(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基底平面に配置される基底面（１２、１１２）と、前記基底面の反対側の構造面（１４、１１４）とを有する本体部分（１０、１１０）を具備し、該構造面が複数のキューブコーナー要素（４０、７０、１４０）の配列を有し、それらキューブコーナー要素の少なくとも１つが、第１の四角形の光学面（４２、７２、１４２）と、直交二面角で該第１の四角形の光学面と交差する第２の四角形の光学面（４４、７４、１４４）と、直交二面角で該第１の四角形の光学面と交差し、かつ直交二面角で該第２の四角形の光学面と交差して、キューブコーナー頂点を形成する第３の光学面（４６、７６、１４６）とを具備してなる、再帰反射キューブコーナー物品（８、１０８）において、
前記少なくとも１つのキューブコーナー要素が、
前記基底平面に対する法線ベクトルに関して零でない逃げ角で配置される第１の四角形の非光学面（５０、８０、１５０）と、
前記基底平面に対する法線ベクトルに関して零でない逃げ角で配置される第２の四角形の非光学面（５２、８２、１５２）とを具備し、
前記第３の光学面が四角形の形状を有すること、
を特徴とする再帰反射キューブコーナー物品。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はキューブコーナー型再帰反射物品に関する。特に、本発明は、比較的大きい入射角でシートに入射する光線を再帰反射するのに改造された再帰反射キューブコーナーシートに関する。
背景技術
再帰反射材料は、再帰反射材料に入射する光線を元の光源方向に向かわせる特性を有する。この有利な特性により、種々の物品に再帰反射シートが広範に使用されている。再帰反射シートは、例えば道路標識およびバリケードのような平坦で可撓性の物品に使用されることが非常に多い、しかし、不規則な面または可撓性の面に使用されるシートが必要になる状況がしばしば生じる。例えば、波形や突き出ているリベットを覆うシートを必要とするトレーラーの側面に再帰反射シートを接着することもあれば、道路作業者の安全ベストや他のこのような安全服などの可撓性の体幹部分にシートを接着することもある。下層面が不規則または可撓性である場合には、再帰反射シートは望ましくは、再帰反射性能を損なうことなく、下層面に適合する能力を有する。
微小球をベースとしたシートおよびキューブコーナーシートの２種類の通常の再帰反射シートがある。「ビーズ型」シートと呼ばれることがある、微小球をベースとしたシートは当技術上周知で、一般に結合剤層に少なくとも部分的に埋設され、入射光線を再帰反射するための鏡面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着被覆物等）を結合した多数の微粒子を使用する。このような再帰反射体の例示的な例は、米国特許第３，１９０，１７８号（マッケンジー（ＭｃＫｅｎｚｉｅ））、同第４，０２５，１５９号（マックグラス（ＭｃＧｒａｔｈ））および同第５，０６６，０９８号（クルト（Ｋｕｌｔ））に開示されている。
基本的なキューブコーナー再帰反射シートは再帰反射技術上当業者に周知である。シートは、実質的に平坦な基底面と、基底面に対向する複数のキューブコーナー要素を有する構造面とを有する本体部分を含む。各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する３つの相互に実質的に直交する光学面を有する。光学面の底辺はキューブコーナー要素の基面を基底し、光線がキューブコーナー要素に透過する開口面として作用する。使用時には、シートの基底面への入射光線はシートの基底面で反射され、シートに配置されるキューブコーナー要素の基面を透過し、３つの直交するキューブコーナー光学面の各々により反射され、光源の方向に向けられる。キューブコーナー要素の光学軸とも呼ばれる対称軸は、キューブコーナーの頂点を通って延在し、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。キューブコーナー要素は、一般に、光学軸にほぼ沿った要素の基面への入射光線に応答して最も大きな光学効率を示す。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線の量は、入射角が光学軸からずれるにつれて、低下する。
キューブコーナー再帰反射シートは、特定の入射角度でシートの基底面に入射する光線に応答して最高の性能を発揮するように設計することができる。「入射角」という用語は、シートに入射する光線の、シートの基底面に対して直角な軸（例えば、基底面に対する法線ベクトル）から測定した、入射角を示すために使用される。例えば、ＡＳＴＭ名称：Ｅ８０８−９３ｂ、再帰反射を記載するための標準的な方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ  Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）。標識用途のための再帰反射シートは、一般に、比較的小さい入射角（例えば、シートの基底面に対してほぼ直角）において、最適な光学効率を発揮するように設計される。例えば、フープマン（Ｈｏｏｐｍａｎ）に付与された米国特許第４，５８８，２５８号を参照のこと。例えば、舗装標識またはバリヤー標識用途などの他の用途は、比較的大きい入射角において最大の光学効率を発揮するように設計された再帰反射シートを必要とする。例えば、ホワイト（Ｗｈｉｔｅ）に付与された米国特許第４，３４９，５９８号（’５９８特許）は、キューブコーナー要素が、キューブコーナーシートに対して４５℃で配置された２つの相互に垂直の矩形面と、２つの光学的に対向するキューブコーナー要素を形成する矩形面と垂直な２つの平行な三角形の面とを有する再帰反射シートについて開示している。ネルソン（Ｎｅｌｓｏｎ）らに付与された米国特許第４，８９５，４２８号（’４２８特許）およびネルソン（Ｎｅｌｓｏｎ）らに付与された米国特許第４，９３８，５６３号（’５６３特許）は、キューブコーナー要素が２つのほぼ垂直の四角形の面と、四角形の面にほぼ垂直の三角形とを有してキューブコーナーを形成する再帰反射シートについて開示している。キューブコーナー要素は、垂直でない三角形面をさらに有する。
’５９８特許、’４２８特許または’５６３特許のいずれかに記載されるキューブコーナー要素の「最も高い」点は、２つのキューブコーナー要素面が交差することによって規定される頂点である。これらの特許による再帰反射シートは、例えばシール用フィルムなどの媒体と接触させる場合、特にキューブコーナー要素に鏡面反射物質が被覆されていない場合、シートの光学性能がキューブコーナー要素間の界面で低下することがある。また、これらの特許によるシートの耐負荷性は小さいことがある。キューブコーナーシートと隣接媒体との機械的応力は、キューブコーナー要素と隣接媒体との物理的接触線に集中し、比較的圧力が大きい部位が生じる。大きい圧力はキューブコーナー要素の物理的特性を歪ませ、それによってシートの光学特性を歪ませる。
発明の開示
本発明は、一実施態様において、比較的大きい入射角で物品に入射する光線を再帰反射するように改造されたキューブコーナー物品を提供する。本発明による再帰反射物品は、基底面と基底面に対向する構造面とを有する本体部分を具備する。構造面は、２つの交差する溝のセットによって規定される複数のキューブコーナー要素の配列を有する。配列中の少なくとも１つ、好ましくは複数のキューブコーナー要素は、第１の四角形の光学面と、直交二面角で第１の光学面と交差する第２の四角形の光学面と、直交二面角で第１および第２の光学面と交差し、３つの面が互いに交差する点によって規定される頂点を有するキューブコーナー要素を形成する第３の四角形の光学面とを有する。また、少なくとも１つ、好ましくは複数のキューブコーナー要素は、基底平面に対する法線ベクトルに関して０でない逃げ角で配置される第１の四角形の非光学面と、基底平面に対する法線ベクトルに関して０でない逃げ角で配置され、第１の非光学面と交差する第２の四角形の非光学面とを有する。
本発明の一実施態様によると、キューブコーナー要素の第１および第２の光学面は、本体部分の基底面に対する法線ベクトルと実質的に平行に配置される平面に配置され、第３の光学面は本体部分の基底面に実質的に平行に配置される。別の態様において、キューブコーナー要素の第１および第２の光学面は、本体部分の基底面に対する法線ベクトルに関して好ましくは約２０度より小さい、さらに好ましくは約１０度より小さい０でない逃げ角で配置される。従って、第３の面は、好ましくは約３０度より小さい、さらに好ましくは２０度より小さい斜角でシートの基底面と交差する面に配置される。
本発明の一実施態様によるキューブコーナー要素の対称軸は約３５°の角度で本体部分の基底平面と交差する。従って、本発明による再帰反射シートは、比較的大きい入射角でシートの基底面に入射する光線を再帰反射するように特に十分に改造されている。また、本発明による複数のキューブコーナー要素の配列の対称軸は実質的に平行に配置される。従って、再帰反射物品の光学的応答パターンは本質的に非対称である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明によるキューブコーナー物品の一実施態様の構造面の平面図である。
図２は、図１に示すキューブコーナー物品の平面２−２から見た断面図である。
図３は、図１に示すキューブコーナー物品の平面３−３’から見た断面図である。
図４は、図１に示すキューブコーナー物品の平面４−４’から見た断面図である。
図５は、本発明によるキューブコーナー物品の一実施態様の構造面の別の実施態様の断面図である。
図６は、本発明によるキューブコーナー物品の別の実施態様の平面図である。
図７は、図６に示すキューブコーナー物品の平面７−７から見た断面図である。
図８は、本発明によるキューブコーナー物品の一実施態様の構造面の別の実施態様の平面図である。
図９は、図８に示すキューブコーナー物品の平面９−９’から見た断面図である。
図１０は、図８に示すキューブコーナー物品の平面１０−１０から見た断面図である。
図１１は、図８に示すキューブコーナー物品の平面１１−１１から見た断面図である。
理想化されたこれらの図は、尺度を示すものではなく、例示的な意図のもので、限定するものではない。
発明の詳細な説明
例示的な実施態様の以下の詳細な説明において、その一部を形成し、本発明の例示的な実施態様によって示される添付の図面が参照される。本発明の範囲を逸脱することなく、他の実施態様が利用され、構造の変更が実施されることがあることが理解されるべきである。
一実施態様によると、本発明は比較的大きい入射角でシートに入射する光線を再帰反射するように特に改造されたキューブコーナー要素を有するキューブコーナー再帰反射シートを提供する。本発明によるシートは、キューブコーナー配列の陰像を有する押型により製造することができる。このような押型およびそれらを製造するための例示的な方法は、参考として本明細書に組み入れられ、本願と同時に提出された、「キューブコーナー物品のマスター押型およびこれを製造する方法」の発明の名称で同時係属され、通常に譲渡された特許出願にさらに詳細に開示される。
図１〜４は、本発明の態様による再帰反射物品の代表的な実施例を開示する。図１〜４によると、本発明による再帰反射物品は、好ましくは再帰反射シート８を有する。再帰反射シート８は好ましくは基底面１８と、基底面１２に対向する構造面１４とを有する本体部分１０を有する。再帰反射シート８は、本体部分１０と構造面１４とが好適な押出方法またはエンボス方法を使用して一体として成形される、一体（例えば、単一式）構成であってもよい。または、再帰反射シート１０は、本体部分１０と構造面１４とが別々に成形されて、積層または接着された複合構成であってもよい。
好ましい実施態様において、構造面１４は第１の溝の組１６と第２の溝の組３０によって規定される複数のキューブコーナー要素４０の配列を有する。本明細書において使用される、「溝の組」という用語は本体部分１０の構造面１４上の全ての平行な溝をいう。第１の溝の組１６は少なくとも２つの、好ましくは複数の平行な溝を有する。第１の溝の組１６の隣接する溝は距離Ｄ0により分離されている。理論では、距離Ｄ0に上限はないが、実際には、距離Ｄ0の上限はシート材料の厚さと関係がある。現在の精度の高い加工技術により、溝の加工は０．０１０ミリメートルほどの距離Ｄ0によって分離される。分離距離Ｄ0の好ましい範囲は、０．０２６ミリメートル〜０．２６０ミリメートルである。この距離は、従来の機械加工公差内に可撓性再帰反射シートを収める。図２を参照すると、第１の溝の組１６の各溝は複数の光学面４２と、第１の溝の基底部２１で交差する複数の非光学面５０とを形成する。さらに、溝の基底部２１は、好ましくは、溝の組１６の隣接する溝間の距離Ｄ0とほぼ等しい深さＨ0に配置される。図１〜４に示す実施態様において、光学面４２は、本体部分１０の基底面１２に対する法線ベクトルと実質的に平行に配置される面に配置される。対照的に、非光学面５０は本体部分１０の基底面１２に対する法線ベクトルと斜角φ1を形成する平面に配置される。
本明細書に使用される、「光学面」という用語はキューブコーナー要素の３つの反射すなわち光学面を形成する面をいう。上記に考察したように、キューブコーナー要素は共通の点（例えば、キューブコーナーの頂点）において相互に交差する３つの実質的に相互に垂直な光学面（例えば、面）が交差することによって規定される。光学面は、本発明の開示目的のためには、散乱または拡散が最小である表面へ入射する光線を光学面が反射することを意味する、実質的に滑らかでなければならない。本明細書で使用される、「非光学面」という用語は、キューブコーナー要素の反射面を形成しない面をいう。多数のキューブコーナー要素配列の設計は非光学面を利用しない（例えば、米国特許第４，５８８，２５８号を参照）。しかし、非光学面は入射角の大きい光線を反射するように改造された、いくつかのキューブコーナー配列の必要な要素である（例えば、米国特許第４，８９５，４２８号を参照のこと）。非光学面は光学的に滑らかである必要がない。
図３を参照すると、第２の溝の組３０の各溝はまた、複数の光学面４４と第２の溝の基底部３８と交差する複数の光学面５２とを形成する。好ましくは、第２の溝の組３０の各溝の基底部３８は、第１の溝の組１６の各溝の基底部２１と同じ深さ（Ｈ0）に配置されるが、溝の基底部３８は溝の基底部２１とは異なる深さに配置される。第２の溝の組３０の隣接する溝は好ましくは、０．０２６ミリメートル〜０．２６ミリメートルの距離Ｄ0によって分離される。図１〜４に図示される実施態様において、光学面４４は、本体部分１０の基底面１２と実質的に垂直な平面に配置される。対照的に、非光学面５２は本体部分１０の基底面１２に対する法線ベクトルと斜角φ2を形成する平面に配置される。
第１の溝の組１６の複数の溝は交差各β（図１）で第２の溝の組３０の複数の溝と交差して、キューブコーナー要素４０配列を形成する。図１〜４に図示される実施態様において、βは９０度に等しい。好ましくは、配列中の各キューブコーナー要素４０は基底面１２に実質的に垂直に配置された第１の四角形の光学面４２（図３）と、基底面１２に実質的に垂直で、第１の四角形の面４２に垂直に配置された第２の四角形の光学面４４（図３）と、基底面１２に平行で、第１の光学面４２および第２の光学面４４に実質的に垂直に配置された第３の四角形の光学面４６とを有する。また、配列中のこのようなキューブコーナー要素４０は、第１の四角形の非光学面５０と、第２の四角形の非光学面５２とを有する。
本明細書で使用される、「キューブコーナー要素」という用語は再帰反射分野で通常意味されるものと同じであると解釈される。キューブコーナー要素は１つの点で交差してキューブコーナーを形成する、３つの実質的に相互に垂直な光学面によって規定される。相互に交差する点はキューブコーナー要素の最高点すなわち頂点である。キューブコーナー要素の光学軸はキューブコーナーの頂点を通って延在し、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である。
図１〜４に図示される実施態様において、光学面４２および４４は本体部分１０の基底面１２に実質的に垂直に延在する平面に配置され、第３の光学面４６は本体部分１０の基底面１２に実質的に平行に延在する平面に配置される。図４を参照すると、各キューブコーナー要素４０の光学面４２、４４は頂点４３で交差し、光学面４２、４４、４６は相互に交差して、キューブコーナーの頂点５４を形成する。各キューブコーナー要素４０の対称軸６０は本体部分１０の基底面１２に対して約３５．２６°の角度で配置される。また、各キューブコーナー要素４０では、基底面１２に対する法線ベクトルを含む平面と対称軸６０は溝の基底部２１および溝の基底部３８と４５°の角度で交差する。
図１〜４に図示する実施態様では、各キューブコーナー要素４０は第１の非光学面５０と第２の非光学面５２とを有する。第１の非光学面５０は本体部分１０の基底面１２に対する法線ベクトルと逃げ斜角φ1を形成する（図２）。図１〜４に図示する実施態様では、角度φ1は約２５．３６度である。また、第２の非光学面５２は本体部分１０の基底面１２に垂直な軸と逃げ斜角φ2を形成する（図３）。図１〜４に図示する実施態様では、φ2は約２５．３６度である。非光学面５０、５２は本体部分１０の基底面１２に対する法線ベクトルと角度σを形成する頂点５１と交差する。図１〜４に図示される実施態様において、角度σは約３５．２６度である。
本明細書において使用される、「逃げ角」という用語は、キューブコーナー要素４０の表面が本体部分１０の基底面１２に対する法線ベクトルに沿って配置される。図１〜４に図示する光学面４２、４４などの基底面に垂直な平面に配置される表面は０度の逃げ角を形成する。対照的に、非光学面５０、５２は、各々約２５．３６度であるそれぞれ逃げ角φ1およびφ2を形成する。逃げ角φ1およびφ2は実質的に同じであることが好ましいが、当業者は、これらの角度が異なってもよいことを認識している。逃げ角φ1およびφ2の値は本発明にとって重要ではないが、製造時の考慮点および幾何学的光学的原則を使用してこれらの逃げ角の好ましい範囲を確立することができる。
本体部分１０の基底面１２に垂直に延在する面は、再帰反射物品を製造する方法に有害となることがある。特に、基底面１２に垂直な面は成形工程中に応力を集中させ、それによって再帰反射物品の光学性能に対応する歪みを生ずる。製造上の展望からみると、０ではない逃げ角φ1およびφ2を有する面５０、５２を形成して、再帰反射物品を製造する工程中の応力の集中を阻害することが望ましい。
しかし、光学的な考慮事項は、逃げ角φ1およびφ2の好ましい角度に上限を設定する。特に、頂点５１と実質的に平行な面に所定の入射角で入射する光線が、本体部分１０の面で反射され、角度σ以上の角度でキューブコーナー要素を通って伝播するように、頂点５１は好ましくは角度σで配置される。入射角εは、再帰反射物品が最高の性能を示すように設計される入射角に相当する。幾何学的光学的原則を使用することにより、角度σは、等式：
σ＝sin-1（sin（ε）/n）
（式中、ｎはキューブコーナー要素材料の反射係数で、εはシートの基底面１２に入射する光線の入射角（例えば、入る角度）である）を使用して誘導することができる。好ましい逃げ角φ1およびφ2は等式：
0004009751.tif 000002
を使用して、角度σで配置される頂点５１を形成するように算出することができる。
実施例により、代表的な再帰反射シート８は反射係数１．５を有する材料から形成され、入射角度ε６０度、角度σ＝３５．２６°並びに角度φ1およびφ2＝２５．３６°で基底面１２に入射する限定的な光線について設計される。当業者は、角度φ1およびφ2の好ましい値は、シートが設計される入射角と、シート８が形成される材料の屈折率との関数であることを認識している。一般に、逃げ角φ1およびφ2の好ましい範囲は５°〜４５°である。さらに好ましい範囲は２０°〜３０°である。さらに、当業者は、あまり好ましくない実施態様では、角度φ1およびφ2は同じではないことを認識している。
「作用面積」および「有効口径」は、要素の基底面に入射する光線を反射するキューブコーナー要素の割合を特徴づけるためにキューブコーナー分野で使用される。キューブコーナー要素設計の有効口径の決定に関する詳細な教示は本発明の開示の範囲を越える。
キューブコーナー幾何学の有効口径を決定するための１つの手順は、エクハルツ（Ｅｃｋｈａｒｄｔ）著、アプライド  オプティクス（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ）、１０巻、７号、１９７１年７月、１５５９〜１５６６ページに示される。米国特許第８３５，６４８号（ストローベル（Ｓｔｒａｕｂｅｌ））も有効口径の概念について考察している。簡単には、キューブコーナー要素の作用面積は、キューブコーナー要素幾何学と、材料の屈折率と、光線がキューブコーナー要素の基底面と衝突する入射角と、キューブコーナー要素の配向性との関数である。所定の入射角では、作用面積は、反射される入射光線に対して直角な面の３つのキューブコーナー面の突出と、同じ面の第３の反射の像面の突出との位相的な交差によって決定することができる。「作用面積の割合」という用語は、キューブコーナー面の突出部の総面積で除した作用面積と規定することができる。上記により、屈折率１．５を有する材料により製造されるキューブコーナー要素は最大の作用面積の割合およびキューブコーナー要素の高さＨ0が溝の組の隣接する溝間の空間Ｄ0にほぼ等しい場合、入射角ε６０°でシートに入射する光線に応答して１００％に近い理論的光学効率を示す。空間Ｄ0に対する高さＨ0の比は、キューブコーナー要素のアスペクト比としてキューブコーナー分野で特徴づけられている。従って、本発明の実施例において、アスペクト比（Ｈ0：Ｄ0）が１．０に等しい場合、光学的性能は最大である。しかし、実際は、アスペクト比は、光学的性能を機能的に大きく損失することなく、約０．７〜約１．２と変わってもよい。
図５は、キューブコーナー要素４０に隣接して配置される裏地フィルム６２を有する、本発明の態様による再帰反射シート８を例示する。裏地フィルム６２は、超音波溶接、接着剤またはシート８のヒートシール型裏地フィルム６２を含む多数の従来の方法でシート８に密封することができる。シートの密封用裏地フィルム６２に加えて、またはその代わりに、裏地フィルム６２を再帰反射シート８のキューブコーナー要素４０の少なくともいくつかの第３の光学面４６に固定してもよい。裏地フィルムは、好ましくは実質的に密閉的に密封された複合再帰反射シート材料を提供し、それによってキューブコーナー要素４０の光学面４２、４４に隣接する空気界面の汚染を防ぐ。シェル（Ｓｈｅｌｌ）の原則により、キューブコーナー要素４０が光線を反射する場合には、これは特に重要である（例えば、総内部反射）。
当業者は、キューブコーナー要素４０の光学面４６と物理的に密着させて裏地フィルム６２を配置することは、光学面４６を生ずる、総内部反射に必要な空気界面を破壊することを認識している。従って、１つ以上のキューブコーナー要素４０の光学面４６には鏡面反射物質６４を被覆して、光学面４６とシール不６２との間の界面を光線が透過することを防ぐことができる。反射物質６４は光学分野に普通に使用されるいかなる反射材料を含んでもよい。一般的な例には、銀、アルミニウムおよびニッケルを含む金属コーティングを含むが、多層コーティングまたは静電コーティングなどの他のコーティングも有用である。鏡面反射物質は当業者に周知の技法を使用して再帰反射シートに適用できる（例えば、蒸着技法またはスパッターコーティング技法）。または、光学面４６が総内部反射の原理に従って光線を反射し続けるように、キューブコーナー材料より比較的小さい屈折率を有する材料で光学面４６をコーティングしてもよい。当業者はまた、再帰反射シート８の完全な構造面１４が反射材料でコーティングされてもよいこと、および再帰反射材料が裏地フイルム６２の表面に配置されてもよいことを認識している。
図６〜７は、本発明の原理による再帰反射シートの別の実施例を例示する。図６〜７に図示する再帰反射シートは、第１の四角形の光学面７２を有する複数のキューブコーナー要素と、第１の四角形の面７２と実質的に垂直に配置される第２の四角形の光学面７４と、第１の光学面７２および第２の光学面７４と実質的に垂直に配置される第３の四角形の光学面７６とを有する。また、配列中の角キューブコーナー要素７０は、第１の四角形の非光学面８０と、第２の四角形の非光学面８２とを有する。少なくとも１つのキューブコーナー要素７０の第３の光学面７６は本体部分６６の基底面６８の第１の高さＨ1に配置され、別のキューブコーナー要素７０の第３の光学面７６は、基底面６８の、Ｈ1とは異なる第２の高さＨ2に配置される。
共通の基準面の２つの異なる高さに配置されるキューブコーナー要素を有する構造面に関連する１つの利点は、「高い方の」キューブコーナー要素は裏地層（例えば、裏地層６２）を支持することができるということである。従って、裏地層は、好ましくは、「高い方の」キューブコーナー要素と光学的に結合する。こうすることによって、スネル（Ｓｎｅｌｌ）の法則によって光線を反射する残りのキューブコーナー要素に必要な空気界面が維持される。また、裏地層は「高い方の」キューブコーナー要素によって支持されるので、残りのキューブコーナー要素は、その光学的性能を歪ませることがある物理的応力を受けにくくなる。
図８〜１０は、本発明の原理による再帰反射シートのさらに別の実施態様を例示する。、各キューブコーナー要素１４０の各面に０でない逃げ角が提供されて（例えば、基底面１１２に垂直な平面にからずれる）、再帰反射シートに「垂直な」面を排除し（例えば、シート１０８の基底面に垂直な面）、それによって再帰反射シート１０８の製造性を改善するということを除いて、図８〜１０に図示する再帰反射シートは図１〜４に図示するシートと実質的に同様である。
図８〜１０を参照にすると、再帰反射シート１０８は基底面１１２と、基底面１１２に対向する構造面１１４とを有する本体部分１１０を有することがわかる。構造面１１２は、交差して複数のキューブコーナー要素１４０を形成する第１の溝の組１１６と、第２の溝の組１３０とを有する。第１の溝の組１１６は、少なくとも２つ、好ましくは複数の平行な溝を有する。図９を参照すると、第１の溝の組１１６の各溝は、溝の基底部１２１で交差する複数の光学面１４２と複数の非光学面とを形成することがわかる。第１の光学面１４２は、シート１０８の基底面１１２に対する法線ベクトルから逃げ角α1のことろに配置される。第１の非光学面１５０は、シート１０８の基底面１１２に対する法線ベクトルから逃げ角φ1度のところに配置される。第２の溝の組１３０はまた、少なくとも２つ、好ましくは複数の平行な溝を有する。図１０を参照すると、第２の溝の組１３０の各溝は、溝の基底部１３８で交差する複数の光学面１４４と複数の非光学面１５２とを形成する。第２の光学面１４４はまた、シート１０８の規定面１１２に対する法線ベクトルから逃げ角α2のところに配置される。第２の非光学面１３６は、シート１０８の基底面１１２に垂直な軸から逃げ角φ2のところに配置される。
第１の溝の組１１６の複数の溝は、交差各β（図８）で第２の溝の組１３０の複数の溝と交差し、キューブコーナー要素１４０の配列を形成する。角度βは、キューブコーナー要素の光学面に提供される逃げ角α1とα2の関数で、光学面１４２と１４４とが実質的に確実に垂直であるように、算出されるべきである。α1＝α2である実施態様では、βは式：
β＝cos-1（tan2α）
により算出することができる。図１〜４に図示する実施態様については、逃げ角α1＝α2＝０度および交差角β＝９０度であることに注目すること。好ましくは、逃げ角α1、α2は０°〜２０°で、好ましくは３°〜１０°である。従って、交差角βの好ましい範囲は９０°〜８２°である。
図８〜１１に図示する実施態様では、各溝の光学面には逃げ角６°が提供されている。従って、溝の組は約８９．３６７°の交差角βで交差して、キューブコーナー要素１４０の配列を形成する。好ましくは、配列中の各キューブコーナー要素１４０は基底面１１２に垂直な平面から６．００°の逃げ角で配置される第１の四角形の光学面と、基底面１１２と第１の四角形の面１４２とに実質的に垂直な面から６．００°の逃げ角で配置される第２の四角形の光学面１４４と、基底面１１２に平行な平面から８．５０°の逃げ角で配置される第３の四角形の光学面１４６とを有する。第３の光学面１４６は第１の光学面１４２および第２の光学面１４４に実質的に垂直である。また、配列中の各キューブコーナー要素１４０は、頂点１５１で交差する第１の四角形の非光学面１５０と、第２の四角形の非光学面とを有する。
図１１を参照すると、光学面１４２、１４４は、頂点１４３で交差して、面１４２、１４４の間に直交二面角を形成する。頂点１４３は、本体部分１１０の基底面１１２に対する法線ベクトルから約８．５０°の角度で配置される。キューブコーナー要素１４０の対称軸１６０は、本体部分１１０の基底面１１２と約４３．７６°の角度のところに配置される。当業者は、キューブコーナー１４０は大きい逃げ角または小さい逃げ角で形成されて、キューブコーナー要素の対称軸１６０の傾斜を大きくまたは小さくすることができることを認識している。
上記のように、本発明による再帰反射シートは、例えば舗装標識用途、運動着用バリケード標識用途または乗り物の識別標識用途のような入射角が大きい照明用途に使用するために特に十分に改造されている。使用時には、本発明による再帰反射シートを目的物に固定することができる。好ましくは、使用時には、キューブコーナー要素の対称軸がほぼ光源方向に向くように、シートを配向する。
当技術上周知の種々の特徴および修正は本発明の再帰反射シートに組み入れることができる。例として、溝の組の隣接する溝の夾角にわずかな変化を加えて、四角形の性からわずかに歪んで交差する光学面を有するキューブコーナー要素を形成することができる。例えば、アペルドーン（Ａｐｐｅｌｄｏｒｎ）に付与される米国特許第４，７７５，２１９号を参照のこと。また、複数のキューブコーナー配列を異なる方向に配向して、傾斜した再帰反射シートを提供してもよい。例えば、米国特許第３，９２６，４０２号（ヘーナン（Ｈｅｅｎａｎ））を参照のこと。
本発明による再帰反射シートは、以下の手順の１つ以上により製造することができる。まず、精度の高いダイアモンド加工工具を使用して好適な本体部分に２つの垂直な溝の組を形成することによって、マスター押し型を製造する。各溝の組は非対称工具で切削された複数の実質的に平行な溝を有する。溝の光学面は、図１〜４に関連して考察したように、本体部分の基底面に垂直に延在してもよく、または逃げ角を成して配置されてもよい。溝の非光学面は、好ましくは２０〜３０度の逃げ角で配置される。溝は、好ましくは、本体部分では２６マイクロメートル〜２６０マイクロメートルの深さまで切削され、隣接する溝も２６マイクロメートル〜２６０マイクロメートルの距離だけ離れている。第２の溝の組は、第１の溝の組と第２の溝の組の光学面が頂点で交差して、２つの面の間に実質的に直角な上反角を形成するように、形成される。キューブコーナー要素の光学面に所与の逃げ角が提供される場合には、キューブコーナー要素の第３の光学面が第１および第２の溝の組の光学面によって形成される面と確実に相互に垂直であるようにその後の加工作業を実施することが要求される。これらのステップが完了されることにより、キューブコーナー要素配列の押込型である構造面を有するマスター押し型が形成される。可能な溝の空間と対応するキューブコーナー要素の密度を表Ｉに示す。
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マスター押し型が成形された後に、複製してキューブコーナー配列のネガ型を形成することができる。マスター押し型のネガ型はマスター押し型を電気的に成形することにより、または当業者に周知の他の技法により製造することができる。
次いで、透明なプラスチックフィルムまたはシートを押し込み型またはダイに対して通過させて、押し込み型のパターンをフイルムまたはシートに形成またはエンボス加工することができる。または、液体フィルム形成材料をネガ型に鋳型成形してもよい。プラスチックフィルムまたはシートの型穴の深さを制御することによって、押し型の型穴があたららない基底部分のフィルムまたはシートは、キューブコーナー要素を支持する本体部分形態として作用する。このような方法は一体型の（例えば、単一式）再帰反射シート製品を形成する。本発明による一体型再帰反射シートを形成するために好適な方法は寸法的に安定で、耐候性で、所望な形態に容易に成型可能な材料を含む。好適な材料の例には、ローム＆ハース（Ｒｏｈｍ＆Ｈａａｓ）社製のプレクシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ）樹脂などの、一般に約１．５の屈折率を有するアクリル、約１．６の屈折率を有するポリカーボネート、英国特許第２，０２７，４４１号に教示されるものなどの反応性材料、ポリエチレン系イオノマー（商品名「ＳＵＲＬＹＮ」で販売）、ポリエステルおよび酢酸セルロースブチレートが含まれる。シートは適宜ＵＶ吸収剤または他の添加剤を含んでもよい。
別の実施態様において、シートは第１の材料から形成される積層フィルムと、積層フィルムに固定され、第１の材料とは物理的特性、化学的特性または光学的特性が異なる第２の材料から形成されるキューブコーナー要素の配列とを含む、複合材料として製造されてもよい。一実施態様において、積層フィルムは比較的小さい（例えば、７×１０8パスカル）弾性係数を有する可撓性ポリマーまたはエラストマーポリマー材料から形成され、キューブコーナー要素は大きい弾性係数（例えば、１０×１０8パスカル）を有する比較的硬いポリマーから形成されて、可撓性キューブコーナー再帰反射シートを形成してもよい。複合シートを形成するために好適な材料および製造方法の例は、参考として本明細書に組み入れられる米国特許第５，４５０，２３５号および米国特許出願番号０８／４７２，４４４号に詳細に記載されている。
反射要素および本体部分には所与の材料による裏地層が提供されて、シートを強化および／または反射要素をよごれおよび水分による汚染から保護してもよい。一般に、裏地層は不透明な熱可塑性フィルムまたはシートを有し、好ましくはそれは耐候性が良好である。好適な裏地材料には、アルミニウムシート、亜鉛めっき鋼、ポリメチルメートルクリレート、ポリエステルポリアミド、フッ化ポリビニル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニルなどのポリマー材料並びにこれらの材料および他の材料製の多種の積層物が含まれる。
裏地フィルムまたはシートは、図５に関連して上記するように、１つ以上のキューブコーナー要素の上面に接着されてもよい。裏地フィルムまたはシートは任意の好適な形態で密封されてもよい。密封作業は、超音波溶接、接着剤または加熱密封を含む多数の方法を使用することによって、反射要素の配列の別の位置において実施してもよい。例えば、米国特許第３，９２４，９２９号を参照のこと。裏地フィルムを密封することにより、キューブコーナー要素の反射面に隣接する空間を汚れや水分による汚染から防ぐ。再帰反射シートが総内部反射の原理により光線を反射する場合には、キューブコーナー要素の反射面に隣接する空気界面をきれいに維持することが特に重要である。キューブコーナー要素の光学面の間の空気界面が汚れまたは水分によって汚染されると、再帰反射シートの光学効率が低下する。
望ましい場合には、キューブコーナー要素の反射面が、総内部反射の原理によってではなく、鏡面反射の原理に従って光線を反射するように、再帰反射要素に鏡面反射材料（例えば、銀、アルミニウム）をコーティングしてもよい。この実施態様では、光線はキューブコーナー要素の金属化された面により反射するので、空気界面をきれいに維持する必要がない。にもかかわらず、接着剤面として使用するために、金属化した再帰反射シートに裏地層を提供することが望ましいことがある。
複合物中に強度または強靱性を付加する必要がある場合には、ポリカーボネート、ポリブチレートまたは繊維強化プラスチックの裏地シートを使用してもよい。結果として得られる再帰反射材料の可撓性の程度に応じて、材料をロール状にしても、切断して帯状または他の好適な設計にしてもよい。再帰反射材料は接着剤と剥離シートを裏地に使用して、接着剤または他の固定手段の使用を適用するステップを追加することなく、本体部分への適用にとって有用にしてもよい。
上記のように、本発明による再帰反射シートは、例えば舗装標識用途、運動着のバリケード標識用途または乗り物の識別標識用途などの大きい入射角の照明用途に使用するために特に十分に改造されている。使用時には、本発明による再帰反射シートは目的物に固定することができる。好ましくは、キューブコーナー要素の対称軸が光源方向に延在するように、シートを配向する。再帰反射シートを傾斜して、２方向以上の異なる方向から入射する光線を受け入れることが期待される。光源からの光線は再帰反射シートの基底面に入射し、本体部分を介して反射され、キューブコーナー要素の３つの相互に垂直な面から反射され、光源方向に向けられる。
本発明はいくつかの実施態様を参照して本明細書において説明されている。上記の詳細な説明および例は理解を明確にするためだけに示されている。それらから不必要な限定を理解されるべきではない。本発明の範囲を逸脱することなく、説明された実施態様に多数の変更を加えることができることは当業者に明らかである。従って、本発明の範囲は本明細書に記載される詳細およびものに限定されるのではなく、請求の範囲の内容およびそれらの構成と同等なものによって記載されるものによって限定されるべきである。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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