JP4310420B2 - 再帰反射キューブコーナー物品の形成に利用可能な型の製造方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、広義には、複数の薄片から形成されるキューブコーナー型再帰反射シートの作成に使用するのに適した型と、そのような型を製造する方法と、犠牲薄片を利用して所望の方法で構造面の構成を変更するそのような型から形成される再帰反射シートと、に関するものである。
背景技術
本発明は、広義には、複数の積層材料から形成されるキューブコーナー型再帰反射シートの作成に使用するのに適した鋳型と、そのような鋳型を製造する方法と、所望の方法で構造面の構成を変更するために犠牲積層体を利用する、そのような鋳型から形成される再帰反射シートと、に関するものである。
再帰反射シートの公知の２タイプは、微小球型シートとキューブコーナー型シートである。「ビーズ付き」シートと呼ばれることもある微小球型シートは、少なくとも部分的にバインダ層に埋設され、且つ、入射光を再帰反射する関連鏡面反射または拡散反射材料（例えば、顔料粒子、金属フレーク、または蒸気コートなど）を含む多数の微小球を利用する。例示実施例は、米国特許第３，１９０，１７８号（ＭｃＫｅｎｚｉｅ）、同第４，２４８，７４８号（ＭｃＧｒａｔｈ）、および同第５，０６６，０９８号（Ｋｕｌｔ）に開示されている。好都合なことに、微小球型シートは一般に波状または可撓性の表面に付着させることができる。また、微小球型シーとは、ビーズ付き再帰反射体の対称性により、シート表面に対して直角な軸のまわりに回転されるときに比較的に方位が均一な総ライトリターンを示す。
したがって、そのような微小球型シートは、任意表面にシートを置くときの方位に対する感受性が比較的に低い。しかしながら、一般に、そのようなシートは、再帰反射効率がキューブコーナー型シートよりも低い。
キューブコーナー型再帰反射シートは、実質的に平らな基面と、この基面の反対側にある複数のキューブコーナー要素を含む構造面とを一般に有する本体部を備えている。それぞれのキューブコーナー要素は、１つの基準点、すなわち頂点で交差している実質的に互いに垂直な３つの光学面を有している。キューブコーナー要素の基部は、キューブコーナー要素の中に光を通す開口として作用する。使用時、シート基面に入射した光は、シート基面で屈折し、シート表面に設けられたキューブコーナー要素の基部を透過し、３つの垂直キューブコーナー光学面のそれぞれから反射され、そして光源の方向に再帰される。キューブコーナー要素の、光軸とも呼ばれる対称軸は、キューブコーナーの頂点を通り、キューブコーナー要素の３つの光学面と等しい角度を形成する軸のことである。キューブコーナー要素は、一般に、ほぼ光軸沿って要素基部に入射する光に対して最高の光効率を呈する。キューブコーナー再帰反射体によって再帰反射される光の量は、光軸からの入射角度からずれるほど低下する。
キューブコーナー再帰反射シートの最大再帰反射効率は、シート構造面上のキューブコーナー要素の構造の関数である。キューブコーナーの技術分野では、キューブコーナー要素の基部に入射した光を再帰反射する、キューブコーナー要素の一部分の特徴を記述するために、「光学活性領域」および「有効開口」という用語を使用する。キューブコーナー要素設計における有効開口の割り出しに関する詳細な教示は、本発明の範囲外である。キューブコーナー構造の有効開口を画定する方法の１つは、例えば、エクハルト（Ｅｃｋｈａｒｄｔ）著の「応用光学（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ）」第１０巻、Ｎｏ．７、１９７１年７月、ｐｐ．１５５９−１５６６に示されている。Ｓｔｒａｕｂｅｌによる米国特許第８３５，６４８号も有効開口の概念を論じている。任意の入射角における光学活性領域は、屈折した入射光に対して垂直な面への３つのキューブコーナー面の投影と、該面への第３の反射の像表面の投影との位相交差によって求めることができる。「活性領域率」という用語は、活性領域を、キューブコーナー面の投影面積全体で割ったものと定義される。再帰反射シートの再帰反射効率は、この活性領域率に直接相関関係にある。
また、再帰反射シートの再帰反射パターンの光学的特徴は、部分的に、キューブコーナー要素の物理的構造の関数である。したがって、キューブコーナー要素の構造の歪みが、符合するシートの光学的特徴の歪みを引き起こすことがある。望ましくない物理的変形を防止するために、再帰反射シートのキューブコーナー要素は、一般に、シートの撓曲または弾性伸張のときにキューブコーナー要素の物理的変形を防止するに足る比較的に高い弾性率を有する材料から一般に作製されている。前述したように、再帰反射シートは、波状であったり、それ自体が可撓性の支持体にシートを付着させたり、または、保存や輸送を楽にするために再帰反射シートをロールに巻ける程度に柔軟であることが望ましい場合が多い。
キューブコーナー型再帰反射シートは、従来より、最初に所望のキューブコーナー要素構造の雌形または凸形の像を含む種型を製造することによって作製されてきた。ニッケルめっき、化学蒸着、または物理蒸着を利用して、キューブコーナー型再帰反射シートを形成するための成形型を作製することにより、型を複製することが可能である。Ｐｒｉｎｃｏｎｅ他による米国特許第５，１５６，８６３号には、キューブコーナー型再帰反射シートの製造に利用される成形型を形成する段階の実例の概略が記載されている。公知の種型作製法として、ピン束ね法、直接切削法、および積層法などがある。これらの方法は、それぞれ利点と制約がある。
ピン束ね法では、幾何学形状をなす一端をそれぞれが有する複数のピンを一緒に組み合わせることによってキューブコーナーの再帰反射面を形成する。米国特許第１，５９１，５７２号（Ｓｔｉｍｓｏｎ）、同第３，９２６，４０２号（Ｈｅｅｎａｎ他）、同第３，５４１，６０６号（Ｈｅｅｎａｎ他）、同第３，６３２，６９５号（Ｈｏｗｅｌｌ）に例示実施例が記載されている。ピン束ね法は、種々のキューブコーナー構造を１つの型で作製できる可能性を可能性を示すものである。しかしながら、前述特許の方法は小さなキューブコーナー要素（例えば、約１．０ｍｍ未満）を作製するには、経済的にも技術的にも実用的でない。
直接切削法では、単一支持体に一連の溝を形成してキューブコーナーの再帰反射面を作製する。米国特許第３，７１２，７０６号（Ｓｔａｍｍ）および同第４，５８８，２５８号（Ｈｏｏｐｍａｎ）に例示実施例が記載されている。直接切削法は、柔軟な再帰反射シートを製造するのに望ましい、極めて小さなキューブコーナー要素（例えば、約１．０ｍｍ未満）を正確に作ることができる。しかしながら、現時点では、直接切削法を利用して、小さな照射角で極めて大きな有効開口を持った、ある種ののキューブコーナー構造を作ることは不可能である。一例として、米国特許第３，７１２，７０６号に記載されているキューブコーナー要素構造の最大総ライトリターンは、約６７％である。
積層法では、幾何学形状をなす一端をそれぞれ有する複数の薄片を組み合わせてキューブコーナーの再帰反射面を形成する。ドイツ特許出願公開（ＯＳ）第１９ １７ ２９２号、ＰＣＴ特許出願公開第９４／１８５８１号（Ｂｏｈｎ他）、同第９７／０４９３９号（Ｍｉｍｕｒａ他）、および同第９７／０４９４０号（Ｍｉｍｕｒａ他）は、いずれも、複数のプレート上に溝面が形成された成形再帰反射体を開示している。その後、プレートをある角度に傾けて、それぞれの第２プレートを横方向に移動させる。この工程により複数のキューブコーナー要素が生じ、各要素は、２つの作用面と、プレートの１つの側面とによって形成されている。Ｇｕｂｅｌａによるドイツ特許第４２ ３６ ７９９号には、高効率なキューブコーナーを製造するための、立方体表面を備えた成形用工具を製造する方法が開示されている。まず、バンドの一方の縁部の全長にわたって第１の方向に傾斜面を研磨または切削する。次に、第２の方向に複数のノッチを形成して、バンド上にキューブコーナー反射体を形成する。最後に、バンドの両側に垂直に複数のノッチを形成する。Ｇｕｂｅｌａによるドイツ仮特許第４４ １０ ９９４号は関連特許である。
キューブコーナー型再帰反射シートは、一般に、実質的に平坦な前面と、その裏面の複数のキューブコーナー要素と有する、実質的に光透過性のポリマーベースシートから作製される。シートは、一般に、シートを所望の物体に付着するための適切な接着剤または他の手段を有する支持シートも含んでいる。
「照射角性（ｅｎｔｒａｎｃｅ ａｎｇｕｌａｒｉｔｙ）」という用語は、再帰反射技術分野において、ＡＳＴＭＥ８０８−９４再帰反射を表すための標準方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）に記載されているように、シートの再帰反射効率を入射光の照射角の関数として説明するために使用される。キューブコーナー型再帰反射シートの照射角性は、一般に、シート平坦面と垂直な軸から測定した入射光の照射角の関数として、および、シートの配置方向の関数として特性付けられる。
大きな照射角におけるキューブコーナー型再帰反射シートの照射角性の向上と小さな照射角における再帰反射効率の向上との間には、一般にトレードオフがある。このように、照射角性を向上するように変形されたキューブコーナーシートでは、一般に、シートに対して垂直な軸から約１０°〜約２０°未満の照射角でシートに入射する光に対応する再帰反射性が低下する。この低下により、いくつかの用途の再帰反射シートの有用性が低くなる。したがって、当該技術分野において、小さい照射角で再帰反射効率を著しく低下することの無い強い照射角性能を示す再帰反射シート、および、そのような再帰反射シートを作製するための製造法が必要である。
発明の開示
本明細書に開示されている好適な再帰反射シートは、比較的に小さい照射角でシートへ入射する光の再帰反射効率をそれほど減少せずに高い照射角性を有する。また、複数の薄片からの再帰反射シート形成に利用するのに適した種型を作製する方法を含む、そのような再帰反射シートの好適製造方法も開示される。好都合なことに、これらの方法により製造された種型は、比較的に小さい照射角でシートに入射する光に対応して１００％に近い再帰反射効率を呈するキューブコーナー型再帰反射シートの製造を可能にする。好適製造方法により、シートの融通性を得るために幅約０．０５０ｍｍ〜約０．２５ｍｍのキューブコーナー型再帰反射要素を製造することが可能である。また、複数の薄片からなる型を作製する効率的で経済的な方法も開示される。
一実施態様において、再帰反射性のキューブコーナー物品の形成に利用するのに適した型で使用する複数の薄片を製造する方法を開示される。それぞれの薄片は、両側の第１および第２の主要面を有し、その間に第１の基準面を規定している。それぞれの薄片は、第１および第２の主要面を連結する作用面を更に含んでいる。作用面は、該作用面と実質的に平行であるとともに第１の基準面に対して垂直な第２の基準面を規定する。また、第１の基準面と第２の基準面に対して垂直な第３の基準面が規定される。該方法は、組立体内の複数の薄片を、その各々の第１の基準面が互いに平行になり且つ固定基準軸に対して第１の角度で配置されるように方向付けすることを含んでいる。複数のキューブコーナー要素が複数の薄片の作用面上に形成され、該複数のキューブコーナー要素は、互いに交差してキューブコーナー要素を画定する、互いに略垂直な３つの横面を有している。成形面の構成を変更するために、組立体から薄片の一部が除去される。
成形面に複数のキューブコーナー要素を形成する段階は、複数の薄片の作用面を横切って、各々のキューブコーナー要素の第１ベース角β₁を規定するように交差する２つの第２の溝セットを形成することを含む。各々の薄片の主要面の間に延び、第２の溝セットの溝と交差して、各々のキューブコーナー要素の第２ベース角β₂と第３ベース角β₃とを規定する第１の溝セットが形成される。一実施態様において、第１の溝セットを形成する前に、成形面の構成を変更するために複数の薄片が組立体から除去される。
第１の角度がゼロより大きい別の実施態様において、キューブコーナー要素は、２つの溝セットを備えて形成できる成形面に複数のキューブコーナー要素を形成する段階は、それぞれの薄片の作用面に少なくとも２つの隣接する平行なＶ形溝を含んでいる第１の溝セットを形成することを含む。隣接している溝のそれぞれは、各々の薄片のそれぞれに第１の基準エッジを形成するように実質的に垂直に交差する第１の溝表面と第２の溝表面とを規定する。複数の薄片の作用面に少なくとも１つの溝を含む第２の溝セットが形成される。第２の溝セットの各溝は、第１および第２の溝表面と実質的に垂直に交差して、少なくとも１つのキューブコーナー要素を形成する第３の溝表面を規定する。複数の薄片は、第２の溝セットの形成前に、互いに平行な各々の第１の基準面を有するように方向付けされ且つ固定基準軸に対して第２の角度で配置されることが好ましい。複数の薄片は、第２の基準面に対して垂直な軸のまわりを１８０°回転されることが可能である。薄片の一部を除去する段階は、組立体から複数の薄片を除去し、および／または、薄片の少なくとも１つの主要面を加工することを含むことができる。
１つ以上の薄片は、組立体の中で１８０°回転でき、それにより該作用面は、隣接する作用面と概ね同一平面になる。薄片は、その各々の第１の基準面が互いに平行になり且つ固定基準軸に対して第１の角度で配置されるように方向付けすることが可能であり、該複数の薄片は、基面を規定する適切な固定治具に保持される。固定基準軸は、基面に対して略直角をなしている。一実施態様において、第１の角度は０°である。別の実施態様において、第１の角度は、約０°と約４０°の間であり、好ましくは、約７°と約３０°の間である。
更に別の実施態様において、複数のキューブコーナー要素を形成する段階のときに、複数の薄片は、互いに平行な各々の第１の基準面を有するように方向付けされるとともに、ゼロより大きい第１の角度で配置される。複数のキューブコーナー要素を形成する段階の後、複数の薄片は、その各々の第１の基準面が互いに平行になるように再方向付けされ、第１の角度と異なる第２の角度に配置される。第２の角度は、好ましくは第１の角度より小さく、最も好ましくはゼロである。
複数のキューブコーナー要素を形成する段階は、複数の薄片の作用面に最も近い複数の薄片の部分を除去することを含む。複数の薄片のそれぞれの部分を除去する段階は、刻線、フライカッティング、研削、およびフライス削りからなるグループから選択される、材料除去法を含む。溝セット内の隣接する溝は、薄片の作用面において異なる深さであってもよい。また、溝セット内の隣接する溝間の距離は、薄片の作用面において一様でなくてもよい。薄片の処理による位置合わせの問題および損傷を最小限にするように、切削段階のときの隣接薄片間およびそこから形成されるその後の型の中に、主要面間平面状界面が保持されることが好ましい。
第１ベース角β１は、約０°〜約６０°、好ましくは約１０°〜約４５°、最も好ましくは約２４°〜約４０°である。第１の溝セットは、毎ｎ番目の薄片、ここでｎは１より大きな数字、に形成することができる。キューブコーナー要素は、一般に、対向する対を成すように配列される。更に別の実施態様において、キューブコーナー要素の光軸は略平行で、約３６０°の方向角度（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｇｌｅ）範囲で非対称な最大総ライトリターンを提供できる。
複数の薄片を除去する段階は、その各々の作用面に第１の溝の無い薄片のグループから選択された薄片を除去することを含んでいる。該方法は、その作用面に第１の溝を有する複数の薄片を組み立て直して、複数のキューブコーナー要素セグメントを有する成形面を形成することも含む。キューブコーナー要素セグメントは、各々のキューブコーナー要素の、光学活性がより高い部分であることが好ましい。
本発明は、好ましくは、型の作用面を複製し、再帰反射性の物品を形成するための型として利用するのに適した、複数のキューブコーナー要素の雌形複製物を形成することも含む。また、本発明の方法により製造された複数のキューブコーナー要素の雌型コピーを有する型も開示される。好適な型と用意するして、この型で再帰反射シートを形成することを含む、再帰反射シート形成方法も開示される。
再帰反射キューブコーナー物品を形成するのに適した型を製造する好適な方法は、複数の薄片を有する組立体を用意することを含む。複数のキューブコーナー要素は、複数の薄片の作用面に形成される。複数のキューブコーナー要素のそれぞれの一部は、２つ以上の薄片の一部を横切って延び、各キューブコーナー要素は、互いに交差してキューブコーナー要素を画定する互いに略垂直な３つの横面を有している。キューブコーナー要素の、光学活性がより低い部分を含んでいる組立体から複数の薄片が除去される。
キューブコーナー物品の形成に使用するのに適した好適な種型は、組立体内に互いに隣接配置された複数の薄片を有している。各々の薄片は、複数のキューブコーナー要素セグメントを有する微細構造作用面を含んでいる。各キューブコーナー要素セグメントは、完全に形成された切頭キューブコーナー要素の一部と対応する。薄片は、約０．０５ｍｍ〜約０．２５ｍｍの厚さを有することが好ましい。
基面と該基面の反対側の構造面とを有する支持体を含み、小さな照射角における高い再帰反射効率を維持しながら、大きな照射角において高い再帰反射効率を示すように変形された好適再帰反射シートも開示される。構造面は、複数の完全に形成された切頭キューブコーナー要素の、光学的に逆の複数のキューブコーナー要素セグメントを有している。キューブコーナー要素セグメントは、本質的に、設計照射角および方向角において完全に形成された切頭キューブコーナー要素の光学的活性部を有する。
【図面の簡単な説明】
図１は、開示された方法で使用するのに適した１つの薄片の斜視図である。
図２は、複数の薄片の斜視図である。
図３は、２つの溝セットを形成した後の作用面の上面図である。
図４は、図３記載の作用面の面Ｉ−Ｉから見た側面図である。
図５は、図３記載の作用面の面II−IIから見た側面図である。
図６は、図３記載の作用面の面III−IIIから見た断面図である。
図７は、作用面に複数のキューブコーナー要素を形成する第３の溝形成後の図６の作用面の上面図である。
図８は、設計照射角および方向角において、その光学活性がより高い部分を示す影を付けた、図７記載の複数のキューブコーナー要素の上面図である。
図９は、図８記載の組立体から複数の薄片を除去することによって形成された、光学的に逆の複数のキューブコーナー要素セグメントの上面図である。
図１０は、別の実施形態により作用面に複数のキューブコーナー要素を形成する第３の溝形成後の図６の作用面の上面図である。
図１１は、図１０記載の組立体から複数の薄片を除去することによって形成された、光学的に逆の複数のキューブコーナー要素セグメントの上面図である。
図１２は、別の実施形態による方法で使用する複数の薄片の側面図である。
図１３は、作用面に２つの溝セットを形成した後の、図１２の薄片の側面図である。
図１４は、作用面に第３の溝セットを形成した後の、図１３の薄片の側面図である。
図１５は、図１４の作用面の上面図である。
図１６は、図１５記載の組立体から複数の薄片を除去して再方向付けすることによって形成された、光学的に逆の複数のキューブコーナー要素セグメントの上面図である。
図１７は、図１６の薄片のグループの側面図である。
図１８は、図１６の薄片のグループの上面図である。
図１９は、第１の方位に方向付けされた複数の薄片の端面図である。
図２０は、第１の切削作業後の複数の薄片の側面図である。
図２１は、第２の切削作業後の複数の薄片の端面図である。
図２２は、具体例としてのキューブコーナー要素の概略図である。
好適実施形態の詳細な説明
本発明の好適実施形態を説明するにあたり、理解しやすいように特定の用語を使用する。しかしながら、本発明は、そのように選択された特定の用語に限定されるものではなく、そのように選択されたそれぞれの用語は、同様に機能するすべての技術的等価物を含むものと理解されたい。本願明細書と同じ日付で提出された関連出願として、「キューブコーナーシートの型および同の作製方法（Ｃｕｂｅ Ｃｏｒｎｅｒ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ Ｍｏｌｄ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ）」（代理人整理番号Ｎｏ．５１９４６ＵＳＡ９Ａ）；「再帰反射性キューブコーナーシートの型と、それから形成されるシート（Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｕｂｅ Ｃｏｒｎｅｒ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ Ｍｏｌｄ ａｎｄ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ Ｆｏｒｍｅｄ Ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ）」（代理人整理番号Ｎｏ．５３３０５ＵＳＡ５Ａ）；「大きく傾斜させたキューブコーナー要素からなるタイル貼り再帰反射シート（Ｔｉｌｅｄ Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ Ｈｉｇｈｌｙ Ｃａｎｔｅｄ Ｃｕｂｅ Ｃｏｒｎｅｒ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」（代理人整理番号Ｎｏ．５３２８５ＵＳＡ９Ａ）；「再帰反射性キューブコーナーシートの型とおよび同の作製方法（Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｕｂｅ Ｃｏｒｎｅｒ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ Ｍｏｌｄ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ）」（代理人整理番号Ｎｏ．５１９５２ＵＳＡ６Ａ）；および「二重方向付け再帰反射シート（Ｄｕａｌ Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ）」（代理人整理番号Ｎｏ．５２３０３ＵＳＡ８Ｂ）などがある。
好適実施形態は、完全なキューブコーナー要素および切頭キューブコーナー要素など、種々のサイズおよび形状の再帰反射要素を利用できる。列体において隣接する切頭キューブコーナー要素の基部エッジは、一般に同一平面上にある。アレイ内で隣接する完全キューブコーナー要素の基部エッジは、すべてが同一平面にあるわけではない。任意の傾斜において、完全キューブコーナー要素は切頭キューブコーナー要素よりも高い総ライトリターンを有するが、完全キューブコーナーは、照射角が大きいほど、総ライトリターンが早く低下する。完全キューブコーナー要素の利点の１つは、大きな照射角で性能をそれほど大きく損なうことがない、小さな照射角における高い総ライトリターンである。
キューブコーナー適合対アレイの予測総ライトリターン（ＴＬＲ）は、活性領域率および光強度との情報から計算できる。再帰反射光の場合、前面損失および３つのキューブコーナー表面のそれぞれからの反射によって、光強度が減少することがある。総ライトリターンは、活性領域率と光強度の積、すなわち、総入射光の再帰反射される割合と定義される。直接切削キューブコーナーアレイの総ライトリターンに関する検討は、米国特許第３，７１２，７０６号（Ｓｔａｍｍ）に記載されている。
ここで、図１〜１１を参照しながら、薄片の一好適実施形態と、同の作製方法とを説明する。図１に、再帰反射シートを形成するのに適した型の製造に有用な、代表的な薄片１０を示す。薄片１０は、第１の主要面１２と第２の主要面１４とを含んでいる。薄片１０は、作用面１６と、第１の主要面１２と第２の主要面１４との間に延びている反対側の底面１８を更に含んでいる。薄片１０は、第１の端面２０および反対側の第２の端面２２も含んでいる。好適実施形態において、薄片１０は、対向面が実質的に平行である直角多面体である。しかしながら、薄片１０の対向面は平行である必要はないことを理解されたい。
説明のために、デカルト座標系を薄片１０の構造に重ね合わせることによって薄片１０を三次元空間において特性付けることができる。第１の基準面２４は、主要面１２と１４間の中心に位置決めされる。ｘ−ｚ平面とも呼ばれる第１の基準面２４は、その垂直ベクトルとしてｙ軸を有する。ｘ−ｙ平面とも呼ばれる第２の基準面２６は、薄片１０の作用面１６と実質的に同一平面に延在し、その垂直ベクトルとしてｚ軸を有する。ｙ−ｚ平面と呼ばれる第３の基準面２８は、第１の端面２０と第２の端面２２との間の中心に位置決めされ、その垂直ベクトルとしてｘ軸を有する。理解しやすいように、本実施形態の種々の幾何学的性質を、前述のデカルト座標系を参照しながら説明する。しかしながら、そのような幾何学的性質は、他の座標系を利用したり、薄片の構造を参照しながら説明することも可能であることを理解されたい。
好適な薄片は、正確な公差を維持できる寸法安定材料から形成される。薄片は、切削可能なプラスチック（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリラート、およびポリカーボネート）や、黄銅、ニッケル、銅、およびアルミを含む金属などの種々の材料から製作できる。薄片の物理的寸法は、主として切削限界による制約を受ける。薄片は、厚さが約０．１ｍｍｍ、高さが５．０〜１００．０ｍｍ、幅が１０〜５００ｍｍであることが好ましい。これらの測定値は、説明のためだけに与えられたものであり、制限を課すものではない。
薄片１０の作用面に、実質的に垂直な３つの内部二面角を有する複数のキューブコーナー要素を形成する。キューブコーナー要素は、２つ以上の薄片にわたって延在することが好ましい。薄片を選択的に除去することによって、キューブコーナー要素の各部が除去される。１つの薄片状のキューブコーナー要素上の、互いに垂直な３つの光学面を有する部分のことを、キューブコーナー要素セグメントと呼ぶ。キューブコーナー要素の除去される部分は、一般に、互いに垂直な３つの光学面を有さず、したがって、キューブコーナー要素セグメントではない。光学活性がより高いキューブコーナー要素セグメントの密度は、高い光学特性が得られるように集結される。薄片の処理による位置合わせの問題および損傷を最小限にするように、切削段階のときの隣接薄片間およびそこから形成されるその後の型の中に、主要面間平面状界面１２、１４が保持される。
図２〜９は、再帰反射性物品を形成するのに適した型で使用するのに適した複数の薄片を形成する方法を示す。簡単に要約すると、薄片を組立体の形態に固定した状態で、複数の薄片の作用面に、複数のキューブコーナー要素を形成する。複数の薄片１０ａから１０ｎ（本明細書では、集合的に参照符合１０で示されている）は、その各々の作用面１６が実質的に同一平面を成し、且つ、その各々の主要面が、基面８１に垂直な第１の基準軸７９に対して第１の角度で配置されるように組み立てることが好ましい。図２の実施形態において、第１の角度はゼロであり、作用面１６は、固定基準軸７９に対して垂直である。
隣接する平行な複数のＶ形溝をそれぞれ有することが好ましい第１および第２の溝セットが、複数の四角錐を有する構造面を提供するように複数の薄片１０の作用面１６に形成される。複数のＶ形溝を有する第３の溝セットが、複数の薄片１０の作用面１６に形成される。第３の溝セットを形成することにより、複数の薄片１０の作用面上に完全に形成された複数の切頭キューブコーナー要素を含んでいる構造面がもたらされる。その後、組立体から複数の薄片１０が除去され、残った薄片１０が再び組み立てられ、完全に形成されたキューブコーナー要素の部分に対応する複数のキューブコーナー要素セグメントを有する成形面が得られる（図９）。あるいは、図９の完全に形成されたキューブコーナー要素セグメントだけが実質的に残るように第１および／または第２の主要面１２、１４を切削することも可能である。キューブコーナー要素セグメントは、完全に形成されたキューブコーナー要素の光学的活性がより高い部分に対応していることが好ましい。あるいは、第１および第２の溝セットを切削した後で、第３の溝セットを切削する前に、複数の薄片を除去することもできる。
図２〜９に記載の実施形態を更に詳しく説明する。図１〜２において、複数の薄い薄片１０は、１つの薄片１０の第１の主要面１２が、隣接する薄片１０の第２の主要面１４と隣接するように、一緒に組み立てられる。複数の薄片１０は、互いに隣り合う複数の薄片を固定できる固定治具に組み付けられることが好ましい。固定治具の詳細は、本発明にとって重要ではない。しかしながら、説明のために述べると、好適実施形態において、薄片１０が図２に示されているように配置されるとき、固定治具は、各々の薄片１０の底面１８と実質的に平行な基面を規定する。複数の薄片１０は、図２で重ね合わせられているデカルト座標系によって三次元空間において特性付けることができる。複数の薄片が、その各々の第１の基準面２４が基面と垂直を成すように配置されるときに、これらの複数の薄片１０の各々の作用面１６が実質的に同一平面にあることが好ましい。
図３において、隣接する平行な略Ｖ形の複数の溝３０を含む第１の溝セットが、複数の薄片１０の作用面１６に形成されている。隣接する平行な略Ｖ形の複数の溝３８を含む第２の溝セットが、複数の薄片１０の作用面１６に形成されている。溝３８は、複数の薄片の作用面１６の複数の交差位置５４で、溝３０と交差している。交差位置５４は、各々の薄片１０の作用面１６のほぼエッジ沿いに配置されている。あるいは、いくつかの薄片を、単一薄片にまとめることも可能である。例えば、組み合わせた薄片のほぼ中心に交差位置５４がくるように、薄片１０ａ、１０ｂ；１０ｄ、１０ｅ；および１０ｇ、１０ｈを組み合わせることも可能である。
適切な材料除去技術を利用して複数の薄片の作用面１６の一部を除去することによって、溝３０および３８が形成される。本発明では、フライス削り、刻線、およびフライカッティングなどの精密切削技術を含む広範囲な材料除去法の利用が考えられる。また、化学的エッチングまたはレーザアブレーションの利用も考えられる。一実施形態によれば、第１の溝セットの溝３０は、基面８１と実質的に平行な軸に沿って刃先角８４．９４６°のダイヤモンド切削工具を複数の薄片の作用面１６を繰り返し横切らせる高精度切削操作により形成される。
同様に、第２の溝セットは、約３３．０６°の角度β₁で第１の溝セットの溝と交差する基面８１と実質的に平行な軸に沿って、各々の薄片の作用面１６に刃先角８４．９４６°のダイヤモンド切削工具を横切らせることによって形成される。しかしながら、複数の薄片１０を種々の深さで切削するように、ダイヤモンド切削工具は、基面８１と非平行な軸に沿って移動できることが分かるであろう。また、複数の薄片の移動時に切削工具を静止させておくことも可能であるし、複数の薄片１０と切削工具との間の相対移動も考えられる。
第１の溝セット３０と第２の溝セット３８を形成することにより、複数の薄片１０から成る作用面１６に、四角錐構造６０の繰り返しパターンを有する構造面がもたらされる（図４参照）。構造６０の表面６２，６６が共通エッジ６４に沿って交差し、実質的に垂直な内部二面角を該表面間に規定するように、溝３０、３８が形成される。同様に、表面６８、７２が共通エッジ７０に沿って交差して、実質的に垂直な内部二位面角を該表面間に規定する。キューブコーナー型再帰反射技術において、これら表面間の関係は一般に互いに垂直な関係と呼ばれる。互いに略垂直な、または、実質的に互いに垂直な、という言葉は、Ａｐｐｅｌｄｏｒｎ他の米国特許第４，７７５，２１９号に開示されている再帰反射光の分散を変更するのに有用な完全直交性からわずかに逸脱することを許容するために一般に利用される。重要なのは、表面６２、６６、６８、および７２が、少なくとも２つの薄片の作用面を横切って延びていることである。また、表面６２と６８が共通エッジ７４に沿って交差し、表面６６と７２が共通エッジ７６に沿って交差していることにも気づかれよう。前述したように、いくつかの薄片を組み合わせることによって、各々の構造の共通エッジ７４と７６を、各々の構造を設ける各々の薄片の主要面１２、１４間のほぼ中央に配置できる。
図７に記載の第３の溝セットは、スタック内の複数の薄片の作用面１６に形成された複数の溝４６を含む。第３の溝セットを追加することにより、複数の薄片１０の作用面上に、複数の完全に形成された切頭キューブコーナー要素が形成される。キューブコーナー要素の一部が、いくつかの薄片にわたって延在することが好ましい。溝４６の位置および溝角度を変更することにより、種々の幾何学形状のキューブコーナー要素を製造できる。図３のように各々の共通エッジ７４と７６に沿って延びる軸と実質的に平行な、好ましくは同軸の軸に沿って、実質的にＶ形の複数の溝が形成されている実施形態を図７に示す。Ｖ形溝は、前述の適切な材料除去技術を利用して形成されることが好ましい。一実施形態において、溝４６は、刃先角３４．５２８°のダイヤモンド切削工具を、共通エッジ７４と７６に沿って延び且つ薄片のエッジと実質的に平行な軸と同軸な軸に沿って移動させることによって形成される。
第３の溝を形成することにより、複数の薄片１０の作用面１６上に、複数の光学的に逆のキューブコーナー要素８０ａ、８０ｂが与えられる。開示実施形態において、キューブコーナー要素８０ａと８０ｂは、形状およびサイズが実質的に同じであるが、互いに１８０°の方向に配置されている。キューブコーナー要素８０ａは、互いに垂直な３つの光学面を有している。２つの光学面は表面６２と６６によって形成され、第３の光学面８６は第３の溝４６の一方の表面に対応している。面６２、６６、および８６の底部エッジは、内角β₁、β₂、およびβ₃を有する基部三角形を規定する。光学面６２、６６、および８６は、キューブコーナー要素の尖端部８８で互いに交差している。あるいは、表面６２，６６，８６は、必ずしも尖端部８８で交差する必要はない。それどころか、光が再帰反射シートを透過できる平坦域すなわち平らな領域を形成することも可能である。キューブコーナー要素８０ｂは、互いに垂直な３つの光学面を有している。２つの光学面は表面６８と７２によって形成され、第３の光学面８２は第３の溝４６の反対側の表面に対応している。面６８、７２、および８２の底部エッジは、内角β₁、β₂、およびβ₃を有する基部三角形を規定する。光学面６８、７２、および８２は、キューブコーナー要素の尖端部８４で互いに交差している。
本明細書に記載の実施形態では、基部角度β₁は、３３．０６°、基部角度β₂は、７３．４７°、および基部角度β₃は７３．４７°である。非等辺基部三角形を備えたキューブコーナー要素は、キューブコーナー技術分野で、「傾化」キューブコーナー要素と呼ばれている。基部角度β₁を増加するように傾けられているキューブコーナー要素を説明するために、キューブコーナー技術分野では、「前傾」または「正傾」という専門用語が使用されている。また、従来より、基部角度β₁を減少するように傾けられているキューブコーナー要素を説明するために、キューブコーナー技術分野では、「後傾」または「負傾」という専門用語が使用されている。米国特許第５，５６５，１５１号（Ｎｉｌｓｅｎ）および同第４，８８，２５８号（Ｈｏｏｐｍａｎ）を参照されたい。
後傾されたキューブコーナー要素は、キューブコーナー要素の基部三角形の少なくとも１つの内角が６０°未満であるということで特性付けることができる。他の２つの内角は、少なくとも６０°である。これに対し、前傾キューブは、基部三角形の２つの内角が６０°未満で、基部三角形の１つの内角が６０°を超えることで特性付けられる。本明細書に開示されている特定の形状は、好適実施形態に関するものであることを理解されたい。当該技術分野の当業者は、傾斜角度の変更およびキューブサイズの変更も利用できることが分かるであろう。実質的に同じ光学結果もたらすキューブ形状の軽微な変更も、発明の範囲内にあると考えるべきである。
キューブコーナー要素を後傾または前傾させることによって、照射角性が増大される。キューブコーナーを後方に傾斜させることによって、光学面６２，６６が長くなって、基部角度β₁が小さくなる。また、キューブコーナー要素８０を後方に傾斜することによって、共通エッジ６４と７０に実質的に平行な少なくとも１つの平面にあるキューブコーナー要素８０の照射角性能が向上する。以下に論じされるように、キューブコーナー要素のより高い光学的活性は、一般に、選択された薄片に沿いに集中している。この特性は、大きな照射角でシートに入射する光を再帰反射するように設計された再帰反射シートの用途において有用性がある。あるいは、ＷＯ９６／４２０２４号（Ｓｍｉｔｈ他）に開示されているように、基部角度β₁、β₂，およびβ₃はすべて異なっていてもよい（不等辺三角形）。
図８は、約０°〜約４５°の照射角におけるキューブコーナー要素のより高い光学的活性部８９を示すために影を付けた図７に記載のキューブコーナー要素の全体図である。キューブコーナー要素の光学的活性のより高い部分８９（キューブコーナー要素セグメント）が、第３の溝４６に隣接して集中しており、一方、キューブコーナー要素の光学的活性のより低い部分９１は、第３の溝４６からずれている。光学的活性のより高い部分８９は、角β₂、β₃付近にある、光学的活性のより低い部分８７を含むことも可能である。図８は、図７記載のキューブコーナー要素の比較的に小さい部分が光学的活性であることを示している。照射角がゼロに向かって減少するにつれ、光学的活性のより高い部分８９の面積と領域の有効開口とが減少する。いずれかのレベルで、有効開口はスリット開口になり、原則として回折光は、キューブコーナー要素の光軸を含む、該スリットと垂直な平面にある再帰反射物品から離れる。
図９に、図８記載の組立体から、複数の薄片（１０ｃと１０ｆ）を除去することによって形成される、光学的に逆の複数のキューブコーナー要素セグメントの上面図を示す。キューブコーナー要素セグメントは、実質的に互いに垂直な３つの表面６２、６６、８６の部分と、表面６８、７２、８２の部分によって規定される適合対を構成するように配列されている。別の実施形態では、薄片１０ｃ、１０ｆは、例えば、それぞれ１０ｂおよび１０ｅなどの隣接する薄片の一方と境を接することも可能である。１０ｃおよび１０ｆに対応する薄片１０ｂ、１０ｅの部分は、プレーナ工程などの切削によって除去することも可能である。
一好適実施形態において、図９に記載の複数は、その各々の作用面に配置されたキューブコーナー要素の光学的活性のより低い部分を持ったこれらの薄片を、組立体から除去することによって得られたものである。組立体から除去された薄片１０ｃ、１０ｆは、本明細書では、犠牲薄片と呼ぶ。一実施形態において、組立体から犠牲薄片を除去し、残った薄片を適切な固定治具に再び組み付け、最初の組立体の複数の薄片の作用面に形成された完全に形成されたキューブコーナー要素の、光学的活性のより高い部分に対応する複数のキューブコーナー要素を有する構造面を得る。キューブコーナー要素セグメントの光学的活性のより低い部分が除去されるため、この型のレプリカとして形成される再帰反射体は、最初の組立体の表面のレプリカとして形成される再帰反射体よりも実質的に高い再帰反射効率を広範囲な照射角にわたって呈することができる。前述したように、薄片１０ｃ、１０ｆは、第３の溝セット４６を形成する前に、組立体から必要に応じて除去することができる。薄片の処理による位置合わせの問題および損傷を最小限にするように、切削段階の隣接薄片間およびそこから形成されるその後の型の中に、隣接薄片主要面１２、１４間の平面状界面が保持されることが好ましい。
犠牲薄片１０ｃ、１０ｆが除去された後、キューブコーナー要素８０ａの光学的活性部８９は、溝４６の角頂によって規定される第１の辺と、薄片１０ｅおよび１０ｇが交差することによって規定される、第１の辺の反対側の第２の仮想辺と、第１および第２の辺を連結する溝３０、３８によって規定される両側の第３および第４の辺とを有する四角形の基部を有している。第１および第２の互いに四角形の光学面６２、６６は、各々の基部の第３および第４の辺３０、３８から延びて、共通エッジ６４に沿って交差して、ほぼ直角な二面角を規定する。この四角形の光学面８６は、四角形の光学面６２、６６に対してほぼ垂直に配設されている基部の第１の辺から延びている。三角形の光学面８６は、互い四角形の第１および第２の光学面６２、６６とともに、キューブコーナー要素セグメントを規定する。
キューブコーナー要素８０ｂの光学的活性部８９は、溝４６の角頂によって規定される第１の辺と、薄片１０ｂおよび１０ｄが交差することによって規定される、第１の辺の反対側の第２の仮想辺と、第１および第２の辺を連結する溝３０、３８によって規定される両側の第３および第４の辺とを有する四角形の基部を有している。第１および第２の互いに四角形の光学面６８、７２は、各々の基部の第３および第４の辺３０、３８から延びて、共通エッジ７０に沿って交差して、ほぼ直角な二面角を規定する。この四角形の光学面８２は、四角形の光学面６８、７２に対してほぼ垂直に配設されている基部の第１の辺から延びている。三角形の光学面８２は、互い四角形の第１および第２の光学面６８、７２とともに、もう１つのキューブコーナー要素セグメントを規定する。
図１０は、本発明の別の実施形態により作用面に複数のキューブコーナー要素を形成する第３の溝形成後の図３の作用面の上面図である。第３の溝セットの溝４６は、図７〜９のように、エッジ７４、７６を含む軸から離れた軸に沿って形成できることが分かるであろう。図１０の実施形態において、第３の溝セットの溝４６は、第３の薄片１０（１０ｃ、１０ｆ、１０ｉ、１０ｌ）毎の主要面１２、１４と実質的に一致する軸に沿って形成される。これにより、すべての第３の薄片１０が、薄片の作用面沿いに互いに隣接して配列された、光学的に逆の複数のキューブコーナー要素セグメントを有している構造面がもたらされる。残りの薄片（１０ａ、１０ｂ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｊ、１０ｋ、１０ｍ、１０ｎ）を犠牲薄片と考えて、組立体から除去することによって、光学的に逆の複数のキューブコーナー要素を有する構造面を得ることができる。
図１０に記載の実施形態において、第３の溝セットの溝４６は、縦軸について非対称な、約１７．２６４°という半分の角度のダイヤモンド切削工具を作用面１６を横切って移動させることによって形成される。溝は、その縦軸について対称な工具によって交互に形成することができ、それによって犠牲薄片１０ｂ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｊ、１０ｋ、１０ｍの作用面の部分を切り取る。前述したように、１０ａ、１０ｂなどのいくつかの薄片を組み合わせて１つの薄片にすることができる。
図１１は、犠牲薄片（１０ａ、１０ｂ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｊ、１０ｋ、１０ｍ、１０ｎ）を図１０記載の組立体から除去することによって形成される光学的に逆の複数のキューブコーナー要素セグメントの、図９と同様な上面図である。図１１記載のキューブコーナー要素セグメントは、キューブコーナーの尖端部９８で会する実質的に互いに直角な３つの光学面９０、９２、９４と、光学面９０および９２と互いに直角であることを要しない第４の面９６とを含んでいる。
第３の溝セット４６の内角が減少すると、一部では、切削工具が次第に細くなって破損しやすくなるために、溝セット４６の切削が次第に困難になる。したがって、犠牲薄片１０ａ、１０ｂ、１０ｄ等に対する衝撃と無関係により幅の広い工具を使用できるので、本発明の犠牲薄片切削法は、大きく傾斜させたキューブコーナー要素を形成する場合に特に有用である。より幅の広い工具は、構造的に非対称であってもよいし、作用面１６に対して傾斜させて溝セット４６を形成してもよい。
大きく傾斜させたキューブコーナー要素は、キューブコーナー要素の傾斜が増加するにつれて、光学的活性のより低い領域８７、１４１が減少する、という利点を有する。一方、スリット開口内の回折は、主として１つの平面の反射光を方向付け、ＡＳＴＭ Ｅ８０８−９４に記載されているように、再帰反射光の発散プロファイルの均一性を低下させる。
図１２〜１８に、基面１０４に対して垂直な第１の基準軸１０６から角度θをなして側面１３４が配置されるように薄片１００を傾斜させた状態で、複数の薄片１００の作用面を切削する別の実施形態を示す。傾斜させることによって、完成したキューブコーナー要素セグメントの開口の対称性が増し、そのため、回折の非均一性が減少する。作用面１０２は、平行であるが同一面上に無いことが好ましい。薄片１００は、比較的に厚い薄片１００ｂ、１００ｄ、１００ｆと、その約３分の１の厚さを備えた比較的に薄い薄片１００ａ、１００ｃ、１００ｅとを交互に並べて一緒に組み付けた層を有しているが、厚さは変更可能である。複数の薄片１００は、互いに隣り合う複数の薄片を固定できる固定治具に組み付けられることが好ましい。複数の薄片１００は、図１記載のデカルト座標系によって三次元空間において特性付けることができる。以下に説明するように、薄片１００ｂ、１００ｄ、１００ｆは、最終的に組立体から除去される犠牲部分である。
図１３は、作用面１０２に２つの溝セットを形成した後の、図１２の薄片１００の側面図である。図１４は、作用面１０２に第３の溝セットを形成した後の、図１３の薄片１００の側面図である。薄片１００を傾斜させることにより、対称軸１３５が傾斜し、結果として、中間切削段階のときにキューブコーナー要素１２４が大きく傾斜される。後から傾斜角を減少させると、キューブコーナー要素の傾斜も減少する。前述の実施形態に関して言うと、犠牲薄片１００ｂ、１００ｄ、１００ｆの除去後に第３の溝セットを切削できる。
図１５は、図１４の作用面１０２の上面図である。第１、第２、および第３の溝セットは、複数の薄片１００の作用面１０２に形成された、隣接する平行な複数の略Ｖ形溝１１０、１１２，１１４を有している。溝１１０、１１２、１１４は、複数の薄片１００の作用面１０２上の複数の交差位置１１６で交差することが好ましい。第３の溝セット１１４と交差位置１１６とは、薄い薄片１００ａ、１００ｃ、１００ｅ（図１４参照）の作用面１０２ａ、１０２ｃ、１０２ｅの側面１３４に沿って配置されることが好ましい。
あるいは、３つの溝１１０、１１２、１１４すべてが１箇所で交差する必要は無く、したがって、再帰反射シートに光を透過させる平らな領域すなわち平坦域が形成される。Ｖ形溝は、作用面１６の横切ってダイヤモンド切削工具を移動するなど、前述の適切な材料除去法を利用して形成されることが好ましい。溝１１０、１１２は、刃先角が約８６．１４７°の工具を利用して形成されることが好ましく、また、溝１１４用の工具は、刃先角が約３０．０４８°であることが好ましい。薄片１００ｂ、１００ｄ、１００ｆは最終的に組立体から除去されるので、作用面１０２ｂ、１０２ｄ、１０２ｆに対する損傷が、本発明の型から作製される再帰反射性物品の光学的特性に影響を及ぼすことは無い。
構造１２４の表面１２０，１２２が共通エッジ１２６に沿って交差し、その間に実質的に直角な内部二面角が規定されるように溝１１０、１１２が形成される。溝１１４は、キューブコーナー要素１２４上の第３の光学面１４０を与える。光学面１２０、１２２、１４０がキューブコーナーの尖端部１４４で交差して、完全に形成された切頭キューブコーナー要素１２４の互いに直角な３つの光学面を形成する。面１２８，１３０、１４２も尖端部１４４で交差するが、組立体のこの部分は処分されるので、互いに直角な３つの光学面は必ずしも形成されない。面１２０、１２２、１４０の基部エッジは、内角δ ₁ 、δ ₂、δ ₃を有する基部三角形、ここで、δ ₁は２９．０６６°、δ ₂、δ ₃はそれぞれ７５．４６７°、を規定している。
図１５は、照射角度０°の光に対応する設計照射角および設計方向角におけるキューブコーナー要素１２４の実際の有効開口を示すように影を付けたものである。有効開口の形状は、傾斜度が減少すると変化する。溝１１４によって形成される内角により、光学面１４０の大きさが減少するとともに、キューブコーナー要素１２４の光学的活性のより高い部分が狭くなる。キューブコーナー要素１２４の複数部分１４３は、キューブコーナー要素セグメント１３２よりも光学的活性が低い。キューブコーナー要素セグメント１３２は、光学的活性がより低い部分１４１を含むこともできる。
図１６〜１８に、図１５記載の組立体から複数の薄片（１００ｂ、１００ｄ、１００ｆ）を除去し、残った薄片１００ａ、１００ｃ、１００ｅを直立させて基準軸１０６に平行に傾斜させることによって形成された、複数の光学的に逆のキューブコーナー要素セグメントを示す。あるいは、例えば、薄片１００ａ、１００ｂを単一の薄片にして、１００ｂの部分をプレーナ工程などの切削によって除去することも可能である。光学的活性の高い部分を示すために、キューブコーナー要素１３２に影を付けてある。残った薄片１００ａ、１００ｃ、１００ｅのキューブコーナー要素セグメント１３２は、一般に、残ったキューブコーナー要素１２４の中で光学的活性が最も高い部分である。図１７に最もよく示されているように、薄片１００ａと１００ｅは、縦置きにして、間に平面状界面を保持しつつキューブコーナー再帰反射要素セグメントの適合対が形成されるように１８０°回転することも可能である。薄片１００ａ、１００ｅを縦に置き直すことによって、光軸１３５が更に縦方向を向き、結果的に「負傾」または「後傾」されたキューブコーナー要素が得られるという付加的が利点がもたらされる。
残りの薄片を適切な固定治具に再び組み付け、最初の組立体の複数の薄片の作用面に形成された完全に形成されたキューブコーナー要素１２４の、光学的活性のより高い部分に対応する複数のキューブコーナー要素を有する構造面を得る。キューブコーナー要素セグメントの光学的活性のより低い部分が除去されるため、この型のレプリカとして形成される再帰反射体は、最初の組立体の表面のレプリカとして形成される再帰反射体よりも実質的に高い再帰反射効率を広範囲な照射角にわたって呈することができる。
別の実施形態において、キューブコーナー要素１３２の光軸１３５が略平行であるように、薄片１００ａおよび１００ｅは回転されない。同方向に整列されたキューブコーナー要素１３２の総ライトリターンは、３６０°の方向角度範囲について非対称である。狭い範囲の方向角度から見る道路標識等の製品など、いくつかの用途で、非対称な再帰反射パターンが好ましいことがある。
図１９〜２１に、再帰反射性キューブコーナーシートの型とおよび同の作製方法（Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｕｂｅ Ｃｏｒｎｅｒ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ Ｍｏｌｄ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅ）（代理人整理番号Ｎｏ．５１９５２ＵＳＡ６Ａ）と題され、本願と同じ日に提出された関連特許出願に開示されている、３つではなく、２つの溝セットを備えた複数のキューブコーナー要素を形成する方法を示す。複数の薄片２１０は、その各々の第１の基準面２２４が、基面２８０に対して垂直な固定基準軸２８２から第１の角度θ₁をなして配置されるように方向付けされる。隣接する平行な複数のＶ形溝２３０を有する第１の溝セットが、薄片を角度θ１に配置した状態で、複数の薄片２１０の作用面２１６に形成される。最低でも、複数の薄片２１０の作用面２１６には、少なくとも２つの隣接する溝２３０が形成される。溝２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ等（集合的に２３０で示される）は、図示のように溝の角頂２３３ｂ、２３３ｃ、２３３ｄ等（集合的に２３３示される）で交差する、第１の溝表面２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ等（集合的に２３２で示される）と、第２の溝表面２３４ｂ、２３４ｃ、２３４ｄ等（集合的に２３４示される）を規定する。隣接する溝の溝表面２３２ａと２３４ｂは、基準エッジ２３６ａに沿って略直角に交差する。同様に、隣接する溝の溝表面２３２ｂと２３４ｃは、基準エッジ２３６ｂに沿って略直角に交差することが好ましい。この幾何学形状は、刃先角９０°の切削工具を使用して溝２３０を形成することによって得られる。このパターンは、複数の薄片２１０の作用面２１６全体にわたって繰り返されることが好ましい。各々の溝の角頂２３３は、約０．０１ｍｍ〜約１．０ｍｍの間の間隔を有することが好ましいが、この寸法は制限を課すものではない。
第１の溝セットの溝２３０は、各々の第１基準エッジ２３６が、それぞれの薄片の第１の主要面２１２および第２の主要面２１４と交差するような深さで形成される。もう１つの選択肢として、それよりも浅い深さの溝２３０を形成することも可能である。例えば、工具の深さが減少すると、溝の角頂２３３が作用面２１６に接近して、平坦な透過領域が形成される。
各々の薄片２１０の加工表面２１６のキューブコーナー要素の形成を完了するのに、第１の基準面２２４と実質的に平行な軸に沿って各薄片２１０に１つ以上の溝２４６を切削することによって第２の溝セットを形成する。図２１記載の本発明の一実施形態によれば、第２の溝セットを形成する前に、複数の薄片２１０を、固定基準軸２８２と平行な第２の角度に配置する。また、組立体から薄片を除去し、光学的活性の低い部分を除去するように主要面２１２，２１４を切削することも可能である。交互配置した薄片（２１０ｂ、２１０ｄ、２１０ｆ等）は、第２の基準面２２６または基面２８０に対して垂直な軸のまわりに１８０°回転させることができ、その後、この複数の薄片を、好ましくは基面２８０に対して実質的に直角に配置されたその各々の第１の基準面２２４と一緒に組み立てる。別の実施形態において、第２の溝セット２４６は、いくつかの薄片が、他の薄片よりも光学的活性が高くなるような位置に形成される。その後、光学的活性がより低い薄片は、組立体から除去されることが好ましい。
図２２に、薄片の厚さ”Ｌ”とキューブコーナー要素１５０の幾何学形状との間の可能関係の１つを示す。工具の半角δは溝セットに１つを形成し、εは照射角であり、φは、屈折後の光線照射角度である。”Ｈ”は、キューブコーナー要素１５０の高さである。薄片の厚さ”Ｌ”は、キューブコーナー要素セグメントの長さと一致している。屈折率η₀は１であり、η₁は１より大きい。キューブコーナー要素セグメントの表面１５４は、頂点１５８で交差する照射角１５６を有する光線の両側の２つの領域Ｄ₁とＤ₂に分割されている。
D₁=（L-H tan δ）（1-tan δ tan φ）；および
D₂=H（tan δ+tan φ）
Ｄ１：Ｄ２の比率は、好ましくは約０．５〜約２．０の範囲内であり、更に好ましくは、約１である。
本明細書では、実質的に光透過性のある表面層と、光学的に逆の複数の再帰反射性キューブコーナーセグメントを有する再帰反射性シートを作製する方法も開示される。キューブコーナー要素セグメントは、溝の角頂によって規定される第１の辺と、第１の辺の反対側の第２の仮想辺と、第１および第２の辺を連結する互いに反対側の第３および第４の辺とを有する四角形の基部を含んでいる。第２の仮想辺は、第３および第４の辺の溝角頂を連結する想像上の軸である。互いに四角形の第１および第２の光学面は、基部の各々の第３および第４の辺から延びている。四角形の光学面は、共通エッジに沿って交差して、略垂直な二面角を規定する。この四角形の光学面は、四角形の光学面に対してほぼ垂直に配設されている基部の第１の辺から延びている。各々の共通エッジに沿って互いに四角形の第１および第２の光学面が交差する三角形の光学面は、キューブコーナー要素のセグメントを規定する。
再帰反射シートなどの再帰反射性物品を製造する場合、電鋳法または他の従来の複製法を利用して複製できる種型として、複数の薄片から成る構造面が使用される。複数の薄片は、実質的に同一なキューブコーナー要素、あるいは、種々のサイズ、幾何学形状、または方向付けのキューブコーナー要素を含むができる。当該技術分野において、「スタンパー」と呼ばれている、レプリカの構造表面は、キューブコーナー要素の雌型像を含んでいる。再帰反射体を形成する型としてこのレプリカを使用することができる。しかしながら、より一般的には、多数の凸型または雌型レプリカを組み立てて、再帰反射シートの形成に有用な十分な大きさを備えた型が形成される。薄片は、約０．０５ｍｍ〜約０．２５ｍｍの厚さを有することが好ましい。
好適再帰反射シートは、例えば、前述したキューブコーナー要素のアレイを備えたプレフォームシートを型押しすることによって、または、液体材料を型に流し込むことによって、一体型の材料として製造することができる。日本国特許公開平８−３０９８５１号および米国特許第４，６０１，８６１号（Ｐｒｉｃｏｎｅ）を参照されたい。別の選択肢として、再帰反射シートは、ＰＣＴ特許出願第ＷＯ９５／１１４６４号（１９９５年４月２７日公開）および米国特許第３，６４８，３４８号に教示されているようにプレフォームフィルムに対してキューブコーナー要素を注入成形することによって、または、プレフォームキューブコーナー要素にプレフォームフィルムを積層することによって、積層体として製造することができる。一例として、種型にニッケルを電解析出させることによって形成されたニッケルの型を利用して、効果的なシートを作製できる。この電気鋳造した型は、型のパターンを厚さ約５００μｍ、屈折率約１．５９のポリカーボネートフィルムに型押しするスタンパーとして利用することもできる。この型は、温度約１７５℃〜２００℃の加圧成形を実施するプレスに使用することができる。
好適な反射シート作製するために有用な材料は、寸法安定性、耐久性、及び耐候性があり且つ所望形態に容易に変形可能な材料である。適切な材料の例として、Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａｓｓ Ｃｏｍｐａｎｙ製のＰｌｅｘｉｇｌａｓブランド名の樹脂など約１．５の屈折率を有するアクリル；約１．６の屈折率を有する、熱硬化性アクリレートおよびエポキシアクリレート、好ましくは放射線硬化性ポリカーボネート；（ＳＵＲＬＹＮの名称で市販されている）ポリエチレン基イソノマー；ポリエステル；及びセルローズアセテートブチレートなどがある。一般に熱および圧力下で成形可能な任意の光透過性材料は概して利用できる。本発明による再帰反射シートを形成するのに適切な他の材料は、Ｓｍｉｔｈ他による米国特許第５，４５０，２３５号に開示されている。シートは、着色剤、顔料、ＵＶ吸収剤、または他の添加剤を必要に応じて含むことができる。
環境によっては、再帰反射シートに支持層を設けることが好ましい。支持層は、総内面反射の原理によって光を反射させる再帰反射シートにとって特に有用である。本発明による再帰反射シートと効果的に係合可能な、被着色剤を含む透明または不透明な任意の材料から適切な支持層を作製することができる。適切な支持層として、アルミシート、亜鉛めっき鋼、ポリメチルメタクリラート、ポリエステル、ポリアミド、ポリふっ化ビニル、ポリカーボネート、塩化ポリビニル、ポリウレタンなどのポリマー材料、および前述および他の材料から作製される広範囲の積層体などがある。
支持層またはシートは、グリッドパターンなど、反射素子に適した構成に密封することができる。密封は、反射要素のアレイ上の不連続な位置において、超音波溶接、接着、またはヒートシールなどの種々の方法で行うことができる（例えば、米国特許第３，９２４，９２８号を参照されたい）。汚れおよび／または湿気などの汚染物の侵入を防止し、キューブコーナー要素の反射面に隣接して空間を確保するために、密封することが好ましい。
この複合品に強度と強靱さを加えることが必要な場合には、ポリカーボネート、ポリアクリル酸ブチル、または繊維強化プラスティックの支持シートを利用することができる。結果的に得られた再帰反射材の可撓性に応じて、巻いたり、帯状または他の適切なデザインに切断できる。この再帰反射材は、裏面に接着剤と剥離シートを設けることにより、接着剤を塗布したり、他の固定手段を利用するといった付加的な段階なしで任意の基体に適用しやくすることができる。
好適なキューブコーナー要素は、物品から再帰反射された光が、米国特許第４，７７５，２１９号に教示されているように、所望のパターンまたは発散プロファイルに分散されるように、個別に手を加えることが可能である。
一般に発生する溝の半角誤差は、±２０”未満、多くは±５”未満である。
背景技術のセクションに開示されていたものを含む引用特許および特許出願明細書の内容全体を本願明細書に引用したものとする。以上、本発明を、そのいくつかの実施形態を参照しながら説明してきた。当業者には、本発明の範囲から逸脱せずに記載実施形態に多くの変更を行えることが明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、本明細書に記載の好適な構造および方法に限定されるものではなく、以下に記載の広い範囲にわたる請求項によって限定されるべきものである。

Claims (1)

1. 複数の薄片の各々が、両者間に第１の基準面を規定する互いに反対側の第１および第２の主要面と、該第１および第２の主要面を連結する作用面とを有し、該作用面が、該作用面に実質的に平行で且つ前記第１の基準面に垂直な第２の基準面と、該第１の基準面及び該第２の基準面に対して垂直な第３の基準面とを規定する、複数の薄片を用いて、再帰反射キューブコーナー物品の形成に利用可能な型を製造する方法であって、
   前記複数の薄片を、それぞれの前記第１の基準面が、互いに平行で且つ固定基準軸に対して第１の角度で配置されるように、方向付けして組み立てて組立体を形成する段階と、
   前記複数の薄片の前記作用面上に、互いに交差してキューブコーナー要素を画定する互いに略垂直な３つの横面を有する複数のキューブコーナー要素を形成する段階と、
   前記組立体からいくつかの前記薄片を除去して、成形面の構造を改変する段階と、
   を具備する製造方法。

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