造体（図１３）に塗布し、このようにして接着剤を塗布した再帰反射シート構造体を裏当て材とともに一対のロール間の狭窄間隙に通すことにより必要な圧力を作用させて接着を達成させるだけである。熱活性型接着剤を用いたのであれば、再帰反射シート構造体をロール間の狭窄間隙に通すに先立って予備加熱しておくか、または、ロールを加熱して必要な活性化を達成するようにしてもよい。しかし、裏当て材が熱可塑性のものであれば、超音波溶着法やその他の技法を用いて裏当て材の素材そのものを再帰反射シート構造体に溶着するようにして貼り付けることも実用的なものである。
再帰反射光に夜でも色を帯びさせるために、本体部材、そしてプリズムをも形成するのに用いる樹脂に染料を含ませてもよい。染料に代わるものとして、それに、一部の樹脂系では効果的な必要物として、微粉砕した顔料を用い、それを均一に分散させることで色を帯びるようにしてもよい。しかし、光の光路に直接臨む顔料粒子による回折が原因となって再帰反射性がいくらか損なわれることがある。
実験データ
本発明を開発する過程で実験を行ったが、その際、本発明のシート構造体を本発明の譲受人であるリフレキサイト社（Reflexite Corporation）が製造している標準的な従来公知のシート構造体と比較を行った。斯かるシート構造体６００を図７から図９に詳細に示されており、一般的に0.006インチの角錐型プリズム対６０Ａからなり、プリズム対間には傾斜を設けていない。
比較のために、図１０に本発明による図５のプリズム対１０Ａ、１０Ｂの内の一つのプリズム１０Ｂを寸法付き斜視図にて詳細に示す。
図１１Ａから図１１Ｃまでは、種々の入射角度（0°から60°）と種々の回転角度（0°から360°）において図７から図９に示した従来公知のシート構造体から再帰反射した光について、0.1°（図１１Ａ）から1.00°（図１１Ｃ）までの異なった観測角で測定した光の強度（cd/lux/m²）を極性プロット（polar plot）したものである。
図１２Ａから図１２Ｃまでは、本発明により製造したシート構造体、即ち、３°負方向傾斜した0.0050インチプリズムについての前述と同様な測定結果を極性プロットしたものである。
前述した極性プロット図と後で示す表において用いる用語の用語集を読者の便宜のために同封しておく。
用語集
観測角： 照射軸と視軸との間の角度。
再帰反射軸： 再帰反射板の角度を説明するのに用いる再帰反射板の中心からの指定された線分。
回転ないし向き角度： 再帰反射板の軸を中心として回転させた後での向きを表す角度。
入射角： この角度は対象物の傾斜角を意味する。
二組のプロットを比較するに当たっては、再帰反射した光のパターンの対称性が僅かではあるが、無視できないほど向上している点に注意されたし。負方向に更に３°傾斜させると、向き角度が０°と９０°との両方の場合のと同一の再帰反射光分布を得ることができる（すなわち、図１２Ａから図１２Ｃと図１１Ａから図１１Ｃ及び表１と２とを比較のこと。）プリズムが小さいほど、回折パターンの中心最大強度部（central maximum）が拡大し、それによって観測角0.33°における再帰反射光の明るさは改良される。（図１１Ｃと図１２Ｃとを比較のこと。）
図１１Ａから図１１Ｃ及び図１２Ａから図１２Ｃに示した結果すべては、ＵＶ成形法を用いてアクリル化エポキシ樹脂で形成した角錐型プリズムのアレーについてのものである。プリズム１０の反射面にはアルミ３２が蒸着されている（図１３を参照のこと）。また、アレーにおけるプリズムの前面３４は結合用被覆層（tie coat）３６を介して0.002インチ厚のポリエステル製頂部フィルム３４に貼り付けてある。後述の表１は、０°と９０°の向き角度での図１１Ａから図１１Ｃに示したプロットについて収集したデータを要約したものであり、表２は０°、４５°、９０°の向き角度での図１２Ａから図１２Ｃに示したプロットについて収集したデータを要約したものである。表１においては大抵の観測角と入射角において０°と９０°の向き角度で対称性が損なわれている点に注目されたし。対称性が損なわれていることは、表２では大抵の観測角と入射角において０°と９０°の向き角度でほぼ正確な対称性を示している点とは異なっている。

要するに、光軸を少量だけ互いに離れる方向に傾斜させるとともに、プリズム対に小さい角錐を用いることにより、回折効果と再帰反射効果とが組合わさって光の再帰反射パターンを最適化できるのである。
前述のように再帰反射光の分布を最適化すべく空気層で裏当てされ、金属化した非常に小さいプリズムを用いることにより、非常に薄い、従って非常に耐久性のある再帰反射製品を得ることができる。
図１４から図２０において、本発明の別実施の形態による超薄可撓性シート構造体１００を示す。シート構造体１００は、開示されたのと同様に、１０Ａ、１０Ｂの対に配置した微小寸法の角錐素子１０の緻密なアレーからなる。角錐素子の光軸１７は、互いに離れる方向に傾斜している（負方向傾斜型）。傾斜角β（図２０）は、角錐の底辺をほぼ含む共通面１６の垂線１９に対して好ましくは1.0度以上で、7.0度以下が望ましい。好ましくは、ベースの角錐の底幅Ｗ１、Ｗ２又はＷ３は、角錐面１１，１２，１３の底辺が臨む共通平面に設定されているのが望ましく、幅もしくは大きさは0.0005インチより大きく、好ましくは0.006インチより小さいのが望ましいが、0.006インチを越えて約0.025インチまでであってもよい。Ｗ１〜Ｗ３は0.004インチとするのが最適である。
可撓性シート構造体１００を製造するのに用いる材料は、好ましくは1.4〜1.7の屈折率を有している。角錐型プリズム材料の厚みは好ましくは0.0002インチを最小厚とし、0.004インチを最大厚とするのが望ましい。シート構造体の全厚は、最終製品を製造するのに用いる保護層や接着層（全景の同時係属出願に示してある）による。溝角度θ、α（図１５，図１６，図１７）は好ましくはそれぞれ約64.5°と73.4°である。
ここまでのシート構造体１００の説明は、前述した参照の好ましい実施の形態におけるのと同様である。但し、異なる点については図１４と図１９に示すが、これらの図から見て分かるように、対をなしているプリズム１０Ｃの一部が、プリズム対の反対側の面１３に対して奥行きが短くなっている面１３Ｃを少なくとも一つ有している。これは、図１４のシート構造体１００を製造するのに用いる成形型１１０の側面図（図１８）に示したように、達成される。
成形型１１０は、例えば黄銅又は銅などの適当な材料からマスターを、（前述の溝角度が３°傾斜となるように）互いに約５６°と６２°隔離した三方向に先ず線引きないしフライカッテイング（flycutting）して、図１８の部分図に示したように三組の溝２２，２３，２４を形成することにより作製できる。その後、二次線引きないしフライカッテイング操作で、溝における各プリズムの部分Ａを、切断する角錐の両側の角錐を変えないで、線２１まで線B'-B'に沿って除去する。
二回目のパス（操作）で除去した部分が、シート構造体１００を成形すると平坦部域１０Ｆ（図１９）と、より小さい角錐型再帰反射板１０Ｃを生成する。面１３Ｃを形成するに至ったカット部が、面１３Ｃよりも大きい二つの面（１１，１２）を有する角錐構造体１０Ｃを形成している点に注意されたし。このように改変された面１３Ｃで生成された角錐構造体１０Ｃは、線幅Ｗ３，Ｗ２が、最初のパス（操作）でできたプリズム角錐の元の幅よりもΔＷ３、ΔＷ２だけそれぞれ小さいことから、僅かだけ歪んだ有効口径を有している。
また、できあがった窓１０Ｆは、角錐１０Ｃの底面１６にはない点についても注目されたし（図２０）。即ち、角錐素子の横面の底辺によって区画されてはいない。
更に、面１０Ｆの平坦部域が、すぐ近くの角錐素子を変えないように形成されている点についても注目されたし。角錐１０Ｂの形は、面１０Ｆの形成過程において乱されることはない。
一列のプリズムの一つの面の部分を除去する別の方法を図２１においては平面図で、図２２においては側面図で示す。
この例においては、窓１０Ｆが底面１６に形成されており、形成された角錐は、二回目のカッティング操作で改変した一つの面Ｆ１又は三つの面Ｆ１〜Ｆ３を有している。
角錐５０のすべての面も改変されてより小さい角錐を構成している。
角錐５２は、歪んだ有効口径を有する角錐を生成する、改変された一つの面のみを有する。
図１８においては点線B'-B'で、また、図２２においては点線B-Bで示した二回目の線引きないしフライカッテイング操作は、種々の形で行うことができる、又は、行うようにすることができる。幾つかのその例を図１４と図２３に示す。改変した溝は、作製される新しい完全な、より小さい角錐５０の数を決めることになる。即ち、一つの面を改変した角錐５２、二つの面が改変された角錐５４、すべての面が改変された角錐５０の数および、角錐面の方向を決める。図２３の例の場合では、

改変した溝の間の間隔に応じて、再帰反射部域にもたせる窓の数を所望値にすることができ、従って、その再帰反射部域を所望の背面光（後述する）が得られるように調整することができる。二回目の操作で除去した角錐の部域と一回目の操作で作製した角錐の大きさとは、窓の大きさと、作製される異なった大きさの角錐が醸し出す再帰反射光分布を最適化すべく設定することができる。窓１０Ｆは、「キャップＹ」ないし非金属化及び金属化した再帰反射（non-metallized and metallized retroreflections）のホワイト値の調節ができるようにする効果を有している。
実験データ
本発明により作製した再帰反射板の種々の観測角においてプロットした、cd/lux/m²で表される光強度の極性プロットを図２４Ａから図２４Ｄと図２５Ａから図２５Ｄに示す。図２４Ａと図２４Ｂ及び図２５Ａと図２５Ｂとは、0.33°と0.50°の観測角での窓のない、0.0055インチプリズムと0.004インチプリズムを有する再帰反射板についてのプロットをそれぞれ示す。図２４Ｃと図２４Ｄ及び図２５Ｃと図２５Ｄとは、窓のある、0.0055インチプリズムと0.004インチプリズムを有する再帰反射板についての同様なプロットをそれぞれ示す。図２４Ｂと図２４Ｄとを比較すれば、窓の追加で角錐の大きさが減少するので、0.33度の観測角での観測角性能が向上しているのは明らかである。図２４Ｄは、図２７に示した構造のプリズムについての0.33°の観測角での性能向上を、また、図２５Ｄは、図２９に示した実施の形態により得られた0.50°の観測角での性能向上を示している。しかし、一回目のカットでプリズムの大きさが最小値、即ち、約0.004インチ、二回目のカットでプリズムの大きさが約0.001インチとなることから、狭くて広い最適観測角が得られる。
前述のシート構造体は、図２４Ｃ、図２４Ｄ、図２５Ｃ、図２５Ｄに示したプロットから分かるように優れた入射角性能をもたらしてくれる。
後述の表ＩとＩＩとは、金属裏当て付き３°負方向傾斜型0.0055インチプリズムの輝度（cd/lux/m²）を比較したものである。表Ｉでは、窓なしも併せて示してある。表ＩＩでは、表Ｉに示したシート構造体を作製するのに用いた同一作製道具類を用いているが、図２３と図２７に示したように本発明により窓１０Ｆを構築している。表ＩＩにおけるあるデータに付したプラス記号は、窓の構築の際により小さい0.0014〜0.0016インチのプリズムを作製したことから、表Ｉのサンプルよりも輝度が向上したことを示している。表IIIと表Ｖとは、一回目のカットで形成した図２９の0.004インチプリズムによるより良好な結果を示している。

要するに、光軸が少量だけ互いに離れる方向へ傾斜させ、プリズム対の角錐を小さくし、窓面を形成することにより、回折効果と再帰反射効果とが組み合わさって光の再帰反射パターンを最適化できる。
前述のように再帰反射光の分布を最適化すべく空気層で裏当てされ、金属化した非常に小さいプリズムを用いることにより、非常に薄い、従って非常に耐久性のある再帰反射製品を得ることができる。
本発明のまた別の実施の形態を図３０から図３２を参照しながら説明する。
図３０は、再帰反射シート構造体を作成する従来公知の成形型の一部を示す平面図である。この成形型は、互いに交差する三組の平行な溝３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃを線引きないし研削してプリズム対Ｐ１，Ｐ２ができるようにすることにより作製できる。各プリズムは底辺と三つの側壁ないし面Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を有しており、これらの面は頂点Ａで接合している。詳しいことについては、前掲の従来技術特許を参照されたし。
本発明によれば、図３０に示した成形型を、図１４，図１８，図１９について前述したように二回目の線引きないし研削することにより改変しているが、本実施の形態においては、プリズムの一部分を、図３２の概略側面図と図３１の拡大平面図とにおいて示すように異なったレベルＡ、Ｂ、Ｃで除去および／または種々の厚みＤ、Ｅとなるように除去している。
詳述すれば、図３２で点線で示し、かつ、図３１の平面図では実践で示したように異なった溝深さＡ、Ｂ、Ｃないし幅Ｄ、Ｅにする二回目の操作により除去したプリズムの部分の大きさに応じた種々の大きさのプリズムＰ１、Ｐ２を図３１に示す。
たとえば図３１において、溝Ｅはかなり広く、そのため一つの側面Ｆ１が他の面よりも一層小さくなっている。他方、ＡとＢの溝はそれほど広くはなく、プリズムＰ３，Ｐ４のプリズム側面Ｆ１，Ｆ２がほぼ同一大きさになっている。従って、二回目の操作の溝の深さと幅とに応じて、成形型の同一部域において異なった大きさのプリズムを作製することができるのである。例えば、Ｅ、ＢとＡ溝の交差により形成されるプリズムＰ１と二つの広いＤ溝とＣ溝との交差により形成される一層小さいプリズムＰ３とを比較のこと。
尚、幾つかのプリズムの面は変わらず、溝３０１Ａ、Ｂ、Ｃが一回目の操作で形成された時のままとすることができる。
均等の技術
当業者には必要以上の実験を行わなくとも、本明細書で説明した本発明の特定の実施の形態の等価構造を容易に想到するだろうし、そうすることもできる。そのような等価構造は、下記の請求の範囲に含まれるものとすべきである。
例えば、好ましい傾斜方向としては負方向であると説明したが、円摩度を向上させる上で正方向傾斜も有益である。また、プリズムの面は平坦なものであると説明したが、弧状面も特定の用途に応じて利用することもできる。

Claims (28)

1. プリズム対に形成された反射プリズムのアレーからなり、前記プリズムが、頂点で接合する互いに交差した三つの側面を有しており、前記三つの側面のうちの少なくとも１つが、前記プリズム頂点から部分的に除去されて、その側面に、平坦部である窓が形成されており、前記プリズムの光軸が前記側面により定まる内角の三等分で定まっており、前記プリズムの幅が0.0036ｃｍから0.0140ｃｍ以下の範囲にあるとともに、前記プリズム対の光軸が、互いに離れる方向である負方向に傾斜してなる再帰反射シート構造体。
2. 前記プリズム対の光軸の傾斜角βが約３°である請求項１に記載の再帰反射シート構造体。
3. 前記プリズムが誘電材からなり、前記面が金属化されてなる請求項１に記載の再帰反射シート構造体。
4. 前記誘電材が架橋し得る熱可塑性樹脂で形成されてなる請求項３に記載の再帰反射シート構造体。
5. プリズム対に形成された誘電材製プリズムのアレーからなり、前記プリズムが、頂点で接合する互いに交差した三つの側面を有しており、前記三つの側面のうちの少なくとも１つが、前記プリズム頂点から部分的に除去されて、その側面に、平坦部である窓が形成されており、前記プリズムの光軸が前記側面により定まる内角の三等分で定まっており、前記プリズムの幅が0.0036ｃｍから0.0140ｃｍ以下の範囲にあるとともに、前記プリズム対の光軸が、互いに離れる方向である負方向に約３°の角度だけ傾斜してなる再帰反射シート構造体。
6. 再帰反射シート構造体を作製する成形型であって、
   プリズム対に形成されたプリズムのアレーからなり、前記プリズムが、頂点で接合する互いに交差した三つの側面を有し、前記三つの側面のうちの少なくとも１つが、前記プリズム頂点から部分的に除去されて、その側面に、平坦部である窓が形成されており、前記プリズムの光軸が前記側面により定まる内角の三等分で定まっており、その幅が0.0036ｃｍから0.0140ｃｍ以下の範囲にあるとともに、前記プリズム対の光軸が、互いに離れる方向である負方向に傾斜してなる再帰反射シート構造体を、再帰反射シート構造体材料から成形する構造を有する成形型。
7. 前記プリズム対の光軸の傾斜角βが、互いに離れる方向である負方向に約３°で傾斜している請求項６に記載の成形型。
8. 再帰反射シート構造体の製造方法であって、
   a) プリズム対に形成されたプリズムのアレーからなる再帰反射シート構造体を成形する成形型を形成する工程であって、前記プリズムは、プリズム対に形成され、かつ、頂点で接合する互いに交差した三つの側面を有し、前記三つの側面のうちの少なくとも１つが、前記プリズム頂点から部分的に除去されて、その側面に、平坦部である窓が形成されており、前記プリズムの光軸が前記側面により定まる内角の三等分で定まっており、その幅が0.0036ｃｍから0.0140ｃｍ以下の範囲にあるとともに、前記プリズム対の光軸が、互いに離れる方向である負方向に傾斜してなり、前記成形型が、再帰反射シート構造体材料から前記プリズムアレーを成形することのできる構造を有している工程と、
   b) 前記成形型において当該成形型の形状を再現すべく再帰反射シート構造体を形成する工程とからなる再帰反射シート構造体製造方法。
9. 前記成形型が、適当な材料に、互いに離間した溝の組を複数形成することにより作製されたマスターから形成され、各組は、互いに平行な複数の溝からなり、前記複数の組は互いに所定の角度で交差する請求項８に記載の製造方法。
10. 前記複数の組が約６０°の角度で交差していて、前記光軸が当該溝を傾斜することにより傾斜してなる請求項９に記載の製造方法。
11. 前記シート構造体を成形型から取り外し、プリズムの面に金属フィルムを設け、上部の非金属フィルムが、前記金属フィルムを設けた面とは反対側に形成されてなる請求項８に記載の製造方法。
12. 前記金属フィルムが金またはアルミで形成されてなる請求項１１に記載の製造方法。
13. 前記上部のフィルムが透明材からなる請求項１１に記載の製造方法。
14. それぞれのプリズムが底面と、頂点で接合する三つの交差側面とを備えたプリズム対からなり、前記三つの側面のうちの少なくとも１つが、前記プリズム頂点から部分的に除去されて、その側面に、平坦部である窓が形成されており、この窓の形成により、一部のプリズム対において、一方のプリズムが他方のプリズムよりも高さと幅が小さくなっている再帰反射シート構造体。
15. 前記窓が、前記一方のプリズムの面から隣接するプリズムへと延在する表面からなる請求項１４に記載の再帰反射シート構造体。
16. 前記プリズムは誘電材からなり、また、前記プリズム対の光軸が約３度の傾斜角度βだけ互いに離れる方向である負方向に傾斜してなる請求項１４に記載の再帰反射シート構造体。
17. 前記窓がより小さいプリズムの底面からより大きいプリズムの底面へと延在してなる請求項１４に記載の再帰反射シート構造体。
18. プリズム対に形成された誘電材製プリズムのアレーからなり、前記プリズムが底面と、頂点で接合する三つの交差側面とを備え、しかも、前記プリズムの光軸が前記側面により定まる内角の三等分で定まっており、前記プリズムの幅が0.0036ｃｍから0.0140ｃｍ以下の範囲にあるとともに、前記プリズム対の光軸が、互いに離れる方向である負方向に約３°の角度だけ傾斜しており、また、前記三つの側面のうちの少なくとも１つが、前記プリズム頂点から部分的に除去されて、その側面に、平坦部である窓が形成されており、この窓の形成により、一部のプリズム対において、一方のプリズムが他方のプリズムよりも小さくなっている再帰反射シート構造体。
19. 前記窓がより小さいプリズムのすべての面から延在してなる請求項１８に記載の再帰反射シート構造体。
20. 再帰反射シート構造体の製造方法であって、
    a) 再帰反射シート構造体を成形する成形型のマスターを形成する工程であって、(i)各組が互いに平行な溝からなる３つの組であって、前記３つの組が所定の角度で交差することにより、底面と頂点で接合する三つの交差する側面とを有するプリズムを複数形成する３つの組を、適切なマスター材料に形成し、(ii)前記三つの側面のうちの少なくとも１つを前記プリズム頂点から部分的に除去して、その側面に、平坦部である窓を形成することによりマスターを形成する工程と、
    ｂ）前記マスターで成形型を形成する工程と、
    ｃ）前記成形型で前記シート構造体を形成する工程と、
    ｄ）前記シート構造体を前記成形型から取り外す工程とからなる再帰反射シート構造体製造方法。
21. 前記プリズムはプリズム対に形成されており、前記三つの側面により定まる内角の三等分で定められた、該プリズム対の光軸が、互いに離れる方向である負方向に傾斜されてなる請求項２０に記載の再帰反射シート構造体製造方法。
22. 請求項２０に記載の方法で形成した再帰反射シート構造体。
23. プリズムの面側において前記シート構造体を金属化する工程を更に設けてなる請求項２０に記載の再帰反射シート構造体製造方法。
24. プリズムの面を金属化してなる請求項１８に記載の再帰反射シート構造体。
25. 前記組の溝の内の少なくとも一つに隣接して別の溝を形成することにより、前記一部を除去することよりなる請求項２０に記載の再帰反射シート構造体製造方法。
26. 前記別の溝により除去される前記一部の深さが溝の組みごと異なっている請求項２５に記載の再帰反射シート構造体製造方法。
27. 前記別の溝により除去される前記一部の幅が溝の組みごと異なっている請求項２５に記載の再帰反射シート構造体製造方法。
28. 深さと幅の両方が溝の組みごと異なっている請求項２５に記載の再帰反射シート構造体製造方法。

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