JP2016513031A - キューブコーナー反射体およびその方法 - Google Patents
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Abstract
再帰反射物品を作製するために使用される金型および金型を形成するための方法を開示する。当該金型は繋ぎ合わされた複数のシムを含み、各シムは複数の交互に並んだキューブコーナーを含む。各キューブコーナーは、1つの平面をそれぞれ含む3つのファセット、4つの外辺、および3つの内側稜線を含む。3つの内側稜線は1つの頂点で交わり、各キューブコーナーは、キューブコーナーのうちの隣接する1つと、当該隣接するキューブコーナーのそれぞれの内側稜線のうちのそれぞれ1つと交差する少なくとも1つの外辺を共有する。再帰反射物品は当該金型を使用して形成され、当該再帰反射物品は、当該金型の複数のシムのキューブコーナーに対応する幾何学的構造を含む。
Description
本出願は、2013年2月11日に出願された米国仮出願第61/763,161号の利益を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
分野
本技術は、全般的に、再帰反射材料に関し、より具体的には、キューブコーナー型再帰反射シートを形成するための方法、およびそのデバイスに関する。
本技術は、全般的に、再帰反射材料に関し、より具体的には、キューブコーナー型再帰反射シートを形成するための方法、およびそのデバイスに関する。
背景
再帰反射材料は、材料に入射する光を発光源に向かって戻すように再方向付けする能力を特徴とする。この特性は、様々な交通および個人の安全使用のために、再帰反射シートの広範囲にわたる使用につながっている。再帰反射シートは、例えば、道路標識、バリケード、ライセンスプレート、歩道標示、およびマーキングテープ等の、様々な物品で一般的に用いられる。
再帰反射材料は、材料に入射する光を発光源に向かって戻すように再方向付けする能力を特徴とする。この特性は、様々な交通および個人の安全使用のために、再帰反射シートの広範囲にわたる使用につながっている。再帰反射シートは、例えば、道路標識、バリケード、ライセンスプレート、歩道標示、およびマーキングテープ等の、様々な物品で一般的に用いられる。
1つの一般的なタイプの再帰反射体は、フルキューブコーナーまたはマイクロプリズムの表面によって提供される。フルキューブコーナーは、入口の角度または入射光の角度が0°〜30°の用途に最適であり得る。入射光の角度が0°〜30°の範囲において、キューブ内面全体が再帰反射体として振る舞い得、該再帰反射体では、開口部全体が再帰反射領域とみなされ得、実質的に全ての入射光がファセットの内側での3回の反射によって再帰反射される。キューブコーナーは、1つの方法において、所望の形状の微細構造を有する表面を有する金型によって形成され得る。この方法は、ともに積み重ねられた多数のプレートまたはシムを利用する。次いで、ダイヤモンド切削工具を使用して、このシムの上面に1組の溝を形成することができる。
しかしながら、矩形および他の対称形のキューブコーナー型再帰反射体は、制限された再帰反射特性を有し得、また、比較的高いアスペクト比に部分的に起因して、製造が困難になる可能性がある。
概要
再帰反射物品を形成するための金型は、複数のキューブコーナーを含む。各キューブコーナーは、1つの平面をそれぞれ含む3つのファセット、4つの外辺、および3つの内側稜線を含む。3つの内側稜線は1つの頂点で交わる。各キューブコーナーは、隣接するキューブコーナーと、隣接するキューブコーナーのそれぞれの内側稜線のうちのそれぞれ1つと交差する2つの辺部分を含む少なくとも1つの外辺を共有する。
再帰反射物品を形成するための金型は、複数のキューブコーナーを含む。各キューブコーナーは、1つの平面をそれぞれ含む3つのファセット、4つの外辺、および3つの内側稜線を含む。3つの内側稜線は1つの頂点で交わる。各キューブコーナーは、隣接するキューブコーナーと、隣接するキューブコーナーのそれぞれの内側稜線のうちのそれぞれ1つと交差する2つの辺部分を含む少なくとも1つの外辺を共有する。
再帰反射物品を形成するための金型を作製するための方法は、ダイヤモンド切削機械の第1のダイヤモンド切削工具を用いて、治具によって第1の回転位置で保持されたシムに複数の第1のV字形溝を切削する工程を含む。第1のV字形溝は、ピッチ、第1の幅、および第1の深さを有する。工具は、第1のV字形溝の切削については第1のダイヤモンド角度で配置され、第1のV字形溝は、複数のキューブコーナーのそれぞれにおいて第1のファセットの少なくとも一部分を形成する。ダイヤモンド切削機械の第2のダイヤモンド切削工具を用いて、治具によって第2の回転位置で保持されたシムに複数の第2のV字形溝が切削される。第2のV字形溝は、当該ピッチ、第2の幅、および第2の深さを有する。工具は、第2のV字形溝の切削については第2のダイヤモンド角度で配置され、第2のV字形溝は、複数のキューブコーナーのそれぞれにおいて第2のファセットの少なくとも一部分を形成する。ダイヤモンド切削機械の第3のダイヤモンド切削工具を用いて、治具によって第3の回転位置で保持されたシムに複数の第3のV字形溝が切削される。第3のV字形溝は、当該ピッチ、第3の幅、および第3の深さを有する。工具は、第3のV字形溝の切削については第3のダイヤモンド角度で配置され、第3のV字形溝は、複数のキューブコーナーのそれぞれにおいて第3のファセットの少なくとも一部分を形成する。切削する工程が複数のシムに対して繰り返され、当該シムが繋ぎ合わされて金型が形成される。
再帰反射物品を形成するための方法は、繋ぎ合わされた複数のシムを含む金型を提供する工程を含む。各シムは複数の交互に並んだキューブコーナーを含み、各キューブコーナーは3つのファセットを含む。各ファセットは、1つの平面、4つの外辺、および3つの内側稜線を含み、3つの内側稜線は1つの頂点で交わる。各キューブコーナーは、隣接するキューブコーナーと、当該隣接するキューブコーナーのそれぞれの内側稜線のうちのそれぞれ1つと交差する少なくとも1つの外辺を共有する。本方法はさらに、金型を使用して再帰反射物品を形成する工程を含み、当該再帰反射物品は、金型の複数のシムのキューブコーナーに対応する幾何学的構造を含む。
再帰反射物品は、複数のキューブコーナーを含む。各キューブコーナーは、それぞれが1つの平面を有する3つのファセット、4つの外辺、および3つの内側稜線を含む。3つの内側稜線は1つの頂点で交わる。各キューブコーナーは、隣接するキューブコーナーと、当該隣接するキューブコーナーのそれぞれの内側稜線のそれぞれのうちの1つと交差する2つの辺部分を含む少なくとも1つの外辺を共有する。
本技術によって、矩形の幾何学的特徴を有する再帰反射シートと比較して、性能および再帰反射出力を高めた再帰反射シートを金型から作製することができる。本技術の金型を使用して形成される再帰反射シートは、好都合なことに、垂直および水平方向の双方で、ならびに45度および135度方向の双方で対称性を呈する。当該再帰反射シートは低いアスペクトも有し、そのため、矩形の幾何学的特徴を有する再帰反射シートよりも製造が容易である。
詳細な説明
再帰反射シート2800を生成するために使用される例示的な金型2000および2600は、図20〜図21および図26〜図27で例示されている。金型2000および2600は、それぞれ、繋ぎ合わされた複数のシム1900(1)〜(6)および2500(1)〜(6)を含むが、他の構成において、シートは、他のタイプおよび数の他の要素を含むことができる。本技術は、矩形の幾何学的特徴を有する再帰反射シートと比較して、性能および再帰反射出力を高めた再帰反射シートを製作するように構成された金型を提供することを含む、多くの利点を提供する。
再帰反射シート2800を生成するために使用される例示的な金型2000および2600は、図20〜図21および図26〜図27で例示されている。金型2000および2600は、それぞれ、繋ぎ合わされた複数のシム1900(1)〜(6)および2500(1)〜(6)を含むが、他の構成において、シートは、他のタイプおよび数の他の要素を含むことができる。本技術は、矩形の幾何学的特徴を有する再帰反射シートと比較して、性能および再帰反射出力を高めた再帰反射シートを製作するように構成された金型を提供することを含む、多くの利点を提供する。
金型2000および2600を形成するように繋ぎ合わされたシム1900(1)〜(6)および2500(1)〜(6)のそれぞれは、複数のキューブコーナーをともに画定する複数のV字形溝を含む。いくつかの実施例において、複数のV字形溝は3組のV字形溝を含み、各組からの1つのV字形溝は、シム1900および2500のキューブコーナーのうちの1つを画定する。キューブコーナーはそれぞれ、1つの平面を含む3つのファセット、4つの外辺、および3つの内側稜線を有し、3つの内側稜線は1つの頂点で交わる。シム1900および2600は、任意の数のキューブコーナーを含むことができるが、代表的なシム1900および2600は、1つの行(または列)だけのキューブコーナーを有する。例示的なシム1900および2600において、当該キューブコーナーはそれぞれ、当該キューブコーナーのうち隣接する1つと、当該隣接するキューブコーナーそれぞれのそれぞれ1つの内側稜線と交差する2つの辺部分を含む少なくとも1つの外辺を共有する。
以下、図1〜図29を参照して、複数のシムから金型を形成するための方法、再帰反射シート等の再帰反射物品を生成するために使用される金型を例示し、説明する。図1〜図5を参照すると、ステップ102で、シム200は、ダイヤモンド切削機械のステージ上で第1の治具に配置され、第1の回転位置で適所に保持される。複数の第1のV字形溝を切削するために、ダイヤモンド切削機械の第1のダイヤモンド切削工具202が使用される。ダイヤモンド切削工具による切削は、例えば、右端面切削とすることができる。シム200は、約0.0040インチ〜約0.0080インチの範囲の厚さ204を有することができるが、他の厚さを使用することもできる。シム200は、約1インチ〜約10インチの範囲の長さ、および約0.40インチ〜約5インチの範囲の高さを有することができるが、他の長さおよび高さを使用することもできる。
第1のV字形溝はそれぞれ離間され、開始点206から開始する点で切削される。図2〜図5で示されている第1の組のV字形溝の開始点206は、第2および第3の組のV字形溝の開始点206から、およそシム200の厚さ204である。一実施例において、第2および第3のV字形溝の開始点は、シム200の縦方向中心に画定されるが、第2および第3のV字形溝について他の開始点を使用することもできる。故に、第1の組のV字形溝の開始点206は、シム200の中心から、左および/または右に、シム200の厚さであるが、下で論じられる任意の組のV字形溝について、他の開始点を使用することもできる。加えて、一実施例において、V字形溝の組の切削経路は、シム200の縦方向に対して垂直であり、かつダイヤモンド切削機械のステージ表面に対して平行であるが、他の切削経路を使用することもできる。
第1の組のV字形溝は、ピッチ208、第1の幅、および第1の深さ212を有する。一実施例において、ピッチ208は、シム200の厚さ204の2倍であるが、他の切削ピッチを使用することもできる。第1の幅は、約0.005インチ〜約0.01インチとすることができ、第1の深さ212は、約0.003インチ〜0.0075インチとすることができるが、他の幅および深さを使用することもできる。シム200は、約15度〜約25度の範囲内とすることができる傾斜角度214を有する第1の回転位置で、治具によって適所に保持される。ダイヤモンド切削工具202は、約65度〜約87度の範囲内とすることができる第1のダイヤモンド角度216で配置される。下で説明され、示されているように、シム200の中に切削される複数のキューブコーナーのうちの2つの隣接するキューブコーナーのそれぞれにおける第1のファセットまたは平面の少なくとも一部分が、第1のV字形溝のそれぞれによって形成される。
図3A〜Bを参照すると、V字形溝の第1の切削後の、治具によって保持されたシム200が示されている。結果として生じたシム200は、4本の内側V字形溝と、各端部に1本の半V字形溝とを有する。一実施例において、約4.5インチの長さを有するシム200に沿って約375本の第1のV字形溝があり、各端部に半V字形溝を含むが、任意の数の第1のV字形溝および他のシム長さを使用することもできる。図4を参照すると、V字形溝の第1の切削後の、治具によって保持されたシム200の上面図が示されている。図5Aを参照すると、V字形溝の第1の切削後の、治具から解放されたシム200の側面図が示されている。切削工具のダイヤモンド角度216およびシム200の傾斜角度214のため、結果として生じたV字形溝は、相対する辺で異なる深さ318、320を有する。図5Bを参照すると、V字形溝の第1の切削後のシム200の上面図が示されている。
図1に戻って参照すると、ステップ104で、シム200は、ダイヤモンド切削機械のステージ上で第2の治具に配置され、第2の回転位置で適所に保持される。図6〜図10を参照すると、シム200に複数の第2のV字形溝を切削するために、ダイヤモンド切削機械の第2のダイヤモンド切削工具600が使用される。ダイヤモンド切削工具600による切削は、例えば、右端面切削とすることができる。各V字形溝は、離間され、開始点602から開始する点で切削される。本実施例において、開始点602は、シム200の縦方向中心に画定される。
第2のV字形溝は、本実施例の第1のV字形溝のピッチと同じであるピッチ208を有するが、異なる切削ピッチを使用することができる。第2のV字形溝はまた、第2の幅および第2の深さ606も有する。第2の幅は、約0.008インチ〜0.016インチとすることができ、第2の深さは、約0.003インチ〜0.005インチとすることができるが、他の幅および深さを使用することもできる。シム200は、約35度〜約55度の範囲内とすることができる傾斜角度608を有する第2の回転位置で、治具によって適所に保持される。ダイヤモンド切削工具600は、約100度〜約120度の範囲内とすることができる第2のダイヤモンド角度610で配置される。下で説明され、示されているように、シム200の中に切削される複数のキューブコーナーのうちの2つの隣接するキューブコーナーのそれぞれにおける第2のファセットまたは平面の少なくとも一部分が、第2のV字形溝のそれぞれによって形成される。
図7A〜Bを参照すると、第2の切削前の、治具によって保持されたシム200の側面図および上面図が示されている。図7A〜Bで示されている位置において、シム200は、ダイヤモンド切削工具600が第2のV字形溝を切削するようにステージに配置される。図8A〜Bを参照すると、V字形溝の第2の切削後の、治具によって保持されたシム200の正面図および側面図が示されている。図9には、V字形溝の第2の切削後の、治具によって保持されたシム200の上面図が示されている。図10Aを参照すると、V字形溝の第2の切削後のシム200の側面図が示されている。図10Bを参照すると、V字形溝の第2の切削後のシム200の上面図が示されている。一実施例において、4.5インチの長さを有するシムに沿って約375本の第2のV字形溝があるが、任意の数の第2のV字形溝および他のシム長さを使用することもできる。
図1に戻って参照すると、ステップ106で、シム200は、ダイヤモンド切削機械のステージ上で第3の治具に配置され、第3の回転位置で適所に保持される。図11〜図15を参照すると、複数の第3のV字形溝を切削するために、ダイヤモンド切削機械の第3のダイヤモンド切削工具1100が使用される。ステップ106でのダイヤモンド切削工具1100による切削は、例えば、左端面切削とすることができる。各V字形溝は、離間され、開始点1102から開始する点で切削される。本実施例において、開始点1102は、シム200の縦方向中心に画定される。本実施例において、V字形溝の第3の切削の開始点1102は、V字形溝の第2の切削の開始点602と同じであるが、開始点602、1102は、異なる開始点とすることもできる。
第3のV字形溝は、本実施例の第1および第2のV字形溝のピッチ208と同じであるピッチを有するが、異なる切削ピッチを使用することができる。第3のV字形溝はまた、第3の幅1104および第3の深さ1106も有する。第3の幅1104は、約0.014インチ〜約0.051インチとすることができ、第3の深さ1106は、約0.002インチ〜約0.0041インチとすることができるが、他の幅および深さを使用することもできる。シム200は、約48度〜約60度の範囲内とすることができる傾斜角度1108を有する第3の回転位置で、治具によって適所に保持される。ダイヤモンド切削工具1106は、約147度〜約163度の範囲内とすることができる第3のダイヤモンド角度1110で配置される。下で説明され、示されているように、シム200の中に切削される複数のキューブコーナーのうちの2つの隣接するキューブコーナーのそれぞれにおける第3のファセットまたは平面の少なくとも一部分が、第3のV字形溝のそれぞれによって形成される。
図12A〜Bを参照すると、第3の切削前の、治具によって保持されたシム200の上面図および側面図が示されている。図12で示されている位置において、シム200は、ダイヤモンド切削工具1100が第3のV字形溝を切削するようにステージに配置される。図13A〜Bを参照すると、V字形溝の第3の切削後の、治具によって保持されたシム200の正面図および側面図が示されている。図14には、V字形溝の第3の切削後の、治具によって保持されたシム200の上面図が示されている。図15Aを参照すると、V字形溝の第3の切削後の、治具から解放されたシム200の側面図が示されている。図15Bを参照すると、V字形溝の第3の切削後のシム200の上面図が示されている。V字形溝の第3の切削後、シム200は複数のキューブコーナーを含む。一実施例において、4.5インチの長さを有するシム200に沿って約375本の第3のV字形溝があるが、任意の数の第3のV字形溝および他のシム長さを使用することもできる。
図1に戻って参照すると、ステップ108で、再帰反射物品を形成するために使用することができる金型を形成するために、さらなるシムが必要であるかどうかが判定される。いくつかの実施例では、例えば、約100〜約400個のシムを含む基本またはマスター金型が作製されるが、任意の数のシムを有する金型を使用することもできる。故に、キューブコーナーのアレイ(複数の行および/または列)を含む金型を作製するために、複数のシムが必要とされ得る。ステップ108でさらなるシムが必要であると判定されたときに、本方法は、ステップ102に戻り、ステップ102〜106が繰り返される。第4のステップでさらなるシムが必要ではないと判定されたときに、本方法は、第5のステップに進む。
ステップ110で、複数のシムをそれぞれ繋ぎ合わせて、基本金型またはマスター金型を作製する。ステップ112で、マスター金型を使用して、複数のシムのキューブコーナーの幾何学的特徴を有する再帰反射シートを形成する。故に、一実施例では、第2の世代の金型または基礎金型を作製するために、約4つ〜約6つの基本金型が使用される。次いで、基礎金型を使用して、比較的小さい再帰反射物品を試験して、基礎金型が技術的仕様を満たすことを確認する。次いで、基礎金型を複製して、結果として生じた基礎金型を組み合わせてベルトを形成する。次いで、ベルトを使用して、再帰反射シート等の再帰反射物品を形成する。他の実施例では、任意の数の金型および/または金型世代を作成および/または使用して、再帰反射シートを作成することができる。
第1の実施例:正方形キューブコーナー
図16〜図19を参照すると、図1のステップ102〜106に従って形成された例示的なシム1600が示されている。図16を具体的に参照すると、シム1600の3つの正方形キューブコーナー1602、1604、および1606の平面図が示されている。本実施例において、シム1600の正方形キューブコーナー1602、1604、1606はそれぞれ、正方形開口部を有し、また、交互に向きを変えて(交互に90度回転させて)配置されているが、他の開口部形状および向きを使用することもできる。本実施例で使用されるダイヤモンド切削工具は対称である。上で説明され、例示されているように、各正方形キューブコーナー1602、1604、1606は、3つのファセット(ファセット1608A、1608B、および1608C)、辺部分(辺部分1610A、1610B、1610C、および1610D、ならびに1610Eおよび1610F)から成る4つの外辺、および1つの頂点1614A、1614Bで交わる3つの内側稜線(稜線1612A、1612B、および1612C)を有する。
図16〜図19を参照すると、図1のステップ102〜106に従って形成された例示的なシム1600が示されている。図16を具体的に参照すると、シム1600の3つの正方形キューブコーナー1602、1604、および1606の平面図が示されている。本実施例において、シム1600の正方形キューブコーナー1602、1604、1606はそれぞれ、正方形開口部を有し、また、交互に向きを変えて(交互に90度回転させて)配置されているが、他の開口部形状および向きを使用することもできる。本実施例で使用されるダイヤモンド切削工具は対称である。上で説明され、例示されているように、各正方形キューブコーナー1602、1604、1606は、3つのファセット(ファセット1608A、1608B、および1608C)、辺部分(辺部分1610A、1610B、1610C、および1610D、ならびに1610Eおよび1610F)から成る4つの外辺、および1つの頂点1614A、1614Bで交わる3つの内側稜線(稜線1612A、1612B、および1612C)を有する。
例えば、各正方形キューブコーナー(例えばキューブコーナー1602および1604)は、隣接するキューブコーナーと、本実施例では実質的に同じ点1616で交差する少なくとも1つの外辺(本実施例では、辺部分1610Eおよび1610Fから成る辺)を共有するが、下で説明され、例示されているような、代替の構成を使用することもできる。
随意に、各正方形キューブコーナー(例えば、1602および1604)の頂点1614A、1614Bは、各キューブコーナーの開口ベース部分(辺部分1610A、1610B、1610C、および1610D、ならびに1610Eおよび1610Fから成る4つの外辺によって画定される)の実質的に中心に配置される。各正方形キューブコーナーの対向する角の対それぞれを接続する対角線は、各頂点1614A、1614Bで交差し、垂直であり、頂点1614A、1614Bがキューブコーナー1602および1604のそれぞれの幾何学的中心に配置されることを示す。本実施例において、正方形キューブコーナー1602および1604のそれぞれの内側稜線のうちの1つ(稜線1612C)は、当該対角線のうちそれぞれ1つと実質的に一直線である。
図17A〜Cを参照すると、図16の3つの正方形キューブコーナー1602、1604、1606を含むシム1600の一部分の上面図および2つの斜視図が示されている。図18A〜Cを参照すると、図16〜図17のキューブコーナー1604、1606の2つを含むシム1600の一部分の上面図および2つの斜視図が示されている。図19A〜Bを参照すると、上で説明されているように形成されたシム1900の上面図および斜視図が示されている。シム1900は、6つのキューブコーナー1902、1904、1906、1908、1910、および1912を含むが、各シムにおいて任意の数のキューブコーナーを切削することができる。一実施例において、長さ4.5インチのシムは、シムに沿って交互に配置された、垂直方向の稜線1612Cを有する約375個のキューブコーナーと水平方向の稜線1612Cを有する約375個の菱形キューブコーナーとをを含む約750個の菱形キューブコーナー含む。
図20を参照すると、6×6のアレイの正方形キューブコーナーを含む場合の、基礎金型2000を形成するために繋ぎ合わされた複数のシム1900(1)〜(6)の上面図が示されている。シム1900(1)〜(6)は、それらの隣接する稜線の平面特性に基づいて繋ぎ合わされることができる。本実施例において、シム1900(1)〜(6)は、交互に向きを変えて繋ぎ合わされ、よって、共有辺は、図16〜図19で示されている実施例に関して上で説明されているように、各隣接するキューブコーナーの間に位置する。図21を参照すると、図20で示されている金型2000の斜視図が示されている。一実施例において、基礎金型2000は、約750個のシムおよび約562,500個の菱形キューブコーナーを有する、4.5インチ×4.5インチの領域を有するが、他のサイズの基礎金型を使用することもできる。
第2の実施例:菱形キューブコーナー
図22〜図26を参照すると、図1のステップ102〜106に従って形成された別の例示的なシム2200が示されている。図22を具体的に参照すると、本実施例のシムの3つの菱形キューブコーナーの上面図は、2つの鈍角菱形キューブコーナー2202、2204と、1つの鋭角菱形キューブコーナー2206とを含む。上で説明され、例示されているように、各菱形キューブコーナー2202、2204、および2206は、3つのファセット(ファセット2208A、2208B、および2208C)を有する。本実施例では、鈍角2202、2204、および鋭角2206の菱形キューブコーナーが交互に並んでいる。各菱形キューブコーナー2202、2204、および2206は、辺部分(辺部分2210D、2210E、2210F、2210G、2210H、および2210I)を含む4つの外辺と、1つの頂点2214Aおよび2214Bで交わる3つの内側稜線(稜線2212A、2212B、および2212C)とを有する。鈍角菱形キューブコーナー2202、2204、および鋭角菱形キューブコーナー2206は、それぞれ図1のステップ102〜106に関して上で説明され、例示されているように、3つの切削によって生じる。本実施例における切削は、非対称のダイヤモンド切削工具を用いて、およびシム2200に対して垂直ではなく、ダイヤモンド切削機械のステージ表面に対して実質的に平行なオフセット角度で配置される切削経路にて行われる。
図22〜図26を参照すると、図1のステップ102〜106に従って形成された別の例示的なシム2200が示されている。図22を具体的に参照すると、本実施例のシムの3つの菱形キューブコーナーの上面図は、2つの鈍角菱形キューブコーナー2202、2204と、1つの鋭角菱形キューブコーナー2206とを含む。上で説明され、例示されているように、各菱形キューブコーナー2202、2204、および2206は、3つのファセット(ファセット2208A、2208B、および2208C)を有する。本実施例では、鈍角2202、2204、および鋭角2206の菱形キューブコーナーが交互に並んでいる。各菱形キューブコーナー2202、2204、および2206は、辺部分(辺部分2210D、2210E、2210F、2210G、2210H、および2210I)を含む4つの外辺と、1つの頂点2214Aおよび2214Bで交わる3つの内側稜線(稜線2212A、2212B、および2212C)とを有する。鈍角菱形キューブコーナー2202、2204、および鋭角菱形キューブコーナー2206は、それぞれ図1のステップ102〜106に関して上で説明され、例示されているように、3つの切削によって生じる。本実施例における切削は、非対称のダイヤモンド切削工具を用いて、およびシム2200に対して垂直ではなく、ダイヤモンド切削機械のステージ表面に対して実質的に平行なオフセット角度で配置される切削経路にて行われる。
一連の鈍角菱形キューブコーナー2202、2204のうちの1つまたは複数の切削は、ダイヤモンドの角度、傾斜角度、切削深さ、および/または切削幅等に関して、一連の鋭角菱形キューブコーナー2206のうちの1つまたは複数の対応する切削と比較して、程度が異なる。随意に、鈍角菱形キューブコーナー2202、2204、および鋭角菱形キューブコーナー2206はどちらも、同じピッチおよび同じ水平オフセット角度を有する。一実施例において、切削ピッチは、シムの厚さの2倍である0.012インチであり、オフセット角度は、6度であるが、他の切削ピッチおよび他のオフセット角度を使用することもできる。したがって、3つのダイヤモンド切削工具によって、シム2200に沿って合計で6つの一連の切削が行われる。
鈍角菱形キューブコーナーのそれぞれ2202、2204は、鋭角菱形キューブコーナーのうちの隣接する1つ2206と、離間されている2つの点(本実施例では、点2216および2218)において、隣接する菱形キューブコーナーのそれぞれの内側稜線のうちそれぞれ1つ(本実施例では、鈍角菱形キューブコーナー2202の稜線2212Bおよび鋭角菱形キューブコーナー2206の稜線2212A)と交差する少なくとも1つの外辺(本実施例では、辺部分2210Hおよび2210Iから成る)を共有する。鈍角菱形キューブコーナー2202、2204、および鋭角菱形キューブコーナー2206は、共有辺の同じ第1の端部における各菱形キューブコーナー2202、2204、2206の外辺のうちの1つの交差に基づいて画定することができる。本実施例において、1つの外辺(本実施例では、鈍角菱形キューブコーナー2202の辺部分2210Fおよび2210Gから成る)は、第1の端部2220において鈍角を形成するように共有辺(本実施例では、辺部分2210Hおよび2210Iから成る)と交差する。外辺(本実施例では、鋭角菱形キューブコーナー2204の辺部分2210Fおよび2210Gから成る)は、第1の端部において鋭角を形成するように共有辺(本実施例では、辺部分2210Hおよび2210Iから成る)と交差する。
随意に、各菱形キューブコーナーの鈍角はそれぞれ実質的に同じであり、また、鋭角はそれぞれ実質的に同じである。同じく随意に、鈍角のうちの1つ足す鋭角のうちの1つは実質的に180度に等しく、よって、共有辺(本実施例では、辺部分2210Hおよび2210Iから成る)の端部で交差する菱形キューブコーナーの稜線は、実質的に一直線になっている。菱形キューブコーナーの結果として生じた鈍角は、約90度〜約120度の範囲内とすることができ、鋭角のそれぞれは、約90度〜約60度の範囲内とすることができる。
同じく随意に、菱形キューブコーナー2202、2204のそれぞれの頂点2214A、2214Bは、各キューブコーナーの(4つの外辺によって画定される)菱形開口ベース部分の実質的に中心に配置される。各菱形キューブコーナー2202、2204の対向する角の対それぞれを接続する菱形の中心線は、各頂点2214A、2214Bで交差し、垂直であり、頂点2214A、2214Bが菱形キューブコーナー2202、2204のそれぞれの幾何学的中心に配置されることを示す。本実施例において、菱形キューブコーナー2204、2204のそれぞれの内側稜線のうちの1つ(稜線2212C)は、共有辺(本実施例では、辺部分2210Hおよび2210Iから成る)の第1の端部において交差する菱形中心線のそれぞれ1つと実質的に一直線になっている。
図23A〜Cを参照すると、図22の菱形キューブコーナー2202、2204、および2206を含むシム2200の一部分の上面図および2つの斜視図が示されている。本実施例において、鈍角菱形キューブコーナー2202、2204の頂点2214Aは、鋭角菱形キューブコーナー2206の頂点2214Bよりも高い高さで配置される。
図24A〜Cを参照すると、図22〜図23の菱形キューブコーナー2202、2206の2つを含むシム2200の一部分の上面図および2つの斜視図が示されている。点2216および2218は、離間されて示されている。
図25A〜Bを参照すると、上で説明されているように形成されたシム2500の上面図および斜視図が示されている。シム2500は、6つの菱形キューブコーナー2502、2504、2506、2508、2510、2512を含むが、任意の数の菱形キューブコーナーを各シム2500に切削することができる。代表的な長さ4.5インチのシム2500は、シム2500に沿って交互に配置された、375個の鈍角菱形キューブコーナー2502、2506、および2510と、375個の鋭角菱形キューブコーナー2504、2508、および2512とを有する。
図26を参照すると、本実施例に従って形成され、再帰反射シート等の再帰反射物品を作製するための基礎金型2600を形成するために繋ぎ合わされた、複数のシム2500(1)〜(6)の上面図が示されている。本実施例において、シム2500(1)〜(6)は、交互に逆向きの位置で繋ぎ合わされ、それによって、共有辺は、図22〜図25で示されている実施例に関して上で説明されているように、各隣接する菱形キューブコーナーの間に位置する。図27を参照すると、再帰反射物品を作製するための、図26で示されている基礎金型2600の斜視図が示されている。一実施例において、鈍角および鋭角混合の菱形キューブコーナーの基礎金型2600は、約4.5インチ×約4.5インチの領域を有することができ、また、約750個のシムを有することができ、各シムは、約375個の鈍角菱形キューブコーナーと、約375個の鋭角菱形キューブコーナーとを有し、したがって、約281,250個の鈍角菱形キューブコーナーと、約281,250個の鋭角菱形キューブコーナーとを含む、合計約562,500の菱形キューブコーナーを有するが、任意のサイズのシムおよび数のキューブコーナーを使用することもできる。
図28〜図29を参照すると、それぞれ、再帰反射シート等の再帰反射物品2800の上面図および斜視図が例示されている。再帰反射物品2800は、例えば、図1のステップ112を参照して上で説明され、例示されているように、金型2600を使用して形成することができるが、再帰反射物品2800を形成する他の方法を使用することもできる。
本明細書で例示され、説明されているように、本技術は、矩形の幾何学的特徴を有する再帰反射シートと比較して、再帰反射出力を高めた再帰反射シートを形成するための金型を提供することを含む、多くの利点を提供する。本技術による再帰反射シートはまた、矩形の幾何学的特徴を有する再帰反射シートよりも低いアスペクト比も有し、したがって、製造が容易である。加えて、本技術による再帰反射シートは、対称の幾何学的特徴または隣接する鏡像の幾何学的特徴を有する金型を伴わずに、完全な再帰反射性を呈することができる。本技術の菱形キューブコーナーの金型を使用して形成される再帰反射シートは、好都合なことに、垂直および水平方向の双方で、ならびに45度および135度方向の双方で対称性を呈する。当該再帰反射シートは、配向角に関して矩形のフルキューブコーナーよりもかなり良好な性能を呈する。
したがって、本発明の基本的な概念を説明してきたが、当業者には、上述の詳細な開示が単なる例として提示されることを意図しており、限定していないことがかなり明らかになるであろう。本明細書では明確に述べられていないが、当業者には、種々の変更、改善、および修正が想起されるはずであり、それらが意図される。そのような変更、改善、および修正は、本明細書によって示唆されることが意図され、また、本発明の趣旨および範囲の範囲内にある。加えて、記載される処理要素もしくはシーケンスの順序、または数字、文字、もしくは他の呼称の使用は、したがって、特許請求の範囲で指定される場合を除いて、特許請求される過程を任意の順序に限定することを意図しない。故に、本発明は、以下の特許請求の範囲およびその均等物によってだけ制限される。
Claims (31)
- 再帰反射物品を形成するための金型であって、
前記金型が複数のキューブコーナーを含み、
前記キューブコーナーのそれぞれが、1つの平面をそれぞれ含む3つのファセット、4つの外辺、および3つの内側稜線を含み、前記3つの内側稜線が1つの頂点で交わり、かつ
前記キューブコーナーのそれぞれが、前記キューブコーナーのうち隣接する1つと、前記隣接するキューブコーナーのそれぞれの前記内側稜線のうちのそれぞれ1つと交差する2つの辺部分を含む少なくとも1つの外辺を共有する、金型。 - 前記複数のキューブコーナーが、それぞれが正方形開口部を有する複数の正方形キューブコーナーを含み、かつ
前記少なくとも1つの外辺が、実質的に同じ点において、前記隣接するキューブコーナーのそれぞれの前記内側稜線のうちの1つと交差する、請求項1に記載の金型。 - 前記キューブコーナーのそれぞれの前記頂点が、前記キューブコーナーのそれぞれの開口ベース部分の実質的に中心に配置されている、請求項1に記載の金型。
- 前記キューブコーナーのそれぞれの前記頂点が、実質的に前記キューブコーナーのそれぞれの2本の対角線の交点に配置されており、前記対角線がそれぞれ、前記キューブコーナーのそれぞれの対向する角の対それぞれに接続し、かつ前記対角線が垂直である、請求項1に記載の金型。
- 前記キューブコーナーのそれぞれの前記内側稜線のうちの1つが、前記対角線のうちの1つと実質的に一直線になっている、請求項4に記載の金型。
- 前記複数のキューブコーナーが、複数の交互に並んだ鈍角菱形キューブコーナーおよび鋭角菱形キューブコーナーを含み、前記鋭角菱形キューブコーナーのそれぞれの前記外辺のうちの1つが、第1の端部において前記共有されている外辺と交差して鋭角を形成しており、前記鈍角菱形キューブコーナーのそれぞれの前記外辺のうちの1つが、前記第1の端部において前記共有されている外辺と交差して鈍角を形成している、請求項1に記載の金型。
- 前記鈍角がそれぞれ約90度〜約120度の範囲内であり、かつ前記鋭角がそれぞれ約90度〜約60度の範囲内であり、
前記鈍角がそれぞれ実質的に同じであり、
前記鋭角がそれぞれ実質的に同じであり、かつ
前記鈍角のうちの1つと前記鋭角のうちの1つとの和が実質的に180度に等しい、請求項6に記載の金型。 - 前記少なくとも1つの共有されている外辺が、離間されている2つの点において、前記隣接する菱形キューブコーナーのそれぞれの前記内側稜線のうちの前記それぞれ1つと交差している、請求項6に記載の金型。
- 以下の工程を含む、再帰反射物品を形成するための金型を作製するための方法:
ダイヤモンド切削機械の第1のダイヤモンド切削工具を用いて、治具によって第1の回転位置で保持されたシムに複数の第1のV字形溝を切削する工程であって、前記第1のV字形溝が、ピッチ、第1の幅、および第1の深さを有し、前記工具が、第1のダイヤモンド角度で配置され、かつ、前記第1のV字形溝が、複数のキューブコーナーのそれぞれにおいて第1のファセットの少なくとも一部分を形成する、工程;
前記ダイヤモンド切削機械の第2のダイヤモンド切削工具を用いて、治具によって第2の回転位置で保持されたシムに複数の第2のV字形溝を切削する工程であって、前記第2のV字形溝が、前記ピッチ、第2の幅、および第2の深さを有し、前記工具が、第2のダイヤモンド角度で配置され、かつ、前記第2のV字形溝が、前記複数のキューブコーナーのそれぞれにおいて第2のファセットの少なくとも一部分を形成する、工程;ならびに
前記ダイヤモンド切削機械の第3のダイヤモンド切削工具を用いて、治具によって第3の回転位置で保持されたシムに複数の第3のV字形溝を切削する工程であって、前記第3のV字形溝が、前記ピッチ、第3の幅、および第3の深さを有し、前記工具が、第3のダイヤモンド角度で配置され、かつ、前記第3のV字形溝が、前記複数のキューブコーナーのそれぞれにおいて第3のファセットの少なくとも一部分を形成する、工程;
複数のシムに対して前記切削する工程を繰り返す工程;ならびに
前記複数のシムを繋ぎ合わせる工程。 - 前記切削する工程が、それぞれの開始点から前記V字形溝を切削する工程をさらに含み、前記第2および第3のV字形溝を切削するための前記開始点が、実質的に同じでありかつ前記シムの中心線に沿って縦方向に配置され、かつ、前記第1のV字形溝を切削するための前記開始点が、前記第2および第3のV字形溝のための前記開始点から、実質的に前記シムの厚さだけ離間された点である、請求項9に記載の方法。
- 前記シムが約0.0040インチ〜約0.0080インチの範囲の実質的に均一な厚さを有し、かつ、前記ピッチが前記シムの前記厚さの2倍である、請求項9に記載の方法。
- 前記第1のダイヤモンド角度が約65度〜約87度の範囲内であり、前記第2のダイヤモンド角度が約100度〜約120度の範囲内であり、かつ、前記第3のダイヤモンド角度が約147度〜約163度の範囲内である、請求項9に記載の方法。
- 前記第1、第2、および第3の回転位置が、それぞれ、前記シムの第1、第2、および第3の傾斜角度と一致し、かつ、前記第1の傾斜角度が約15度〜約25度の範囲内であり、前記第2の傾斜角度が約35度〜約55度の範囲内であり、かつ、前記第3の傾斜角度が約48度〜約60度の範囲内である、請求項9に記載の方法。
- 前記第1および第2のV字形溝を切削する工程が、前記シムの右端面切削を行うことをさらに含み、かつ、前記第3のV字形溝を切削する工程が、前記シムの左端面切削を行うことをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記ダイヤモンド切削機械がステージ表面をさらに含み、前記第1、第2、第3のV字形溝の切削経路が、前記シムに対して実質的に垂直でありかつ前記ステージ表面に対して実質的に平行である、請求項9に記載の方法。
- 前記ダイヤモンド切削工具が対称の切削表面を含み、かつ、前記複数のキューブコーナーが、それぞれが正方形開口ベース部分を有する複数の正方形キューブコーナーを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記キューブコーナーのそれぞれの頂点が、実質的に、前記キューブコーナーのそれぞれの開口ベース部分の中心かつ前記キューブコーナーのそれぞれの2本の対角線の交点に配置され、前記対角線がそれぞれ、前記キューブコーナーのそれぞれの対向する角の対それぞれに接続し、かつ前記対角線が垂直である、請求項9に記載の方法。
- 第1の複数のキューブコーナーが、複数の鈍角菱形キューブコーナーを含む複数の菱形キューブコーナーを含み、かつ、前記第1、第2、および第3のダイヤモンド切削工具が、第1および第2の非対称の切削表面を含み、前記第1の切削表面が前記鈍角菱形キューブコーナーの鈍角と一致し、かつ、前記第2の切削表面が実質的に垂直である、請求項9に記載の方法。
- 以下の工程をさらに含む、請求項18に記載の方法:
前記ダイヤモンド切削機械の第4のダイヤモンド切削工具を用いて、治具によって第4の回転位置で保持されたシムに複数の第4のV字形溝を切削する工程であって、前記第4のV字形溝が、前記ピッチ、第4の幅、および第4の深さを有し、前記工具が、第4のダイヤモンド角度で配置され、かつ、前記第4のV字形溝が、第2の複数のキューブコーナーのそれぞれにおいて第1のファセットの少なくとも一部分を形成する、工程;
前記ダイヤモンド切削機械の第5のダイヤモンド切削工具を用いて、治具によって第2の回転位置で保持されたシムに複数の第5のV字形溝を切削する工程であって、前記第5のV字形溝が、前記ピッチ、第5の幅、および第5の深さを有し、前記工具が、第5のダイヤモンド角度で配置され、かつ、前記第5のV字形溝が、前記第2の複数のキューブコーナーのそれぞれにおいて第2のファセットの少なくとも一部分を形成する、工程;ならびに
前記ダイヤモンド切削機械の第6のダイヤモンド切削工具を用いて、治具によって第6の回転位置で保持されたシムに複数の第6のV字形溝を切削する工程であって、前記第6のV字形溝が、前記ピッチ、第6の幅、および第6の深さを有し、前記工具が、第6のダイヤモンド角度で配置され、かつ、前記第6のV字形溝が、前記第2の複数のキューブコーナーのそれぞれにおいて第3のファセットの少なくとも一部分を形成する、工程。 - 前記第2の複数のキューブコーナーが、複数の鋭角菱形キューブコーナーを含み、かつ、前記第4、第5、および第6のダイヤモンド切削工具が、第1および第2の非対称の切削表面を有し、前記第1の切削表面が、前記鋭角菱形キューブコーナーの鋭角と一致し、かつ、前記第2の切削表面が実質的に垂直である、請求項19に記載の方法。
- 前記鈍角菱形キューブコーナーのそれぞれの頂点が、前記鋭角菱形キューブコーナーのそれぞれの頂点よりも低い高さに配置される、請求項20に記載の方法。
- 前記ダイヤモンド切削機械がステージ表面をさらに含み、前記第1、第2、第3、第4、第5、および第6のV字形溝についての切削経路が、前記シムに対して垂直ではなく、前記ステージ表面に対して実質的に平行なオフセット角度で配置される、請求項20に記載の方法。
- 以下の工程を含む、再帰反射物品を形成するための方法:
繋ぎ合わされた複数のシムを含む金型を提供する工程であって、前記シムのそれぞれが、複数の交互に並んだキューブコーナーを含み、前記キューブコーナーのそれぞれが、1つの平面をそれぞれ含む3つのファセット、4つの外辺、および3つの内側稜線を含み、前記3つの内側稜線が1つの頂点で交わり、前記キューブコーナーのそれぞれが、前記キューブコーナーのうち隣接する1つと、前記隣接するキューブコーナーのそれぞれの前記内側稜線のうちのそれぞれ1つと交差する少なくとも1つの外辺を共有する、工程;ならびに
前記金型を使用して再帰反射物品を形成する工程であって、前記再帰反射物品が、前記金型の前記複数のシムの前記キューブコーナーに対応する幾何学的構造を含む、工程。 - 複数のキューブコーナーを含む再帰反射物品であって、
前記キューブコーナーのそれぞれが、1つの平面をそれぞれ含む3つのファセット、4つの外辺、および3つの内側稜線を含み、前記3つの内側稜線が1つの頂点で交わり、かつ
前記キューブコーナーのそれぞれが、前記キューブコーナーのうち隣接する1つと、前記隣接するキューブコーナーのそれぞれの前記内側稜線のうちのそれぞれ1つと交差する2つの辺部分を含む少なくとも1つの外辺を共有する、再帰反射物品。 - 前記複数のキューブコーナーが、それぞれが正方形開口部を有する複数の正方形キューブコーナーを含み、かつ
前記少なくとも1つの外辺が、実質的に同じ点において、前記隣接するキューブコーナーのそれぞれの前記内側稜線のうちの1つと交差する、請求項24に記載の再帰反射物品。 - 前記キューブコーナーのそれぞれの前記頂点が、前記キューブコーナーのそれぞれの開口ベース部分の実質的に中心に配置されている、請求項24に記載の再帰反射物品。
- 前記キューブコーナーのそれぞれの前記頂点が、実質的に前記キューブコーナーのそれぞれの2本の対角線の交点に配置されており、前記対角線がそれぞれ、前記キューブコーナーのそれぞれの対向する角の対それぞれに接続し、かつ、前記対角線が垂直である、請求項24に記載の再帰反射物品。
- 前記キューブコーナーのそれぞれの前記内側稜線のうちの1つが、前記対角線のうちの1つと実質的に一直線になっている、請求項27に記載の再帰反射物品。
- 前記複数のキューブコーナーが、複数の交互に並んだ鈍角菱形キューブコーナーおよび鋭角菱形キューブコーナーを含み、前記鋭角菱形キューブコーナーのそれぞれの前記外辺のうちの1つが、第1の端部において前記共有されている外辺と交差して鋭角を形成しており、かつ前記鈍角菱形キューブコーナーのそれぞれの前記外辺のうちの1つが、前記第1の端部において前記共有されている外辺と交差して鈍角を形成している、請求項24に記載の再帰反射物品。
- 前記鈍角がそれぞれ約90度〜約120度の範囲内であり、かつ前記鋭角がそれぞれ約90度〜約60度の範囲内であり、
前記鈍角がそれぞれ実質的に同じであり、
前記鋭角がそれぞれ実質的に同じであり、かつ
前記鈍角のうちの1つと前記鋭角のうちの1つとの和が実質的に180度に等しい、請求項29に記載の再帰反射物品。 - 前記少なくとも1つの共有されている外辺が、離間されている2つの点において、前記隣接する菱形キューブコーナーのそれぞれの前記内側稜線のうちの前記それぞれ1つと交差している、請求項29に記載の再帰反射物品。
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