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Diese
Erfindung betriff eine komplexe Cube-Corner-Retroreflexionsfolie
und Retroreflexionsartikel mit neuartigem Aufbau. Spezieller betrifft
die Erfindung eine Retroreflexionsvorrichtung, bei welcher eine
große Anzahl
von komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen im dichtest gepackten
Zustand angeordnet sind, wobei jedes der komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
eine erste und zweite dreieckig-pyramidenförmige Retroreflexionseinheit
und wenigstens eine vierseitige Retroreflexionseinheit aufweist.
Eine vierseitige Retroreflexionseinheit ist als eine Retroreflexionseinheit
definiert, welche eine vierseitige Basis und vier reflektierende
Seitenflächen
(f11, e11, d11) aufweist.
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Speziell
betrifft die Erfindung eine Retroreflexionsvorrichtung, bei welcher
eine große
Anzahl von komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen
im dichtest gepackten Zustand angeordnet sind, wobei jedes der komplexen
Cube-Corner-Retroreflexionselemente
eine erste und zweite dreieckigpyramidenförmige Retroreflexionseinheit
und wenigstens eine vierseitige Retroreflexionseinheit aufweist,
wobei die Vorrichtung verwendbar ist für Schilder, wie zum Beispiel
Verkehrszeichen (allgemein gebräuchliche
Verkehrszeichen und Leitpfosten), Straßenoberflächenzeichen (Gehsteigmarkierungen)
und Konstruktionszeichen; Nummernschilder für Fahrzeuge, wie zum Beispiel
Automobile und Motorräder;
Sicherheitsgüter,
wie zum Beispiel Reflexionsklebestreifen zur Anhaftung an Lastwagenaufbauten
oder Anhängern,
Kleidung und Lebensrettungseinrichtungen; Markierungen an Bezeichnungsschildern
und Reflexionsplatten für
sichtbares Licht, Laserstrahlen oder Infrarotlicht-Reflexionssensoren.
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Das
heißt,
die Erfindung betrifft eine Retroreflexionsvorrichtung, bei welcher
eine große
Anzahl von komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen
im dichtest gepackten Zustand angeordnet sind, wobei jedes der komplexen
Cube-Corner-Retroreflexionselemente eine erste und zweite dreieckig-pyramidenförmige Retroreflexionseinheit
und wenigstens eine vierseitige Retroreflexionseinheit aufweist,
wobei die drei reflektierenden Seitenflächen (a1, b1, c1 und a2, b2,
c2) von jeder von der ersten bzw. zweiten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit
wechselseitig senkrechte Cube-Corner-Reflexionsflächen bilden,
die erste
reflektierende Seitenfläche
(f11) der wenigstens einen vierseitigen Retroreflexionseinheit,
die zweite reflektierende Seitenfläche (e11) und die dritte reflektierende
Seitenfläche
(g11) davon wechselseitig senkrechte Cube-Corner-Reflexionsflächen bilden,
die erste
reflektierende Seitenfläche
(a1) der ersten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit
in derselben Ebene mit der ersten Seitenfläche (f11) der vierseitigen
Retroreflexionseinheit ist,
die zweite reflektierende Seitenfläche (b1)
der ersten dreieckig-pyramidenförmigen
Retroreflexionseinheit in derselben Ebene mit der zweiten Seitenfläche (e11)
der vierseitigen Retroreflexionseinheit ist,
das komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselement
einen viereckigen Umfang aufweist, welcher durch wechselseitig parallele
y-Linien und wechselseitig parallele z-Linien definiert ist,
das
komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselement eine im Wesentlichen
symmetrische V-förmige
Einkerbung aufweist, deren Mittellinie x-x' durch die Schnittpunkte der parallelen
y-Linien und parallelen
z-Linien verläuft,
die
dritte reflektierende Seitenfläche
(c1) der ersten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit
parallel zu einer der zwei Seitenflächen (g11) ist, welche die
V-förmige
Einkerbung bilden,
die dritte reflektierende Seitenfläche (c2)
der zweiten dreieckig-pyramidenförmigen
Retroreflexionseinheit dieselbe wie oder parallel zu der anderen
(g21) der zwei Flächen
ist, welche die V-förmige
Einkerbung bilden, und
die dritte reflektierende Seitenfläche (g11)
der vierseitigen Retroreflexionseinheit dieselbe ist wie eine der
zwei Flächen,
welche die V-förmige
Einkerbung bilden.
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Stand der
Technik
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Retroreflexionsfolien
und Retroreflexionsartikel, welche eintreffende Lichtstrahlen in
Richtung der Lichtquelle reflektieren, sind bekannt, und derartige
Folien, deren Retroreflektivität
genutzt wird, werden weit verbreitet in den oben beschriebenen Gebieten
verwendet. Von diesen zeigen insbesondere Cube-Corner-Retroreflexionsfolien
und -Retroreflexionsartikel, welche das Retroreflexionsprinzip von
Cube-Corner-Retro-reflexionselementen,
wie zum Beispiel dreieckigpyramiden-förmigen Reflexionselementen
nutzen, im Vergleich mit denjenigen von herkömmlichen Mikroglasperlen-Retroreflexionsfolien
oder -Retroreflexionsartikeln eine drastisch höhere Retroreflexität für Licht,
und aufgrund der herausragenden Retroreflexionsleistung steigt ihr
Gebrauch jährlich
an.
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Zwar
weist ein bislang bekanntes dreieckig-pyramidenförmiges Retroreflexionselement
eine günstige Retroreflektivität auf, wenn
ein Winkel, welcher gebildet ist durch seine optische Achse (eine
Achse, welche durch den Scheitelpunkt der Drei eckpyramide und den
Punkt verläuft,
welcher equidistant ist zu den drei Seiten, welche einander in einem
Winkel von 90° schneiden
und das dreieckig-pyramidenförmige
Cube-Corner-Retroreflexionselement
bilden) mit eintreffendem Licht, (wobei der Winkel hiernach als
Eintrittswinkel bezeichnet wird) klein ist. Aufgrund seines Reflexionsprinzips
nimmt jedoch die Retroreflektivität des Elements schnell ab,
wenn sich der Eintrittswinkel aufweitet (d.h. die Eintrittswinkligkeit
hat einen geringen Wert).
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Darüber hinaus
wird Licht, welches in eine Oberfläche eines solchen dreieckig-pyramidenförmigen Reflexionselements
in einem Winkel eintritt, welcher geringer ist als der kritische
Winkle (αc),
welcher die Bedingung einer totalen internen Reflexion erfüllt, welcher
durch das Verhältnis
des Brechungsindex eines das dreieckig-pyramidenförmige Reflexionselement
bildenden individuellen transparenten Mediums und des Brechungsindex
von Umgebungsluft bestimmt ist, nicht vollständig an den Grenzflächen des
Elements reflektiert, sondern wird zu der Rückseite des Elements durchgelassen.
Somit weisen Retroreflexionsfolien und -artikel, welche dreieckigpyramidenförmige Reflexionselemente
verwenden, dahingehend einen Mangel auf, dass sie allgemein in der
Eintrittswinkligkeit unterlegen sind.
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Weil
andererseits ein dreieckig-pyramidenförmiges Retroreflexionselement
einen Lichtstrahl über
annähernd
den gesamten Bereich des Elements in Richtung der Eingangsrichtung
desselben Strahls reflektieren kann, divergiert das reflektierte
Licht nicht übermäßig aus
solchen Gründen
wie sphärischer
Aberation, anders als bei Mikroglasperlen-Reflexionselementen.
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Vom
praktischen Standpunkt neigt jedoch der schmale Divergenzwinkel
des retroreflektierten Lichts dazu, einen solchen Nachteil hervorzurufen,
z.B. wenn von den Frontlampen eines Autos ausgesendete Lichtstrahlen
von einem Verkehrszeichen retroreflektiert werden, dass die reflektierten
Lichtstrahlen an einer Position, welche von der zugehörigen Achse
des Lichts abweicht, schwer von dem Fahrer des Fahrzeugs zu erfassen
sind. Diese Art von Nachteil wird insbesondere verstärkt, wenn
das Fahrzeug sich nahe an das Verkehrszeichen annähert, weil
der Winkel (Beobachtungswinkel), welcher gebildet wird durch die
Einfallachse des Lichts und die den Fahrer und den Reflexionspunkt
verbindende Achse (Beobachtungsachse), ansteigt (d.h. die Beobachtungswinkligkeit
wird geringer).
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Um
die Eintrittswinkligkeit oder Beobachtungswinkligkeit von Cube-Corner-Retroreflexionsfolien
und -Retroreflexionsartikeln zu verbessern, insbesondere von dreieckig-pyramidenförmigen Cube-Corner-Retroreflexionsfolien
und -Retroreflexionsartikeln, wurden bislang viele Vorschläge gemacht
und verschiedenartige Verbesserungsmittel wurden untersucht.
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Beispielsweise
beschreibt das US-Patent 2,310,790 von Jungersen eine Retroreflexionsfolie,
bei welcher verschiedene Formen von Retroreflexionselementen auf
einer dünnen
Folie angebracht sind. In dem US-Patent beispielhaft angegebene
dreieckig-pyramidenförmige
Reflexionseinheiten beinhalten diejenigen, bei welchen ihre optischen
Achsen nicht geneigt sind, wobei die Position ihrer Scheitelpunkte
den Mittelpunkten ihrer jeweiligen dreieckigen Basis entspricht,
und geneigte dreieckig-pyramidenförmige Reflexionseinheiten,
deren Scheitelpunkten nicht den Mittelpunkten ihrer jeweiligen dreieckigen
Basis entsprechen, und das Patent stellt fest, dass die Folie effektiv
Lichtstrahlen in Richtung eines sich annähernden Fahrzeugs reflektiert (Verbesserung
in der Eintrittswinkligkeit).
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Als
die Größe der dreieckig-pyramidenförmigen Reflexionseinheiten
nennt dasselbe Patent, für
die Tiefe der Einheiten, bis zu einem Zehntel von einem Zoll (2,540 μm). Darüber hinaus
zeigt 15 dieses US-Patents ein Paar
von dreieckigpyramidenförmigen
Reflexionseinheiten, deren optische Achsen wie später erläutert in
positive (+) Richtungen geneigt sind, wobei für den Neigungswinkel (Θ) von jeder
optischen Achse angenommen wird, dass er ungefähr 6,5° ist, wie aus dem Längenverhältnis zwischen
der längeren
Seite und der kürzeren
Seite der dreieckigen Basis der dargestellten dreieckigpyramidenförmigen Reflexionseinheit
berechnet.
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Das
US-Patent von Jungersen enthält
jedoch keine spezifische Offenbarung über dreieckig-pyramidenförmige Reflexionseinheiten
mit sehr kleiner Größe wie später beschrieben
und keine Offenbarung oder Andeutung über die wünschenswerte Größe oder
Neigung der optischen Achse von dreieckig-pyramidenförmigen Reflexionseinheiten,
um eine hervorragende Beobachtungswinkligkeit oder Eintrittswinkligkeit
zu zeigen.
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Das
US-Patent 3,712,706 von Stamm offenbart eine Retroreflexionsfolie
und einen Retroreflektor, bei welchen so genannte regelmäßige dreieckig-pyramidenförmige Cube-Corner-Retroreflexionselemente,
deren dreieckige Basen in der Form von gleichförmigen Dreiecken sind, im dichtest
gepackten Zustand angeordnet sind, wobei die Basen auf einer gemeinsamen
Ebene einer dünnen
Folie liegen. Dieses US-Patent von Stamm reflektiert einfallendes
Licht auf spiegelnde Weise durch Dampfabscheidung eines Metalls,
wie zum Beispiel Aluminium, auf reflektierenden Oberflächen der
Reflexionselemente, um den Einfallwinkel zu erhöhen, wobei ein solches Problem
wie der Abfall in der Retroreflexionseffizienz und ein solcher Nachteil,
dass einfallendes Licht, welches in einem Winkel von weniger als
der Bedingung einer totalen internen Reflexion eintritt, durch Grenzflächen der
Elemente transmittiert wird und nicht retroreflektiert wird, verbessert
werden.
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Weil
jedoch der obige Vorschlag von Stamm eine spiegelnde Schicht auf
reflektiven Seitenflächen
als Mittel vorsieht, um eine weite Winkligkeit zu verbessern, bestehen
solche Nachteile, wie dass das Erscheinungsbild der ausgebildeten
Retroreflexionsfolie und des Retroreflektors dazu neigen, dunkel
zu werden, oder das für
die Spiegelschicht verwendete Metall, wie zum Beispiel Aluminium
oder Silber, während
der Verwendung durch eindringendes Wasser oder eindringende Luft
oxidiert wird, was gelegentlich zu einer Abnahme der Reflektivität führt. Darüber hinaus
schweigt dieses Patent vollständig
bezüglich
der Mittel zur Verbesserung der weiten Winkligkeit, indem optische
Achsen geneigt werden.
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Die
EP 137,736 B1 von
Hoopmann beschreibt eine Retroreflexionsfolie und einen Retroreflektor,
bei welchen mehrere Paare von geneigten dreieckig-pyramidenförmigen Cube-Corner-Retroreflexionselementen, welche
ihre Basen auf einer gemeinsamen Ebene haben, in der höchsten Dichte
auf einer dünnen
Folie angeordnet sind, wobei jedes Paar der genannten Elemente gleichschenklige
dreieckförmige
Basen aufweist und um 180° gegeneinander
rotiert ist. Die optische Achse des dreieckigpyramidenförmigen Retroreflexionselements
wie in diesem Patent beschrieben ist in dem in der vorliegenden
Beschreibung beschriebenen Sinn in der negativen (-) Richtung geneigt,
wobei der Neigungswinkel ungefähr
7°–13° ist.
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Das
US-Patent 5,138,488 von Szczech offenbart ebenfalls eine Retroreflexionsfolie
und einen Retroreflexionsartikel, bei welchen geneigte dreieckig-pyramidenförmige Cube-Corner-Retroreflexionselemente, welche
jeweils eine gleichschenklige Basis aufweisen, auf einer dünnen Folie
derart angeordnet sind, dass ihre Basen mit der höchsten Dichte
auf einer gemeinsamen Ebene liegen. Bei diesem US-Patent sind optische Achsen
von jeweils zwei dreieckig-pyramidenförmigen Reflexionselementen,
welche einander zugewandt sind und ein Paar bilden, in Richtung
der gemeinsamen Kante dazwischen geneigt, d.h. in der positiven
(+) Richtung wie später
erläutert,
wobei der Neigungswinkel ungefähr
2°-5° ist und
die Elementhöhe
25 μm-100 μm ist.
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Auch
wird in der dem obigen Patent entsprechenden
EP 548,280 B1 erwähnt, dass
die Neigungsrichtung der optischen Achsen derart ist, dass der Abstand
zwischen dem Scheitelpunkt des Elements und einer Ebene, welche
die gemeinsame Kante des Paares von Elementen beinhaltet und senkrecht
zu der gemeinsamen Basisebene ist, ungleich dem Abstand zwischen
der Ebene und dem Schnittpunkt der optischen Achse mit der gemeinsamen
Ebene ist, wobei der Neigungswinkel ungefähr 2°-5° ist und die Elementhöhe 25 μm-100 μm ist.
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Wie
oben schlägt
die
EP 548,280 B1 von
Szczech einen Neigungswinkel der optischen Achse innerhalb eines
Bereichs von ungefähr
2°-5° vor, einschließlich von
sowohl positiven (+) als auch negativen (-) Bereichen. In dem US-Patent
und EP-Patent von
Szczech angegebene Beispiele offenbaren jedoch nur diejenigen dreieckig-pyramidenförmigen Reflexionselemente,
welche ihre optischen Achsen mit einem Neigungswinkel von (-) 8,2°, (-) 9,2° oder (-)
4,3° gekippt
haben, mit einer Elementhöhe
(h) von 87,5 μm.
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Diejenigen
dreieckig-pyramidenförmigen
Cube-Corner-Retroreflexionselemente, welche aus dem bislang beschriebenen
US-Patent 2,481,757
von Jungersen, dem US-Patent 3,712,706 von Stamm, der
EP 137,736 B1 von Hoopman,
dem USP 5,138,488 und der entsprechenden
EP 548,280 B1 von Szczech
bekannt sind, haben wie in
3 veranschaulicht
die Merkmale gemeinsam, dass die Vielzahl von dreieckig-pyramidenförmigen Reflexionselementen,
welche die Kernrolle beim Aufnehmen von eintreffendem Licht und
reflektieren desselben spielen, ihre Basen in einer gemeinsamen
Ebene positioniert haben und dass jedes von einander zugewandten
zusammenpassenden Paaren einen ähnlichen
Aufbau und eine gleiche Höhe
aufweisen. Solche Retroreflexionsfolien und -artikel, welche aus
dreieckig-pyramidenförmigen
Reflexionselementen aufgebaut sind, welche ihre Basen in einer gemeinsamen
Ebene positioniert haben, sind ausnahmslos unterlegen in ihrer Eintrittswinkligkeit,
d.h. sie unterliegen einem Mangel, dass die Retroreflektivität mit ansteigendem
Eintrittswinkel von Lichtstrahlen, welche in die dreieckig-pyramidenförmigen Reflexionselemente
eintreten, schnell abfällt.
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Darüber hinaus
sind auch Retroreflexionselementanordnungen bekannt, welche asymmetrische
Retroreflektionselementpaare, V-förmige Einkerbungen, welche
sich in drei Richtungen erstrecken und in keinem Punkt schneiden,
beinhalten.
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Die
US-Patente 5,831,767 und 5,557,836 von Benson et al. offenbaren
Retroreflexionsartikel und Verfahren zur Herstellung davon, welche
für den
Zweck einer Verbesserung der Retroreflexionseffizienz und der weiten
Winkligkeit vorgeschlagen werden, wobei die Artikel aus Retroreflexionselementanordnungen
aufgebaut sind, welche durch asymmetrische V-förmige Einkerbungen begrenzt
sind, bei welchen eine der Seitenwände einen Winkel aufweist,
welcher ungefähr
oder nahezu senkrecht zu der Basisebene ist.
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Bei
diesen Retroreflektoren von Benson et al. wird, wie in den US-Patenten
dargestellt, ein Substrat derart bearbeitet, dass zwei Sätze von
geneigten V-förmigen
Einkerbungen mit unterschiedlichen Richtungen rombische Basen ausbilden,
und ein weiterer Satz von geneigten V-förmigen Einkerbungen mit einer
noch weiteren unterschiedlichen Richtung wird eingeschnitten, so
dass sie keinen Schnittpunkt des rombischen Basismusters durchlaufen.
Indem der Kreuzungswinkel, die Tiefe, der Winkel der V-Form und
der Neigungsgrad in der V-Form von jeweils dem ersten und zweiten
Satz von Einkerbungen, welche sich in zwei unterschiedlichen Richtungen
erstrecken, und die Versatzposition, Anzahl von Einkerbungen, die
Tiefe, der Winkel der V-Form und
der Neigungsgrad in der V-Form des dritten Satzes von Einkerbungen
einer noch weiteren unterschiedlichen Richtung variiert werden,
können
große
Vielfalten von Reflexionselementen, einschließlich solcher, welche keine
Retroreflektivität
aufweisen, ausgebildet werden, welche den Retroreflektor bilden.
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Darüber hinaus
ist deutlich kenntlich gemacht: weil eine Seitenwandfläche von
jeder V-förmigen
Einkerbung in dem Retroreflexionsartikel von Benson et al. ungefähr senkrecht
zu der Basisebene ist, so dass eine asymmetrische V-förmige Einkerbung
ausgebildet wird, ist die Zwischenkonfiguration der Elemente mit den
rombischen Basen wie durch die sich in zwei unterschiedlichen Richtungen
erstreckenden V-förmigen
Einkerbungen definiert zweiseitig asymmetrisch, wie in der dieser Beschreibung
beigefügten 2 dargestellt, und
in dieser Zwischenstufe sind die reflektierenden Seitenflächen a2
und b2 in 2. Bei der herkömmlichen Technik
ist die Zwischenform hingegen gebildet durch symmetrische V-förmige Einkerbungen
wie in 1 dargestellt, und die ausgebildeten reflektierenden
Seitenflächen
sind symmetrische, paarige Flächen
(a1, b1 und a2, b2). Somit werden diejenigen Reflexionselemente
der herkömmlichen
Technik, welche über
die Stufe von 1 ausgebildet sind, zu einem
Paar von symmetrischen dreieckig-pyramidenförmigen Cube-Corner-Elementpaaren,
welche einander wie in 3 dargestellt zugewandt sind,
wenn ein Paar von Flächen
(a1, b1 und a2, b2) mit der dritten V-förmigen
Einkerbung abgeschnitten wird. Im Gegensatz dazu bilden bei dem
Retroreflektionsartikel von Benson et al. Cube-Corner-Elemente,
welche ausgebildet werden, wenn mehrere V-förmige Einkerbungen eingeschnitten
werden, kein Paar, wie in 4 dargestellt. 6 zeigt
ein Beispiel der Retroreflexionselementanordnung wie in 30 des US-Patents 5,831,767 von Benson
et al. dargestellt.
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Bei
einer solchen Reflexionselementanordnung sind die optischen Achsen
von zwei beliebigen Reflexionselementen, welche einander über eine
V-förmige
Einkerbung zugewandt sind, in einer identischen Richtung ausgerichtet,
wie es sich aus ihrem Aufbau versteht. Beispielsweise sind, wo die
optischen Achsen geneigt sind, diese in derselben Richtung geneigt.
Obwohl ein bestimmtes Ausmaß an
Verbesserung in der Beobachtungswinkligkeit aufgrund einer Divergenz
von reflektiertem Licht, welche der Vielseitigkeit der Reflexionselemente
zugeschrieben werden kann, erwartet werden kann, weist die Reflexionselementanordnung
bezüglich
der Eintrittswinkligkeit eine hohe Gerichtetheit auf. Das heißt, dass
in der Richtung, in welche ihre optischen Achsen geneigt sind, eine
hervorragende Eintrittswinkligkeit erwartet werden kann, jedoch
muss die Anordnung in anderen Richtungen eine unterlegene Eintrittswinkligkeit
aufweisen.
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Das
US-Patent 5,889,615 von Dreyer et al. zeigt Retroreflexionselementpaare
mit mehreren optischen Achsen, welche aus einem Paar aus einem dreieckig-pyramidenförmigen Cube-Corner-Element und einem zeltartigen
Cube-Corner-Element, welches aufgebaut ist aus einem Paar von dreieckig-pyramidenförmigen Cube-Corner-Reflexionselementen,
welche eine Basiskante gemeinsam haben und einander gegenüberstehen,
wobei ihre Scheitelpunkte mit einer weiteren V-förmigen Einkerbung, die sich
parallel zu der gemeinsamen Basiskante erstreckt, abgeschnitten
sind. Die der vorliegenden Beschreibung beigefügte 5 zeigt
vier Sätze
der genannten Retroreflexionselementpaare, welche im dichtest gepackten
Zustand angeordnet sind.
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Dieses
Retroreflexionselement von Dreyer et al. weist mehrere optische
Achsen auf, welche sich in wechselseitig unterschiedliche Richtungen
wenden. Somit werden Lichtstrahlen, welche aus Richtungen kommen,
die denjenigen von optischen Achsen von bestimmten Retroreflexionselementen
entsprechen, durch die bestimmten Elemente effektiv reflektiert,
aber andere Elemente zeigen eine deutlich verringerte Reflexionseffizienz,
und insgesamt muss der Retroreflexionsartikel unterlegene Retroreflexionseigenschaften
aufweisen.
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Das
US-Patent 4,775,219 von Appeldorn et al. offenbart einen Retroreflexionsartikel,
welcher auf einer Oberfläche
eine Anordnung von Cube-Corner-Retroreflexionselementen trägt, wobei
die drei reflektierenden Seitenflächen der Elemente durch drei
sich schneidende Sätze
von V-förmigen
Einkerbungen ausgebildet sind, wobei wenigstens einer der Sätze in einem
sich wiederholenden Muster wenigstens zwei Einkerbungsseitenwinkel
beinhaltet, welche sich voneinander unterscheiden, wodurch die Anordnung
von Cube-Corner-Retroreflexions-elementen in sich wiederholende
Unteranordnungen unterteilt ist, welche jeweils eine Vielzahl von
Cube-Corner-Retroreflexionselementen in einer Vielzahl von charakteristischen
Formen umfassen, welche eintreffendes Licht in charakteristisch
geformten Lichtmustern retroreflektieren.
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Die
gemäß dem obigen
Vorschlag von Appeldorn et al. erhaltene Retroreflexionsfolie zeigt
zu einem bestimmten Ausmaß eine
verbesserte Beobachtungswinkligkeit, ist jedoch unzulänglich im
Hinblick auf eine Verbesserung der Eintrittswinkligkeit.
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Das
US-Patent 5,764,413 von Smith et al. offenbart eine gestapelte Cube-Corner-Retroreflexionsfolie, welche
ein Substrat mit einer Basisfläche
und einer strukturierten Fläche,
welche ausgehend von der Basisfläche
versetzt ist, umfasst, wobei die strukturierte Fläche wenigstens
zwei verschiedene Anordnungen von Cube-Corner-Elementen beinhaltet,
wobei jede Cube-Corner-Anordnung durch drei sich schneidende Sätze von im
Wesentlichen parallelen Einkerbungen gebildet ist, welche für wenigstens
eine Cube-Corner-Anordnung einen primären Einkerbungssatz und zwei
sekundäre
Einkerbungssätze
beinhalten, wobei die sekundären
Einkerbungssätze
einander schneiden, so dass sie einen eingeschlossenen Winkel von
weniger als 60° definieren,
und ein Hauptabschnitt von im Wesentlichen jeder Einkerbung in dem
primären
Einkerbungssatz der wenigstens einen Cube-Corner-Anordnung in einer
Ebene angeordnet ist, welche die Kante der Folie in einem spitzen
Winkel schneidet, welcher aus der Gruppe von Winkeln ausgewählt ist,
die aus 5 bis 25°,
35 bis 55° und
65 bis 85° besteht.
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Das
US-Patent 5,812,315 offenbart einen Cube-Corner-Retroreflexionsartikel,
welcher aus einem im Wesentlichen optisch transparenten Material
gebildet ist, umfassend: ein Substrat mit einer Basisfläche, welche
in einer Basisebene angeordnet ist; eine strukturierte Fläche, welche
ausgehend von der Basisfläche
versetzt ist und eine Anordnung von zusammenpassenden Paaren von
gekippten Cube-Corner-Elementen beinhaltet, welche durch drei sich
wechselseitig schneidende Sätze
von im Wesentlichen parallelen Einkerbungen gebildet sind, wobei
jedes zusammenpassende Paar ein erstes Cube-Corner-Element und ein
optisch gegenüberliegendes
zweites Cube-Corner-Element beinhaltet, wobei eine Vielzahl von
Cube-Corner-Elementen in der Anordnung ihre Symmetrieachsen in einer
ersten Ebene durch einen Kippwinkel, welcher zwischen 4° und 15° misst, gekippt
haben, der Artikel seinen breitesten Bereich der Eintrittswinkligkeit
in einer zweiten Ebene aufweist, welche winkelmäßig ausgehend von der ersten
Ebene versetzt ist, und die Cube-Corner-Elemente derart orientiert
sind, dass die zweite Ebene eine Kante des Artikels in einem Winkel
von weniger als 15° schneidet.
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Darüber hinaus
offenbaren die US-Patente 5,822,121 und 5,926,314 Cube-Corner-Artikel,
bei welchen eine Vielzahl von Cube-Corner-Elementen in der Anordnung
wie oben beschrieben ein Basisdreieck umfassen, welches durch eine
Einkerbung von jedem der drei sich schneidenden Einkerbungssätze begrenzt
ist, wobei das Basisdreieck ungleichseitig ist.
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Während diese
Vorschläge
von Smith et al. eine Verbesserung der Eintrittswinkligkeit erreichen
können,
indem der Winkel der Produkte mit der Außenkante der Folie spezifiziert
wird oder indem wenigstens zwei Anordnungen vorgesehen werden, weisen
die Produkte dahingehend einen Mangel auf, dass eine Reduktion der
Frontalreflektivität
bei den Retroreflexionselementen mit stark gekippten optischen Achsen
merklich ist.
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In
der
US 6,318,866 B1 ist
eine Retroreflexionsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 offenbart.
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Durch die
Erfindung zu lösendes
Problem
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Allgemein
sind als die grundlegenden optischen Eigenschaften, welche für eine dreieckig-pyramidenförmige Retroreflexionsfolie
bzw. einen dreieckig-pyramidenförmigen
Retroreflexionsartikel wünschenswert sind,
eine hohe Reflektivität,
d.h. ein hohes Niveau (Ausmaß)
an Reflektivität,
welche durch die Reflektivität von
durch die Vorderseite der Folie eintretendem Licht dargestellt ist,
und eine weite Winkligkeit erforderlich. Darüber hinaus sind betreffend
die weite Winkligkeit drei Eigenschaften, d.h. Beobachtungswinkligkeit,
Eintrittswinkligkeit und Drehwinkligkeit, erforderlich. Von diesen
drei Eigenschaften ist bekannt, dass eine Verbesserung der Eintrittswinkligkeit
durch Kippen von optischen Achsen von Retroreflexionselementen bewerkstelligt
wird, d.h. die Eintrittswinkligkeit in der Kipprichtung der optischen
Achsen wird verbessert. Eine übermäßige Kippung
der optischen Achsen erhöht
hingegen das Flächenverhältnis unter
den reflektierenden Seitenflächen,
welche jedes Element bilden, was zu einer Verringerung der Retroreflexionseffizienz
in Richtung einer Lichtquelle über
eine Dreiflächenreflexion
führt,
was ein technisches Problem darstellt.
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Mittel zur
Lösung
des Problems
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Das
obige Problem wird durch eine Retroreflexionsvorrichtung gemäß Anspruch
1 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird die
Eintrittswinkligkeit deutlich verbessert durch eine Retroreflexionsvorrichtung,
bei welcher eine große
Anzahl von komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen im dichtest
gepackten Zustand angeordnet sind, wobei jedes der komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
eine erste und eine zweite dreieckig-pyramidenförmige Retroreflexionseinheit
und wenigstens eine vierseitige Retroreflexionseinheit aufweist,
wobei die drei reflektierenden Seitenflächen (a1, b1, c1 und 12, b2,
c2) von jeder der ersten und zweiten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit
jeweils wechselseitig senkrechte Cube-Corner-Reflexionsflächen bilden,
wobei die
erste reflektierende Seitenfläche
(f11), die zweite reflektierende Seitenfläche (e11) und die dritte reflektierende
Seitenfläche
(g11) der wenigstens einen vierseitigen Retroreflexionseinheit wechselseitig
senkrechte Cube-Corner-Reflexionsflächen bilden,
wobei
die erste reflektierende Seitenfläche (a1) der ersten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit auf
derselben Ebene mit der ersten Seitenfläche (f11) der vierseitigen
Retroreflexionseinheit ist,
wobei die zweite reflektierende
Seitenfläche
(b1) der ersten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit
auf derselben Ebene mit der zweiten Seitenfläche (e11) der vierseitigen
Retroreflexionseinheit ist,
wobei das komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselement
einen viereckigen Umfang aufweist, welcher durch wechselseitig parallele
y-Linien und wechselseitig parallele z-Linien definiert ist,
wobei
das komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselement eine im Wesentlichen
symmetrische V-förmige
Einkerbung aufweist, deren Mittellinie x-x' durch die Schnittpunkte der parallelen
y-Linien und parallelen z-Linien verläuft,
wobei die dritte
reflektierende Seitenfläche
(c1) der ersten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit parallel
zu einer der zwei Seitenflächen
(g11) ist, welche die V-förmige Einkerbung
bilden,
wobei die dritte reflektierende Seitenfläche (c2)
der zweiten dreieckig-pyramidenförmigen
Retroreflexionseinheit dieselbe oder parallel zu der anderen (g21)
der zwei Flächen
ist, welche die V-förmige
Einkerbung bilden, und
wobei die dritte reflektierende Seitenfläche (g11)
der vierseitigen Retroreflexionseinheit dieselbe wie eine der zwei
Flächen
ist, welche die V-förmige
Einkerbung bilden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, welche einen Schnittvorgang
eines Retroreflexionselementpaares durch eine herkömmliche
Technologie veranschaulichen.
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2 zeigt
eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht, welche einen Schnittvorgang
eines Retroreflexionselementpaares durch eine herkömmliche
Technologie veranschaulichen.
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3 zeigt
eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines Retroreflexionselementpaares
gemäß einer
herkömmlichen
Technologie.
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4 zeigt
eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines Retroreflexionselementpaares
gemäß einer
herkömmlichen
Technologie.
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5 ist
eine Draufsicht von Retroreflexionselementen gemäß einer herkömmlichen
Technologie.
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6 ist
eine Draufsicht von Retroreflexionselementen gemäß einer herkömmlichen
Technologie.
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7 zeigt
eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines Retroreflexionselementpaares
gemäß einer
herkömmlichen
Technologie.
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8 ist
ein Graph, welcher die Beziehung des Neigungswinkels der optischen
Achse und der Retroreflexionseffizienz zeigt.
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9 zeigt
eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht einer Retroreflexionsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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10 zeigt
eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselements
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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11 zeigt
eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselements
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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12 zeigt
eine Draufsicht und einen Querschnittsansicht eines komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselements
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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13 zeigt
eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselements
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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14 ist
eine Draufsicht einer Retroreflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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15 ist
eine Draufsicht einer Retroreflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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16 ist
eine Draufsicht einer Retroreflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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17 ist
eine Draufsicht einer Retroreflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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18 zeigt
eine Querschnittskonstruktion einer Retroreflexionsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung.
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19 zeigt
eine Querschnittskonstruktion einer Retroreflexionsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung
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Bevor
die vorliegende Erfindung erläutert
wird, werden bekannte Technologien des Stands der Technik erläutert.
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7(A) und 7(B) sind
eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht zur Erläuterung
eines dreieckig-pyramidenförmigen
Cube-Corner-Retroreflexionselements gemäß herkömmlicher Technologie, zum Vergleich
mit einem komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselements
der vorliegenden Erfindung (welches nachstehend einfach als komplexes
Reflexionselement bezeichnet wird).
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7(A) zeigt dreieckig-pyramidenförmige Cube-Corner-Retroreflexionselemente,
welche auf einer gemeinsamen Ebene hervorstehen, wobei ihre Basen
im dichtest gepackten Zustand auf der gemeinsamen Ebene (S-S') als mehrere Elementpaare
angeordnet sind, welche jeweils eine Basislinie (x, x...) gemeinsam haben
und einander ungefähr
symmetrisch auf gleicher Höhe
mit Bezug auf eine Ebene (Lx-Lx')
senkrecht zu einer gemeinsamen Ebene (S-S'), welche die gemeinsamen Basislinien
(x, x...) der mehreren Elemente beinhaltet, gegenüberliegen.
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7(B) zeigt den Querschnitt des Paares von Reflexionselementen
aus der dreieckig-pyramidenförmigen
Reflexionselementgruppe, welche in 7(A) dargestellt
ist. Das Elementpaar besteht aus gekippten dreieckig-pyramidenförmigen Cube-Corner-Retroreflexionselementen,
deren optische Achsen in einander genau entgegengesetzten Richtungen
geneigt sind, wobei die optischen Achsen sich in Richtung der senkrechten
Ebene (Lx-Lx') neigen,
d.h. in solchen Richtungen, dass die jeweiligen Unterschiede zwischen
den jeweiligen Abständen
(P1, P2) von den Schnittpunkten (P1, P2) von ausgehend von Scheitelpunkten
(H1, H2) des Elementpaares in Richtung der Basisebene (S-S') gezogenen Linien
mit der Basisebene (S-S')
zu der Basislinie (x, x...), welche von dem Elementpaar gemeinsam
geteilt wird, und die jeweiligen Abstände (q1, q2) von den Schnittpunkten
(Q1, Q2) der optischen Achsen mit der Basisebene (S-S') zu der Basislinie
(x, x...), welche von dem Elementpaar gemeinsam geteilt wird, d.h.
(q1-p1, q2-p2), positive (+) Werte annehmen. Diese Elementpaare
teilen jeweils gemeinsam eine Basislinie (x) und sind mit um 180° gegeneinander
gedrehten optisch gleichen Formen einander zugewandt.
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Die
zwei dreieckig-pyramidenförmigen
Reflexionselemente weisen eine gleiche Höhe (h1, h2) auf.
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Mit
ansteigender Neigung der optischen Achse des obigen dreieckig-pyramidenförmigen Cube-Corner-Reflexionselements
steigen auch die Flächenverhältnisse
zwischen einer Seitenfläche
(c1) des Elements zu der anderen Seitenfläche (a1, b1). Somit muss ein
Retroreflexionselement, dessen optische Achse übermäßig geneigt ist, eine verringerte
Wahrscheinlichkeit aufweisen, dass eintretendes Licht über eine
Dreiflächenreflexion
retroreflektiert wird, und seine Retroreflexionseffizienz fällt unvermeidlich
ab. Dieses Konzept wird unter Bezugnahme auf 7(A) erläutert. Innerhalb
der in der Figur dargestellten ovalen Abschnitte (F1, F2) kann eintreffendes
Licht effizient retroreflektiert werden, während die übrigen Abschnitte deutlich
weniger zu der Retroreflexion beitragen. Die Relevanz des Neigungswinkels
der optischen Achse für
einen spezifischen Retroreflexionskoeffizienten, wenn der Reflexionskoeffizient
von in einem Eingangswinkel von 5° in
ein Retroreflexionselement mit ungeneigter optischer Achse eintretendem
Licht zu 1 gemacht wird, wie durch die Ray-Tracing-Computer-simulation
des Erfinders bestimmt, ist in 8 dargestellt.
Je stärker
die optische Achse geneigt wird, desto geringer wird der spezifische
Retroreflexionskoeffizient, und es zeigt sich, dass der spezifische
Retroreflexionskoeffizient eines Retroreflexionselements, dessen
optische Achse um 15° geneigt
ist, auf ungefähr
50% desjenigen des Retroreflexionselements mit ungeneigter optischer
Achse abfällt.
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Die
Erfindung wird nachstehend genauer erläutert, wobei öfters auf
die Zeichnungen Bezug genommen wird, wenn dies zweckmäßig ist.
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9(A) und 9(B) zeigen
eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht zur Erläuterung
eines Ausführungsbeispiels
einer Retroreflexionselementvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 10(A) und 10(B) zeigen
ein Paar der komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente, welche
aus der in 9(A) und 9(B) veranschaulichten
Vorrichtung herausgenommen wurden.
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Die
Figuren zeigen eine Retroreflexioinsvorrichtung, bei welcher viele
komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselemente, welche jeweils erste
und zweite dreieckig-pyramidenförmige
Retroreflexionseinheiten und wenigstens zwei Paare von vierseitigen
Retroreflexionseinheiten umfassen, im dichtest gepackten Zustand
angeordnet sind, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,
dass
die drei reflektierenden Seitenflächen (a1, b1, c1 und a2, b2,
c2) von jeweils der ersten und der zweiten dreieckigpyramidenförmigen Retroreflexionseinheit
jeweils wechselseitig senkrechte Cube-Corner-Reflexionsflächen bilden,
die
ersten reflektierenden Seitenflächen
(f11, f12 und f21, 21), die zweiten reflektiven Seitenflächen (e11,
e12 und e21, e22) und die dritten reflektierenden Seitenflächen (g11,
g12 und g21, g22) der zwei vierseitigen Retroreflexionseinheiten
jeweils wechselseitig senkrechte Cube-Corner-Reflexionsflächen bilden,
die erste
reflektierende Seitenfläche
(a1) der ersten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit
auf derselben Ebene mit jeweils den ersten Seitenflächen (f11
und f12) der vierseitigen Retroreflexionseinheiten ist,
die
zweite reflektierende Seitenfläche
(b1) der ersten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit
auf derselben Ebene mit den zweiten Seitenflächen (e11, e12) der vierseitigen
Retroreflexionseinheiten ist,
das komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselement
einen viereckigen Umfang aufweist, welcher durch wechselseitig parallele
y-Linien und wechselseitig parallele z-Linien definiert ist,
das
komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselement eine im Wesentlichen
symmetrische V-förmige
Einkerbung aufweist, deren Mittellinie x-x' durch die Schnittpunkte der parallelen
y-Linien und parallelen
z-Linien verläuft,
die
dritte reflektierende Seitenfläche
(c1) der ersten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit
parallel zu einer (g11) der zwei Seitenflächen ist, welche die V-förmige Einkerbung
bilden,
die dritte reflektierende Seitenfläche (c2) der zweiten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit
parallel zu der anderen (g21) der zwei Flächen ist, welche die V-förmige Einkerbung
bilden, und
die dritte reflektierende Seitenfläche (g11)
der vierseitigen Retroreflexionseinheit dieselbe wie eine der zwei Seiten
ist, welche die V-förmige
Einkerbung bilden.
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Die
dabei ausgebildeten drei Paare von Cube-Corner-Retroreflexionseinheiten,
wobei optische Achsen von jedem Paar im Wesentlichen dieselbe Neigung
(Θ) mit
Bezug auf die gemeinsame Basislinie (x) aufweisen, obwohl sie sich
in der Richtung um 180° voneinander
unterscheiden, bilden das komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselement.
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9(B) und 10(B) zeigen
Querschnitte von jedem Paar der komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
wie in 9(A) und 10(A) dargestellt.
Die Elementpaare sind geneigte komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselemente,
und optische Achsen von jedem das Paar bildenden Element (t11, t12,
t13 bzw. t21, t22, t23) sind in genau entgegengesetzten Richtun gen
geneigt. Wenn die Neigung unter Bezugnahme auf das Element auf der
in der Zeichnung rechten Seite erläutert wird, ist seine optische
Achse um einen Winkel Θ zu
einer Ebene (Lx-Lx')
senkrecht zu der Basisebene (S-S'),
welche die gemeinsamen Basislinien (x, x...) beinhaltet, in einer
solchen Richtung geneigt, dass die Differenz (q11-p11) zwischen
dem Abstand (p11) von einem Schnittpunkt (P11) einer von dem Scheitelpunkt
(H11) des Elements in Richtung der Basisebene (S-S') gezogenen senkrechten
Linie mit der Basisebene zu den Basislinien (x, x...), welche von
dem Elementpaar gemeinsam geteilt werden, und dem Abstand (q11)
von dem Schnittpunkt (q11) der durch den Scheitelpunkt (H11) laufenden
optischen Achse mit der Basisebene zu den Basislinien (x, x...),
welche von dem Elementpaar gemeinsam geteilt werden, einen positiven
(+) Wert annimmt. Bei diesen Elementpaaren sind Höhen der
ersten und zweiten dreieckig-pyramidenförmigen Reflexionseinheiten
mit den in Bezug auf die gemeinsame Basislinie (x) um 180° gedrehten
Formen dieselben, wie es auch die Höhen von jeweils zusammenpassenden vierseitigen
Retroreflexionseinheiten sind.
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Weil
die bei der Erfindung verwendeten komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
mehrere optische Achsen (in 10 t11,
t12, t13 und t21, t22, t23) in einem Paar beinhalten können, kann
eine Verbesserung erreicht werden bezüglich des Nachteils, welcher
insbesondere auftritt, wenn die Neigung der optischen Achse erhöht wird,
dass das Flächenverhältnis von
einer reflektierenden Seitenfläche
(c1) eines Elements zu den anderen reflektierenden Seitenflächen (a1,
b1) wie in 7(A) dargestellt groß wird und
die Reflexionseffizienz des Elements abfällt. Der vierte Satz von V-förmigen Einkerbungen
(w-Linien) kann beispielsweise auf 7(A) Bezug
nehmend andere Abschnitte der Seitenflächen a1 und b1, welche nicht
zur Retroreflexion beitragen, durchqueren, ohne die effektiven Retroreflexionsbereiche
(F1, F2) zu durchlaufen. Dies ermöglicht es, die effektiven Bereiche
der reflektierenden Seitenflächen
des Elements zu erhöhen
und somit den Nachteil eines Abfalls in der Retroreflexionseffizienz
mit ansteigendem Neigungsgrad der optischen Achse, wie in 8 gezeigt,
zu verbessern.
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11(A) und 11(B) veranschaulichen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselements.
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11(A) und 11(B) zeigen
ein komplexes Cube-Corner-Retroreflexionselement
mit einem Paar von dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheiten
und einem Paar von vierseitigen Retroreflexionseinheiten, dadurch
gekennzeichnet,
dass die drei reflektierenden Seitenflächen (a1,
b1, c1 und a2, b2, c2) von jeder des Paars von dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheiten
jeweils wechselseitig senkrechte Cube-Corner-Reflexionsflächen bilden,
die
ersten reflektierenden Seitenflächen
(f11, f21), die zweiten reflektierenden Seitenflächen (e11, e21) und die dritten
reflektierenden Seitenflächen
(g11, g21) des Paares von vierseitigen Retroreflexionseinheiten
wechselseitig senkrechte Cube-Corner-Reflexionsflächen bilden,
die
ersten reflektierenden Seitenflächen
(a1, a2) des Paares von dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheiten
auf derselben Ebene mit den ersten Seitenflächen (f11, f21) der vierseitigen
Retroreflexionseinheiten sind,
die zweiten reflektierenden
Seitenflächen
(b1, b2) der dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheiten auf
derselben Ebene mit den zweiten Seitenflächen (e11, e21) der vierseitigen
Retroreflexionseinheiten sind,
das komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselement
einen viereckigen Umfang aufweist, welcher durch wechselseitig parallele
y-Linien und wechselseitig parallele z-Linien definiert ist,
das
komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselement eine im Wesentlichen
symmetrische V-förmige
Einkerbung aufweist, deren Mittellinie x-x' durch die Schnittpunkte der parallelen
y-Linien und parallelen
z-Linien verläuft,
die
dritte reflektierende Seitenfläche
(c1) der ersten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit
parallel zu einer (g11) der zwei Seitenflächen ist, welche die V-förmige Einkerbung
bilden,
die dritte reflektierende Seitenflächen (c2) der zweiten dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheit
parallel zu der anderen (g21) der zwei Flächen ist, welche die V-förmige Einkerbung bilden, und
jede
der dritten reflektierenden Seitenflächen (g11, g21) des Paares
von vierseitigen Retroreflexionseinheiten jeweils dieselbe ist wie
eine der zwei Seiten, welche die V-förmige Einkerbung bilden. Optische
Achsen (t11, t12, t21, t22) dieses komplexen Reflexionselements
haben einen im Wesentlichen gleichen Neigungsgrad (Θ) mit Bezug
auf die gemeinsame Basislinie (x), obwohl sie sich in der Richtung
um 180° voneinander
unterscheiden.
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11(B) zeigt ein komplexes Reflexionselement,
bei welchem, wenn der Abstand von einem Scheitelpunkt (H) zu einer
durch die x-Liniengruppe bestimmte Sx-Ebene als Hx, der Abstand
zu einer durch die y-Liniengruppe definierten y-Ebene als hy, der
Abstand zu einer durch die z-Liniengruppe definierten Sz-Ebene als
hz und derjenige zu einer durch eine w-Liniengruppe, welche durch eine Basislinie
der vierten reflektierenden Seitenfläche der vierseitigen Retroreflexions einheit
(d11 oder d21) bestimmt ist, definierten Sw-Ebene als hw ausgedrückt wird,
hx gleich hw ist, hy gleich hz ist und das Verhältnis von hx zu hy 1,05 bis
1,5 ist.
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Bei
dem komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselement gemäß der vorliegenden
Erfindung wie in 11(A) und 11(B) veranschaulicht sind die V-förmigen Einkerbungen,
welche die Basislinie (x) und die Basislinie (w) bereitstellen,
tiefer ausgebildet als die anderen Einkerbungen, welche die Basislinien
(y, z) bereitstellen, so dass hz gleich hw ist, hy gleich hz ist
und das Verhältnis
von hx zu hy 1,05 bis 1,5 ist. Im Vergleich mit solchen Elementen,
bei welchen Einkerbungen mit einer identischen Tiefe ausgebildet
sind, können
somit Flächeninhalte
von reflektierenden Seitenflächen
(g11, g21) und von reflektierenden Seitenflächen (c1, c2) vergrößert werden,
um eine Verbesserung der Reflexionseffizienz zu erreichen.
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Solche
Ausführungsbeispiele
mit tieferen Einkerbungen sind insbesondere effektiv, wenn die optischen
Achsen in solchen Richtungen geneigt sind, wenn der Schnittpunkt
einer von dem Scheitelpunkt (H) der vierseitigen Retroreflexionseinheit,
welche eine ihrer Basislinien auf einer x-x'-Linie hat, gezogene senkrechte Linie
mit einer Sx-Ebene wie durch eine x-x'-Liniengruppe
definiert durch P dargestellt ist und der Schnittpunkt der optischen
Achse derselben vierseitigen Retroreflexionseinheit mit der Sx-Ebene
durch Q dargestellt ist, dass die Differenz (q-p) zwischen dem Abstand
(q) von der x-x'-Linie
zu dem Punkt Q und dem Abstand (p) von der x-x'-Linie
zu dem Punkt P einen positiven (+) Wert annimmt (positive Neigung).
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Es
ist bevorzugt, die durch x-Linien oder w-Linien gebildeten V-förmigen Einkerbungen
zu vertiefen, um hx größer als
hy zu machen, so dass das Tiefenverhältnis hx/hy in einen Bereich
von 1,05-1,5, vorzugsweise 1,07-1,4 fallen sollte.
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Bei
solchen Elementen, bei welchen die Differenz (q-p) zwischen dem
Abstand (q) von der x-x'-Linie zu
dem Punkt Q und der Abstand (p) von der x-x'-Linie zu dem Punkt P einen negativen
Wert annimmt, erscheint eine umgekehrte Tendenz gegenüber solchen,
welche positiv geneigte optische Achsen aufweisen, dass Flächeninhalte
der reflektierenden Seitenflächen
(g11, g21) und derjenigen von (c1, c2) übermäßig groß werden im Vergleich zu denjenigen
Elementen mit Einkerbungen gleicher Tiefe. Somit können die
Flächeninhalte
der reflektierenden Seitenflächen
(g11, g21) und reflektierenden Seitenflächen (c1, c2) verringert werden, indem
die V-förmigen
Einkerbungen, welche die Basislinie (x) und/oder Basislinie (w)
bilden, flacher gemacht werden.
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Bei
solchen Fällen
ist es bevorzugt, die V-förmigen
Einkerbungen flacher zu machen, welche durch x-Linien und/oder w-Linien gebildet sind,
um hx kleiner als hy zu machen, so dass das Tiefenverhältnis hx/hy in
den Elementen mit negativ geneigten optischen Achsen in einen Bereich
von 0,67-0,95, vorzugsweise 0,71-0,93 fallen sollte.
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Wenn
allgemein ein Lichtstrahl durch eine kleine Öffnung läuft, divergiert aufgrund eines
Brechungseffekts der Strahl mit einer Intensität, welche umgekehrt proportional
zu dem Flächeninhalt
der Öffnung
ist. Die Divergenz verbessert die Sichtbarkeit von reflektiertem
Licht für
einen Beobachter (Fahrzeugführer),
welcher an einer von der Lichtquelle (Frontlicht) entfernten Stelle
ist (Verbesserung der Beobachtungswinkligkeit).
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Wenn
Obiges beispielsweise unter Bezugnahme auf ein bekanntes dreieckig-pyramdidenförmiges Retroreflexionselement
wie in 7(A) dargestellt erläutert wird,
bezeichnet die Öffnung,
durch welche ein Lichtstrahl läuft,
die Flächen,
welche von jeweils drei reflektierenden Seitenflächen (a1, b1, c1 oder a2, b2,
c2) der dargestellten Dreieckpyramiden umgeben sind (Basen der Elemente
ABC1 und ABC2), deren Fläche
im Verhältnis
zu der Höhe
des Elements variiert. Wenn die Elementhöhe klein ist, nimmt die Öffnungsfläche ab und die
Divergenz des reflektierten Lichts nimmt aufgrund eines vergrößerten Brechungseffekts
zu. Gemäß der Berechnung,
welche auf einer Computersimulation durch ein Ray-Tracing-Verfahren
beruht, wobei die Elementhöhe
50 μm oder
weniger ist, nimmt die Divergenz des divergierenden Lichts schnell
zu. Übermäßig kleine
Elementabmessungen führen
hingegen zu einer übermäßigen Divergenz
des Lichts und führen
zu einer Abnahme der Retroreflexionsintensität in der frontalen Richtung,
aus welcher das Licht eintritt.
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Das
komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselement gemäß der vorliegenden Erfindung
beinhaltet mehrere optische Achsen, welche sich in der Höhe unterscheiden,
und die Cube-Corner-Einheiten,
welche jeweils eine optische Achse aufweisen, haben einen voneinander
verschiedenen Öffnungsbereich.
Dies ermöglicht
es, die Divergenz von reflektiertem Licht durch einen erhöhten Brechungseffekt
zu vergrößern, ohne übermäßig die
Elementhöhe
zu reduzieren, was im Vergleich mit bekannten Elementpaaren, welche
ein Paar von optischen Achsen beinhalten, zu einer Verbesserung
der Beobachtungswinkligkeit führt.
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Wenn
die Höhe
des Reflexionselements (h) weniger als 30 μm ist, wird die Größe des Reflexionselements
zu klein, und aufgrund des Brechungseffekts, welcher durch den Öffnungsbereich
des Reflexionselements bestimmt wird, wird die Divergenz von retroreflektiertem
Licht zu groß,
so dass die Retroreflektivität
reduziert wird. Jedoch ist es unerwünscht, dass irgendeine der
Höhen (h)
der Elemente 400 μm überschreitet, weil
es die Dicke der Folie zu groß macht,
um eine biegsame Folie herzustellen.
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Daher
ist, wenn gemäß der vorliegenden
Erfindung ein aufwickelbares, biegsames folienförmiges Produkt erhalten werden
soll, eine Cube-Corner-Retroreflexionsfolie mit dreieckigpyramidenförmigen Reflexionseinheiten,
bei welchen der Abstand (hx) von der Sx-Ebene, welche durch die
x-Liniengruppe der vielen komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
bestimmt ist, zu dem Scheitelpunkt (H1, H2) von einem der komplexen
Cube-Corner-Retroreflexionselementpaare 30-400 μm, insbesondere 50-200 μm, unter
anderem 60-120 μm
ist, bevorzugt.
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12(A) und 12(B) zeigen
eine Retroreflexionsvorrichtung wie in einem der Ansprüche 1-11
beschrieben, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Unterseiten
von wenigstens einer derjenigen Gruppen von im Wesentlichen symmetrischen
V-förmigen parallelen
Einkerbungen (Vx, Vy, Vz und Vw), welche durch die x-, y-, z- und
w-Liniengruppen definiert sind, welche die dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheiten
oder vierseitigen Retroreflexionseinheiten bilden, durch eine ebene
Fläche
oder eine gekrümmte
Fläche zweiter
Ordnung gebildet sind.
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In 12(B) ist die Basis von wenigstens einer
der Gruppen von im Wesentlichen symmetrischen V-förmigen parallelen
Einkerbungen (Vx und Vw), welche durch die x- und w-Liniengruppen
definiert sind, aus einer ebenen Fläche gebildet, und die Breite
des flachen Abschnitts der V-Form ist δ.
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Die
Form des Kopfes des V kann flach oder eine gekrümmte Fläche zweiter Ordnung sein.
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Bei
einem solchen komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselement ist die
Querschnittsform der V-förmigen
Einkerbung (Vx), welche die einem der zugewandten reflektierenden
Seitenflächen
(g11, g21) bildet, und/oder die Querschnittsform der vierten Gruppe
von V-förmigen
Einkerbungen (Vw), welche die Seitenflächen (a1, b1) ausschneiden,
im Wesentlichen symmetrisch trapezförmig, wobei die Breite (δ) der Unterseite der
Einkerbungen vorzugsweise 3-20 μm
ist. Wo solche Paare von komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen,
welche durch die V-förmigen
Einkerbungen mit den genannten Querschnittsformen aufgebaut sind, verwendet
werden, kann ein solcher Nachteil verbessert werden, welcher auftritt,
wenn der Neigungswinkel von optischen Achsen groß ist, d.h, die Bodenwinkel
der V-förmigen
Einkerbungen (Vx und Vw) zu klein werden und eine unzulängliche
Festigkeit des Schneidwerkzeugs oder eine Schwierigkeit beim Ablösen des
geformten Harzprodukts von der invertierten Form, welche die genannte
Form aufweist, herbeiführt.
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Wenn
der Schnittpunkt einer senkrechten Linie, welche gezogen wird von
dem Scheitelpunkt (H) der vierseitigen Retroreflexionseinheit, welche
eine ihrer Basislinien auf der x-x'-Linie eines komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselements
der vorliegenden Erfindung hat, mit der durch die x-x'-Liniengruppe bestimmten Sx-Linie
zu P gemacht wird, und der Schnittpunkt der optischen Achse der
vierseitigen Retroreflexionseinheit mit der Sx-Ebene zu Q gemacht
wird, ist die optische Achse in einem solchen Ausmaß geneigt,
dass der Abstand (q) zwischen der x-x'-Linie und dem Punkt Q und der Abstand
(p) zwischen der x-x'-Linie
und dem Punkt P nicht gleich sind. Da die reflektierenden Seitenflächen (a1,
a2) der dreieckigpyramidenförmigen
Retroreflexionseinheiten auf derselben Ebene mit den Seitenflächen (f11,
f21) angeordnet sind und die reflektierenden Seitenflächen (c1,
c2) parallel zu den Flächen
(g11, g21) sind, welche jeweils die V-förmige Einkerbung bilden, sind
die Neigungswinkel der optischen Achsen des Paares von dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionselementen
dieselben.
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Wenn
der Schnittpunkt einer senkrechten Linie, welche gezogen wird von
einem Scheitelpunkt (H) von einer der vierseitigen Retroreflexionseinheiten,
welche eine ihrer Basislinien auf einer x-x'-Linie hat, mit der Sx-Ebene, welche
durch die x-x'-Liniengruppe bestimmt
ist, zu P gemacht wird, und der Schnittpunkt der optischen Achse
der vierseitigen Retroreflexionseinheit mit der Sx-Ebene zu Q gemacht
wird, sind vorzugsweise die optischen Achsen in der Richtung geneigt,
bei welcher die Differenz zwischen dem Abstand (q) von der x-x'-Linie zu dem Punkt Q und der Abstand
(p) von der x-x'-Linie
zu dem Punkt P, d.h. (q-p), einen positiven (+) Wert annimmt.
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Wenn
der Schnittpunkt einer senkrechten Linie, welche gezogen wird von
einem Scheitelpunkt (H) von einer der vierseitigen Retroreflexionseinheiten,
welche eine Basislinie auf der x-x'-Linie hat, mit der
durch die x-x'-Liniengruppe
bestimmten Sx-Ebene zu P gemacht wird, und der Schnittpunkt der
optischen Achse der vierseitigen Retroreflexionseinheit mit der Sx-Ebene
zu Q gemacht wird, sind insbesondere die optischen Achsen um 0,5-30°, vorzugsweise
5-20°, in
der Richtung geneigt, bei welcher die Differenz zwischen dem Abstand (q)
von der x-x'-Linie
zu dem Punkt Q und der Abstand (p) von der x-x'-Linie
zu dem Punkt P, d.h. (q-p), einen positiven (+) Wert annimmt.
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Im
Hinblick auf eine Verbesserung der Beobachtungswinkligkeit wird
wenigstens einer der zwei Seitenflächen von wenigstens einer Gruppe
der Gruppen von im Wesentlichen symmetrischen V-förmigen
parallelen Einkerbungen (Vx, Vy, Vz und Vw), welche durch die x-,
y-, z- und w-Liniengruppen von dreieckigpyramidenförmigen Retroreflexionseinheiten
oder (einer) vierseitigen Retroreflexionseinheit(en) bestimmt sind,
eine Abweichung verliehen, so dass die vertikalen Prismenwinkel
der dreieckig-pyramidenförmigen
Retroreflexionseinheiten oder der vierseitigen Retroreflexionseinheit(en),
welche durch die V-förmigen parallelen
Einkerbungen gebildet sind, mit einer Abweichung von ±(0,001-0,1)° von 90° versehen
sind.
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Darüber hinaus
ist es im Hinblick auf ein Verleihen einer gleichförmigen Beobachtungswinkligkeit
am vorteilhaftesten, dass wenigstens eine Gruppe von V-förmigen parallelen
Einkerbungen (Vx, Vy, Vz und Vw), welche durch die x-, y-, z- und
w-Liniengruppen der dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheiten oder
vierseitigen Retroreflexionseinheit(en) bestimmt sind, derart Abweichungen
verliehen werden, dass die vertikalen Winkel der Cube-Corner-Reflexionselemente,
welche durch die Gruppe von V-förmigen
parallelen Einkerbungen gebildet werden, in einem Muster einer Wiederholung
von wenigstens zwei unterschiedlichen Sätzen von Abweichungen Abweichungen
von ± 0,001-0,1)° von 90° zeigen.
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Als
ein Mittel zur Herbeiführung
der Abweichung der vertikalen Winkel wird in dem Fall eines Schneidens
der Einkerbungsgruppen in vier Richtungen (x, y, z und w), um die
komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente auszubilden, eine
Abweichung eines Winkels der V-förmigen
Einkerbungen in wenigstens einer Richtung exakt und symmetrisch
ausgehend von dem Winkel herbeigeführt, um dem vertikalen Prismenwinkel 90° zu verleihen.
Diese Maßnahme
zum Verleihen der Abweichung kann bewerkstelligt werden, indem ein zweiseitig
symmetrisches Schneidwerkzeug verwendet wird.
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Als
eine weitere Maßnahme,
dem vertikalen Winkel eine Abweichung zu verleihen, kann in dem
Fall eines Schneidens der V-förmigen Einkerbungen
in drei Richtungen (x, y, z und w), welche die komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
bilden, die V-förmigen
Einkerbungen in wenigstens einer Richtung in einem Winkel geschnitten
werden, welcher exakt und zweiseitig asymmetrisch von dem Winkel
abweicht, um dem vertikalen Prismenwinkel 90° zu verleihen. Diese Maßnahme,
die Abweichung zu verleihen, kann bewerkstelligt werden, indem ein
zweiseitig asymmetrisches Schneidwerkzeug verwendet wird oder indem
ein zweiseitig symmetrisches Schneidwerkzeug zur Zeit des Schneidens
leicht gekippt wird.
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Bei
der Gruppe von V-förmigen
parallelen Einkerbungen (Vw), welche bezüglich der w-Linien symmetrisch
ausgebildet ist, ist die Fläche,
welche einen rechten Winkel mit dem vertikalen Prismenwinkel bildet,
nur eine der Seitenflächen
oder Seitenwände
der V-förmigen
Einkerbung (mit Bezug auf 10, g12,
c1 und g22, c2). Daher ist die Querschnittskonfiguration der V-förmigen Einkerbung
nicht notwendig symmetrisch, sondern die andere Seitenwand, welche
nicht zur Retroreflexion beiträgt
(d12, d11 und d21, d22), kann einen optionalen Win kel aufweisen.
Benachbarte komplexe Retroreflexionselemente nehmen hingegen zweiseitig
umgekehrte Konfigurationen ein und können keine Cube-Corner-Reflexionsflächen ausbilden.
Daher sind die V-förmigen
Einkerbungen vorzugsweise im Wesentlichen symmetrisch.
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Wo
solche Retroreflexionselemente mit abweichenden vertikalen Winkeln
verwendet werden, kehrt dadurch retroreflektiertes Licht nicht zurück zur Lichtquelle,
sondern wird zu einer leicht davon beabstandeten Position retroreflektiert.
Somit kann beispielsweise das Licht effektiv auf einen Fahrzeugführer (Beobachter) gerichtet
werden, welcher an einer von den Frontlichtern des Fahrzeugs beabstandeten
Position ist, und die Beobachtungswinkligkeit wird verbessert. Insbesondere
wenn V-förmige
Einkerbungen mit einem Muster einer Wiederholung von wenigstens
zwei Sätzen
von Abweichungen ausgebildet sind, um vertikale Winkel von Retroreflexionselementen
abweichen zu lassen, sind die Retroreflexionselemente mit verschiedenartigen
Abweichungen in ihren vertikalen Winkeln versehen, um vorteilhaft
eine gleichförmige
Beobachtungswinkligkeit bereitzustellen.
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13(A) und 13(B) zeigen
ein komplexes Cube-Corner-Retroreflexionselement, welches ein Paar von
dreieckig-pyramidenförmigen
Retroreflexionseinheiten und drei vierseitige Retroreflexionseinheiten
umfasst, deren Basen durch Basislinien in vier Richtungen definiert
sind, bei welchen das Paar von dreieckig-pyramidenförmigen Retroreflexionseinheiten
unterschiedliche Größen aufweist
und an beabstandeten Positionen angeordnet ist und die drei reflektierenden
Seitenflächen
(e, f, g) von jeder der vierseitigen Retroreflexionseinheiten wechselseitig
senkrecht sind, um Kubusecken (Cube-Corners) auszubilden, wo sie
sich treffen, wobei die vierseitigen Ein heften zwischen dem Paar
von dreieckig-pyramidenförmigen
Retroreflexionseinheiten angeordnet sind, wobei zwei auf der rechten
Seite und eine auf der linke Seite sind.
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14 zeigt
eine Draufsicht einer Retroreflexionsvorrichtung, bei welcher eine
große
Anzahl der komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
wie in 13 dargestellt im dichtest gepackten
Zustand angeordnet sind. 14 zeigt
ein wiederholtes Muster zur Ausbildung einer x-Liniengruppe und
einer w-Liniengruppe, bei welchen eine w-Linie zwischen zwei parallelen
x-Linien ausgebildet ist und zwischen den nächsten zwei parallelen x-Linien
zwei w-Linien ausgebildet sind.
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15 zeigt
eine Draufsicht einer Retroreflexionsvorrichtung, bei welcher der
Winkel, welcher gebildet ist zwischen den x-Linien der Vorrichtung
wie oben dargestellt und einer Außenkante eines aus der Retroreflexionsvorrichtung
gebildeten Produkts, 5-85°,
vorzugsweise 30-60° ist.
Die Außenkante
des Produkts wie hierin verwendet bedeutet, wenn das Produkt eine
dünne folienförmige Retroreflexionsfolie
ist, die longitudinale Kante einer aufgewickelten Rolle oder, wenn
das Produkt ein Artikel ist wie ein dickwandiger Reflektor, kann die
Kante in der horizontalen Richtung die Außenkante sein, oder wenn das
Produkt eine kreisförmige
Form hat, kann die Standardkante die Tangentenlinie in der horizontalen
Richtung sein.
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Bei
einer solchen Retroreflexionsvorrichtung, bei welcher der Winkel,
welcher gebildet ist zwischen x-Linien der Retroreflexionsvorrichtung
und der Außenkante
des aus der Retroreflexionsvorrichtung gebildeten Produkts, 5-85°, vorzugsweise
30-60° ist,
kann die Eintrittswinkligkeit weiter verbessert werden.
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16 zeigt
eine Draufsicht eines Beispiels einer Retroreflexionsvorrichtung,
welche eine erste Zone (erste Zonen) und eine zweite Zone (zweite
Zonen) aufweist, wobei der Winkel, welcher zwischen einer beliebigen
x1-Linie der ersten Zone und einer x2-Linie in der zweiten Zone
ausgebildet ist, im Bereich von 5-175°, vorzugsweise 80-100° liegt. Die
zwei Zonen sind auf solche Weise kombiniert, dass der Winkel, welcher
von einer x1-Linie der ersten Zone und der Außenkante gebildet ist, 0° ist und
der Winkel, welcher durch eine x2-Linie der zweiten Zone und die Außenkante
gebildet ist, 90° ist,
welche in einem sich wiederholenden Muster angeordnet sind.
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17 zeigt
eine Draufsicht eines Beispiels einer Retroreflexionsvorrichtung,
bei welcher eine erste Zone und eine zweite Zone in einem wiederholten
Muster derart kombiniert sind, dass der Winkel [η1] der ersten Zone, welcher
mit der Außenkante
gebildet ist, 135° ist
und der Winkel [η2]
der zweiten Zone mit der Außenkante
45° ist.
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Eine
solche Retroreflexionsvorrichtung, welche eine erste Zone (erste
Zonen) und eine zweite Zone (zweite Zonen) aufweist, wobei eine
x1-Linie der ersten Zone und eine x2-Linie der zweiten Zone einen
Winkel von 5-175°,
vorzugsweise 80-100° bilden,
kann die Eintrittswinkligkeit in horizontalen und vertikalen Richtungen
und Richtungen dazwischen vereinheitlichen, indem die Zonen kombiniert
werden.
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Darüber hinaus
kann die Retroreflexionsvorrichtung drei oder mehr Zonen aufweisen,
in welchen x-Linien von jeder Zone ausgewählt sind, so dass sie geteilte
Winkel mit der Außenkante
bilden, so dass die Winkel in allen Richtungen einheitlich werden.
Indem die Zonen auf solche Weise kombiniert werden, kann die Eintrittswinkligkeit
in der horizontalen Richtung und senkrechten Richtung und Richtungen
dazwischen noch weiter vereinheitlicht werden.
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Die
günstigste
Retroreflexionsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Retroreflexionsvorrichtung, bei welcher viele
komplexe Cube-Corner-Retroreflexionselemente, welche jeweils erste
und zweite dreieckig-pyramidenförmige
Retroreflexionseinheiten und wenigstens ein Paar von vierseitigen
Retroreflexionseinheiten umfassen, im dichtest gepackten Zustand
angeordnet sind,
wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet
ist, dass alle von den vierseitigen Retroreflexionseinheiten eine identische
Form aufweisen und bei Rotation um 180° gegeneinander wechselseitig
rotationssymmetrische Paare bilden, wobei die komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
rotationssymmetrische Formen aufweisen,
wenn der Schnittpunkt
einer senkrechten Linie, welche gezogen ist von dem Scheitelpunkt
(H) der vierseitigen Retroreflexionseinheit, welche eine Basislinie
auf der x-x'-Linie
hat, mit einer Sx-Ebene, welche durch eine x-x'-Liniengruppe bestimmt ist, zu P gemacht
wird und der Schnittpunkt der optischen Achse der vierseitigen Retroreflexionseinheit
mit der Sx-Ebene zu Q gemacht wird, die optische Achse um 5-20° in einer
solchen Richtung geneigt ist, dass die Differenz zwischen dem Abstand
(q) von der x-x'-Linie
zu dem Punkt Q und dem Abstand (p) von der x-x'-Linie zu dem Punkt P, d.h. (q-p), einen positiven
(+) Wert annimmt,
bei der vierseitigen Retroreflexionseinheit,
welche eine ihrer Basislinien auf der x-x'-Linie hat, hx gleich hw ist, hy gleich
hz ist und das Verhältnis
von hx zu hy 1,05-1,5 ist, und
unter den Gruppen von im Wesentlichen
symmetrischen V-förmigen parallelen
Einkerbungen (Vx, Vy, Vz und Vw), welche durch x-, y-, z- und w-Liniengruppen
bestimmt sind, welche die dreieckigen Retroreflexionseinheiten oder
die vierseitigen Retroreflexionseinheiten bilden, wenigstens eine
Einkerbungsgruppe flache oder in zweiter Ordnung gekrümmte Unterseiten
aufweist.
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Im
Allgemeinen können
diese komplexen Cube-Corner-Retroreflexionsfolien und -Retroreflexionsartikel
der vorliegenden Erfindung mit Cube-Corner-Pressformen hergestellt
werden, z.B. einem Metallband, auf welchem ein umgekehrtes weibliches
Muster von komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen, welche wie
im Vorangegangenen beschrieben im dichtest gepackten Zustand angeordnet
sind, eingeschrieben ist. Indem eine geeignete biegsame Harzfolie,
welche sich durch optische Transparenz und Gleichförmigkeit
auszeichnet, wie später
beschrieben heiß gegen
eine solche Pressform gepresst wird, wird das auf der Form eingeschriebene
Muster in umgekehrter Form auf das Harz übertragen, um ein gewünschtes
Produkt bereitzustellen.
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Ein
repräsentatives
Verfahren zur Herstellung der obigen Cube-Corner-Pressform ist detailliert
beispielsweise im zuvor genannten US-Patent 3,712,706 von Stamm
beschrieben. Ein zu diesem Verfahren analoges Verfahren kann auch
bei dieser Erfindung eingesetzt werden.
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Eine
spezielle Erläuterung
wird unter Bezugnahme auf die in 9(A) bis 13(B) dargestellten komplexen Cube-Corner-Elemente gegeben.
Auf einem Substrat mit einer flachen Grundfläche werden Gruppen von V-förmigen parallelen
Einkerbungen in zwei Richtungen (z.B. in den Richtungen von y-Linien
und z-Linien in 9(A)), wobei die Einkerbungsgruppen
eine identische Tiefe (hy oder hz) und im Wesentlichen symmetrische
Querschnittsform aufweisen, wobei der Wiederholungsabstand in jeder
Richtung, die Einkerbungstiefe (z.B. h in 9(B)),
und der wechselseitige Kreuzungswinkel der Einkerbungen gemäß der Konfiguration
von gewünschten
dreieckig-pyramidenförmigen
Reflexionselementen bestimmt ist, mit einem superhartem Schneidwerkzeug
(z.B. einem Werkzeug mit Diamantspitze oder einem aus Wolframkarbid
hergestelltem Werkzeug), welches einen Spitzenwinkel von ungefähr 47-86° aufweist,
eingeschnitten.
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Dann
wird eine weitere Gruppe von parallelen V-förmigen Einkerbungen, welche
eine gleiche Tiefe hx und einen im Wesentlichen symmetrischen Querschnitt
aufweisen, so in der dritten Richtung (x-Richtung) eingeschnitten,
dass sie die Kreuzungen (A, B, C1, C2) der zuvor ausgebildeten V-förmigen Einkerbungen
in y-Richtung und z-Richtung durchlaufen, wobei ein ähnliches
superhartes Schneidwerkzeug mit einem Spitzenwinkel von ungefähr 30-110° verwendet
wird. Darüber
hinaus wird mit einem superharten Schneidwerkzeug, welches einen
Spitzenwinkel ähnlich
zu demjenigen des zum Schneiden der V-förmigen Einkerbungen in x-Richtung
verwendeten Werkzeugs aufweist, die vierte Gruppe von V-förmigen Einkerbungen
(w-Richtung) mit einer Tiefe (hw) parallel mit den V-förmigen Einkerbungen
in x-Richtung mit einem solchen Wiederholungsabstand eingeschnitten,
dass jeder Abstand zwischen zwei beliebigen x-Einkerbungen in eine ganze Zahl von mehreren
Teilen geteilt wird. Bei der vorliegenden Erfindung können Tiefen
der Einkerbungen in x- und w-Richtung (hx, hw) dieselben wie diejenigen
der Einkerbungen in y- und z-Richtung (hy oder hz) sein oder können tiefer
oder flacher gemacht werden.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wenn ein aufrollbares biegsames folienförmiges Produkt
beabsichtigt ist, werden die V-förmigen
Einkerbungen in x-Richtung so eingeschnitten, dass der Abstand (h)
zwischen der Ebene (Sx, Sx'),
welche die vielen Basislinien (x, x...) der vielen komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
enthält,
welche auf der gemeinsamen Basis (Sx-Sx') hervorstehen, und Scheitelpunkten
(H1, H2) der Paare von komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen 30-400 μm, insbesondere
50-200 μm,
unter anderem 60-120 μm
ist. Die Tiefe der V-förmigen
Einkerbungen in y- und z-Richtung kann dieselbe sein wie diejenige
der V-förmigen
Einkerbungen in x-Richtung oder kann flacher gemacht werden, um
das Tiefenverhältnis
hx/hy oder hx/hz in einen Bereich von 1,05-1,5, vorzugsweise 1,07-1,4
fallen zu lassen. Die Tiefe der V-förmigen Einkerbungen in w-Richtung
kann die gleiche sein wie oder unterschiedlich sein von derjenigen
der Einkerbungen in x-Richtung.
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Als
das zur Herstellung der mikroprismatischen Masterform geeignete
Substrat sind metallische Materialien mit einer Vickers-Härte wie
durch JIS Z 2244 definiert von wenigstens 300, insbesondere wenigstens 380
bevorzugt, wobei spezielle Beispiele amorphes Kupfer, elektrodeponiertes
Nickel und Aluminium und als Legierungsmaterialien eine Kupfer-Zink-Legierung (Messing),
eine Kuper-Zinn-Zink-Legierung, eine Nickel-Kobalt-Legierung, eine
Nickel-Zink-Legierung und eine Aluminium-Legierung beinhalten.
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Als
das Substrat können
auch synthetische Harze verwendet werden, welche vorzugsweise diejenigen sind,
welche einen Glasübergangspunkt
von wenigstens 150°C,
insbesondere wenigstens 200°C,
und eine Rockwell-Härte
(JIS Z 2245) von wenigs tens 70, insbesondere wenigstens 75 aufweisen,
um einen solchen Nachteil zu vermeiden, dass ein Harz während des
Schneidvorgangs aufweicht, so dass ein Schneiden mit hoher Präzision schwierig
gemacht wird. Spezielle Beispiele von verwendbaren Harzen beinhalten
Polyethylenterephtalat-Harze, Polybutylenphthalat-Harze, Polycarbonat-Harze,
Polymethylmethacrylat-Harze, Polyimid-Harze, Polyarylat-Harze, Polyethersulfon-Harze,
Polyetherimid-Harze und Zellulosetriacetat-Harze.
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Eine
so erhaltene mikroprismatische Masterform wird einer Elektroformungsprozessierung
unterzogen, um eine Metallbeschichtung auf ihrer Oberfläche auszubilden.
Bei Entfernen der Metallbeschichtung von der Masterformoberfläche wird
eine metallische Pressform zur Verwendung beim Formen einer komplexen
Cube-Corner-Retroreflexionsfolie oder -vorrichtung der vorliegenden
Erfindung bereitgestellt.
-
Allgemein
wird die Elektroformung beispielsweise in einer wässrigen
Lösung
von 60 Gew.-% Nickelsulfamat unter solchen Bedingungen wie ungefähr 40°C und 10
A/dm2 elektrischer Strom durchgeführt. Als
die Ausbildungsrate der elektrogeformten Schicht ist beispielsweise
eine geeignet, welche nicht schneller als ungefähr 0,02 mm/h ist, um eine gleichförmige elektrogeformte
Schicht bereitzustellen. Bei einer Ausbildungsrate, welche größer als
diese ist, besteht eine Neigung, dass Probleme wie zum Beispiel
ein Mangel an Oberflächenglätte oder
eine Ausbildung von fehlerhaften Teilen in der elektrogeformten
Schicht verursacht werden.
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Die
erste Generation von elektrogeformter Pressform, welche aus der
prismatischen Masterform hergestellt wird, kann wiederholt als eine
elektrogeformte Masterpressform zur Herstel lung der elektrogeformten Pressformen
der zweiten Generation verwendet werden. Daher können mehrere elektrogeformte
Pressformen aus einer prismatischen Masterform hergestellt werden.
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Somit
hergestellte Mehrzahlen von elektrogeformten Pressformen sind präzise geschnitten
und können
zu einer endgültigen
Pressformgröße zur Formung
von mikroprismatischen Folien aus synthetischem Harz zusammengefügt und verbunden
werden. Als ein Mittel zur Verbindung können geschnittene Endflächen einfach
gegeneinander gedrückt
werden, oder die benachbarten Teile einer Gruppe können durch
solche Maßnahmen
wie Elektronenstrahlschweißen,
YAG-Laserschweißen,
Kohlendioxidgaslaserschweißen
und dergleichen verschweißt
werden.
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Die
zusammengefügte
elektrogeformte Pressform wird zur Formung von synthetischem Harz
als Pressform für
synthetisches Harz verwendet. Als das Mittel zur Formung von synthetischem
Harz kann Kompressionsformung oder Spritzformung verwendet werden.
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Eine
Kompressionsformung umfasst beispielsweise ein Einsetzen einer dünnwandigen
elektrogeformten Form aus Nickel, welche wie oben hergestellt ist,
einer Folie aus synthetischem Harz mit einer vorgeschriebenen Dicke
und einer Silikonkautschukschicht von ungefähr 5 mm Dicke als Dämpfungsmaterial
in eine Kompressionsformungspresse, welche auf eine vorgeschriebene
Temperatur aufgewärmt
wurde, Vorheizen der eingesetzten Materialien unter einem Druck
von 10-20% von demjenigen des vorgeschriebenen Formungsdrucks für 30 Sekunden
und Aufwärmen
und Unterdrucksetzen der Materialien unter solchen Bedingungen wie ungefähr 180-250°C und 10-30
kg/cm2 für
ungefähr
2 Minuten. Danach wird die Presse auf Raumtemperatur abgekühlt, während der
unter Druck gesetzte Zustand beibehalten wird, und dann wird der
Druck abgelassen, um ein prismatisches geformtes Produkt bereitzustellen.
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Die
Spritzformung kann unter Verwendung einer dickwandigen elektrogeformten
Form aus Nickel, welche durch das oben beschriebene Verfahren ausgebildet
wurde, als eine Spritzformungsform gemäß der anerkannten Praxis und
einer gewöhnlich
verwendete Spritzformungsmaschine ausgeführt werden. In diesem Fall
kann ein Spritzformungsverfahren, bei welchem eine bewegliche Form
und eine feste Form unter Druck gehalten werden, während geschmolzenes
Harz in die Formen gegossen wird, oder ein Spritzkompressionsverfahren,
bei welchem die bewegliche Form und feste Form nicht mit einem Druck
versehen werden und das geschmolzene Harz durch eine kleinere Öffnung eingegossen
wird und danach das System unter Druck gesetzt wird, eingesetzt
werden. Diese Verfahren sind insbesondere geeignet, um dickwandige
Produkte, z.B. eine Gehsteigmarkierung, herzustellen.
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Darüber hinaus
können
ungefähr
0,5 mm dicke dünnwandige
elektrogeformte Formen, welche durch das vorige Verfahren hergestellt
sind, durch das zuvor genannte Schweißverfahren verbunden werden,
um eine Endlosbandform auszubilden, welche auf einem Paar aus einer
Heizrolle und einer Kühlungsrolle
angebracht wird und rotiert wird. Auf die Bandform auf der Heizrolle
wird geschmolzenes synthetisches Harz in Folienform zugeführt, mit
wenigstens einer Silikonrolle druckgeformt, auf der Kühlungsrolle
auf eine Temperatur abgekühlt,
welche nicht höher
ist als der Glasübergangspunkt,
und von der Bandform abgezogen. Auf diese Weise kann ein durchgängiges folienförmiges Produkt
erhalten werden.
-
Nun
soll ein Ausführungsbeispiel
einer Struktur einer bevorzugten Cube-Corner-Retroreflexionsfolie und
-Retroreflexionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung erläutert werden,
wobei auf ihre in 18 dargestellte Querschnittsansicht
Bezug genommen wird.
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In 18 ist
die Ziffer 4 eine Reflexionselementschicht, in welcher
die komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente (R1, R2) der vorliegenden
Erfindung im dichtest gepackten Zustand angeordnet sind; 3 ist
eine Halteschicht, welche die Reflexionselemente hält; und
der Pfeil 11 zeigt die Richtung von einfallendem Licht.
Normalerweise bilden die Reflexionselementschicht (4) und
die Halteschicht (3) einen integralen Körper (5), jedoch können sie
ein Laminat aus zwei unterschiedlichen Schichten sein. Abhängig von
der beabsichtigten Verwendung einer Retroreflexionsfolie oder eines
Retroreflexionsartikels der vorliegenden Erfindung und der Umstände, unter
welchen sie verwendet werden, können
eine Oberflächenschutzschicht
(1), eine Aufdruckschicht (2), um einem Betrachter
Informationen zu übermitteln
oder der Folie eine Farbe zu verleihen, eine Bindeschicht (7),
um eine luftdicht versiegelte Struktur bereitzustellen, um ein Eindringen
von Wasser zu der Rückseite
der Reflexionselementschicht zu verhindern, eine Stützschicht
(8), um die Bindeschicht (7) zu stützen; und
eine Haftschicht (9) mit einer Abziehschicht (10),
um die Retroreflexionsfolie oder den Retroreflexionsartikel an einer
weiteren Struktur anzuheften, vorgesehen sein.
-
Die
Aufdruckschicht (2) kann normalerweise zwischen der Oberflächenschutzschicht
(1) und der Halteschicht (3) oder auf der Oberflächenschutzschicht
(1) oder der Reflexionsfläche der Reflexionselementschicht
(4) durch solch gewöhnliche
Maß nahmen
wie Tiefdruck, Siebdruck oder Tintenstrahldruck angebracht sein.
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Obwohl
das Material zur Herstellung der Reflexionselementschicht (4)
und Halteschicht (3) nicht kritisch ist, solange es der
Biegsamkeit genügt,
was eine der durch die vorliegende Erfindung zu erfüllenden
Aufgaben ist, ist eines mit optischer Transparenz und Homogenität bevorzugt.
Beispiele für
das für
die Erfindung verwendbare Material beinhalten Polycarbonat-Harz,
Vinylchlorid-Harz, (Meth)Acryl-Harz, Epoxy-Harz, Polystyrol-Harz, Polyester-Harz,
fluorhaltiges Harz, Polyolefin-Harz, wie zum Beispiel Polyethylenharz
oder Polypropylen-Harz, Zellulose-Harz und Polyurethan-Harz. Darüber hinaus
können
im Hinblick auf eine Verbesserung der Wetterfestigkeit ein Ultraviolett-Absorber,
Photostabilisator, Antioxidationsmittel und dergleichen entweder
einzeln oder in Kombination verwendet werden. Ein beliebiges/beliebiger
von verschiedenen organischen Pigmenten, anorganischen Pigmenten,
fluoreszierenden Pigmenten, Farbstoffen, fluoreszierenden Farbstoffen
als Farbmittel können
ebenfalls enthalten sein.
-
Für die Oberflächenschutzschicht
(1) kann dasselbe Harz wie für die Retroreflexionselementschicht (4)
verwendet werden, welches mit einem Ultraviolett-Absorber, Photostabilisator,
Antioxidationsmittel und dergleichen verbunden sein kann, welche
entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden können. Darüber hinaus
können
außerdem
verschiedenartige organische Pigmente, anorganische Pigmente, fluoreszierende
Pigmente, Farbstoffe, fluoreszierende Farbstoffe und dergleichen
als Farbmittel eingefügt
werden.
-
Es
ist eine allgemeine Praxis bei der Reflexionselementschicht (4)
der vorliegenden Erfindung, eine Luftschicht (6) hinter
den komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen vorzusehen, um
den die Bedingungen für
eine totale interne Reflexion erfüllenden kritischen Winkel zu
vergrößern. Um
solche Probleme unter Verwendungsbedingungen wie eine Abnahme des
kritischen Winkels, Korrosion der Metallschicht oder dergleichen
aufgrund von eindringender Feuchtigkeit zu vermeiden, sind die Reflexionselementschicht
(4) und die Stützschicht
(8) durch eine Bindeschicht (7) luftdicht versiegelt.
-
Als
Mittel für
diese luftdichte Versiegelung können
diejenigen verwendet werden, welche in den US-Patenten 3,190,178
und 4,025,159 und dem JP-Gebrauchsmuster Showa 50 (1975)-28669A
beschrieben sind. Als das Harz zur Verwendung für die Bindeschicht (7)
können
(Meth)Acryl-Harz, Polyester-Harz, Alkyd-Harz, Epoxy-Harz und dergleichen genannt
werden, und als das Verbindungsmittel kann ein bekanntes Verbindungsverfahren
für wärmeschmelzende
Harze, ein Verbindungsverfahren für wärmefestigende Harze, ein Verbindungsverfahren
für ultraviolettaushärtbare Harze,
ein Verbindungsverfahren für
durch Elektronenstrahl aushärtbare
Harze und dergleichen geeignet angepasst werden.
-
Die
bei der vorliegenden Erfindung verwendete Bindeschicht (7)
kann über
die gesamte Oberfläche der
Stützschicht
(8) aufgebracht werden oder kann selektiv an dem Verbindungsabschnitt/den
Verbindungsabschnitten mit der Retroreflexionselementschicht durch
solche Mittel wie ein Druckverfahren bereitsgestellt werden.
-
Beispiele
für das
Material zum Aufbau der Stützschicht
(8) beinhalten Harze zur Herstellung der Retroreflexionselementschicht,
Folienbildungsharze im Allgemeinen, Fasern, Gewebe, Metallfolie
oder -blech, wie zum Beispiel Edelstahl oder Alu minium, welche entweder
einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
-
Die
Haftschicht (9), welche zum Anheften der Retroreflexionsfolie
oder des Retroreflexionsartikels der vorliegenden Erfindung an eine
Metallplatte, ein Holzbrett, eine Glasscheibe, eine Kunststoffscheibe
oder dergleichen verwendet wird, und die Abziehschicht (10)
für den
Klebstoff können
geeignet aus bekannten Materialien ausgewählt werden. Der Klebstoff kann
geeignet unter druckempfindlichen Klebstoffen, wärmeempfindlichen Klebstoffen,
quervernetzbaren Klebstoffen und dergleichen ausgewählt werden.
Beispiele für
einen druckempfindlichen Klebstoff beinhalten Polyacrylat-Klebsubstanzen,
welcher erhalten werden, indem Acrylsäureester, wie zum Beispiel
Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Isooctylacrylat, Nonylacrylat
und dergleichen mit Acrylsäure,
Vinylacetat und dergleichen copolymerisiert werden, Silikonharz-Klebsubstanzen
und Kautschuk-Klebsubstanzen. Als wärmeempfindliche Klebstoffe
können
Acryl-, Polyester- oder Epoxy-Harze verwendet werden.
-
Es
wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer bevorzugten Struktur der Cube-Corner-Retroreflexionsfolie
oder des Retroreflexionsartikels der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf 19 erläutert, welche eine Querschnittsansicht
des Ausführungsbeispiels
ist.
-
In 19 ist
eine metallische spiegelnde Reflexionsschicht (12) auf
den Oberflächen
der Elemente in der Reflexionselementschicht (4) vorgesehen,
und eine Haftschicht und eine Abziehschicht sind auf und in direktem
Kontakt mit der spiegelnden Reflexionsschicht (12) laminiert.
Die Cube-Corner-Retroreflexionsfolie oder
der Retroreflexionsartikel dieses Ausführungsbeispiels erfordern keine
Luftschicht, weil sie basierend auf dem Prinzip einer Spiegelreflexion
reflektieren, und erfordern somit keine Bindeschicht oder Stützschicht.
Die metallische spiegelnde Reflexionsschicht (12), welche
auf den Elementoberflächen
in der Reflexionselementschicht (4) der vorliegenden Erfindung
angebracht ist, kann den gesamten Bereich der Elementoberflächen bedecken
oder ihn nur teilweise bedecken.
-
Die
spiegelnde Reflexionsschicht (12), welche aus einem Metall,
wie zum Beispiel Aluminium, Kupfer, Silber, Nickel oder dergleichen
gebildet ist, kann auf den Elementen in der Reflexionselemenschicht
(4) der komplexen Cube-Corner-Retroreflexionsfolie oder
der Retroreflexionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung durch
solche Maßnahmen
wie Vakuumdampfabscheidung, chemische Plattierung oder Sputtern
bereitgestellt sein. Von diesen Maßnahmen zur Bereitstellung
der spiegelnden Reflexionsschicht (12) ist eine Dampfabscheidung
unter Verwendung von Aluminium bevorzugt, weil die Dampfabscheidungstemperatur
verringert werden kann, um eine thermische Verformung der Retroreflexionselemente
während
des Dampfabscheidungsschritts zu minimieren, und auch die resultierende
spiegelnde Reflexionsschicht (12) den hellsten Farbton
zeigt.
-
Eine
Vorrichtung, welche für
eine kontinuierliche Dampfabscheidung einer spiegelnden Reflexionsschicht
(12) aus Aluminium geeignet ist, umfasst einen Vakuumbehälter, welcher
in der Lage ist, einen Vakuumgrad bei ungefähr 7-9 × 10–4 mm
Hg zu halten, wobei in dem Vakuumbehälter untergebracht ist: eine
Zuführungsvorrichtung
zum Zuführen
einer ursprünglichen
Prismafolie, welche gebildet ist aus einer Basisfolie und einer
Oberflächenschutzschicht,
welche auf die Eingangsseitenoberfläche der Basisfolie laminiert
ist; eine Aufwickelvorrich tung zum Aufwickeln der ursprünglichen
Prismafolie, welche durch Vakuumabscheidung behandelt wurde; und
ein Heizsystem, welches dazwischen installiert ist, welches in der
Lage ist, das Aluminium mit einem elektrischen Heizer in einem Graphittiegel
zu schmelzen. Pellets aus reinem Aluminium mit einer Reinheit von
wenigstens 99,9 Gew.-% werden in den Graphittiegel gelegt, geschmolzen
und unter den Bedingungen von beispielsweise einer Wechselspannung
von 350-360 V, einem elektrischen Strom von 115-120 A und einer
Behandlungsrate von 30-70
m/min verdampft. Mit den verdampften Aluminiumatomen kann eine spiegelnde
Reflexionsschicht (12) auf den Oberflächen von Retroreflexionselementen
mit einer Dicke von beispielsweise 800-2000 A deponiert werden.
-
Beispiele
-
Nachstehend
werden die Besonderheiten der vorliegenden Erfindung spezieller
unter Bezugnahme auf Funktionsbeispiele erläutert, wobei es sich versteht,
dass die Erfindung nicht nur auf die Beispiele beschränkt ist.
-
Retroreflexionskoeffizient
-
Der
in der Beschreibung, insbesondere in den Beispielen, genannte Retroreflexionskoeffizient
wurde durch das folgende Verfahren gemessen. Unter Verwendung eines
Reflektometers „Model
920" von Gamma-Scientific
Co. wurden Retroreflexionskoeffizienten von jeweils 100 mm × 100 mm
Retroreflexionsfolie der ASTM E810-91 folgend an optional fünf Punkten
gemessen, unter den Winkelbedingungen von: Beobachtungswinkel 0,2°; und Einfallwinkel
5°, 10°, 20°, 30°, 40° und 50°. Die Mittelwerte
der gemessenen Werte sind als die Retroreflexionskoeffizienten der
gemessenen Retroreflexionsfolie angege ben. Auch wurden zum Vergleich
der Beobachtungswinkligkeit Retroreflexionskoeffizienten bei einem
Einfallwinkel von 5° und
einem Beobachtungswinkel von 1,0° gemessen.
-
Beispiel 1
-
Eine
große
Anzahl von Gruppen von parallelen V-förmigen Einkerbungen mit symmetrischem
Querschnitt wurden in y-Richtung und z-Richtung in einem sich wiederholenden
Muster durch ein Fly-Cutting-Verfahren auf einer 100 mm2 Messingplatte
mit einer flachen Grundfläche
mit einem Diamantspitzenschneidwerkzeug mit einem Spitzenwinkel
von 83,11° eingeschnitten.
Der Wiederholungsabstand von V-förmigen
Einkerbungen in y-Richtung
und z-Richtung war 201,45 μm,
die Einkerbungstiefe war 100,00 μm
und der Kreuzungswinkel der V-förmigen
Einkerbungen in y-Richtung mit denjenigen in z-Richtung war 38,207°. Eine Zwischenkonfiguration
wie in 1 dargestellt wurde ausgebildet.
-
Darüber hinaus
wurde eine weitere Gruppe von parallelen V-förmigen
Einkerbungen in der x-Richtung in einem sich wiederholenden Muster
mit einem Diamantspitzenschneidwerkzeug mit einem symmetrischen Querschnitt
und einem Spitzenwinkel von 40,53° mit
einem Wiederholungsabstand der V-förmigen Einkerbungen von 307,77 μm und zu
der Tiefe von 100,00 μm
der V-förmigen Einkerbungen
eingeschnitten, wobei jede der Einkerbungen durch zwei Schnittpunkte
der y-gerichteten Einkerbungen und z-gerichteten Einkerbungen verlief,
um auf der Messingplatte viele männliche
dreieckig-pyramidenförmige
Cube-Corner-Elemente
auszubilden, welche im dichtest gepackten Zustand angeordnet waren,
wobei jedes Element eine Zwischenkonfiguration wie in 3 veranschaulicht
einnahm.
-
Danach
wurde noch eine weitere Gruppe von parallelen V-förmigen
Einkerbungen in einem sich wiederholenden Muster in der w-Richtung
mit einem Diamantspitzenschneidwerkzeug mit einem symmetrischen Querschnitt
und einem Spitzenwinkel von 40,53° mit
einem Wiederholungsabstand der V-förmigen Einkerbungen von 307,77 μm und zu
der Tiefe der V-förmigen
Einkerbungen von 100,00 μm
eingeschnitten, wobei jede der Einkerbungen durch den Mittelpunkt
von zwei benachbarten V-förmigen
Einkerbungen in x-Richtung verlief. Somit wurde aus der Messingplatte
eine Masterform gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt, welche aus einer großen Anzahl von männlichen
komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen gebildet ist, welche
im dichtest gepackten Zustand auf der Platte angeordnet sind. Diese
Masterform war aus einer Anordnung des Elements wie in 10(A) gebildet, und die Anzahl von V-förmigen Einkerbungen in w-Richtung
zwischen zwei V-förmigen
Einkerbungen in x-Richtung war eins.
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In
dem so ausgebildetem Paar von komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen
war die Höhe (h)
von dem Scheitelpunkt (H11 oder H21) zu der Basisebene (S-S') 100 μm. Der Neigungswinkel
(Θ) von
jeder optischen Achse dieses komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselements
war +15°,
und die vertikalen Winkel der drei das Reflexionselement bildenden
Seitenflächen
waren unveränderlich
90°.
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Die
zur Herstellung der Masterform von Beispiel 1 verwendeten Schneidparameter
sind im Folgenden aufgelistet:
- Tiefe von V-förmigen Einkerbungen
in x-, y-, z- und w-Richtung:
100,00 μm
- Winkel von V-förmigen
Einkerbungen in y- und z-Richtung: 83,11°
- Winkel von V-förmigen
Einkerbungen in x- und w-Richtung: 40,53°
- Abstand von V-förmigen
Einkerbungen in y- und z-Richtung: 201,46 μm
- Abstand von V-förmigen
Einkerbungen in x- und w-Richtung: 307,77 μm
- Kreuzungswinkel von y-gerichteten V-Einkerbungen mit z-gerichteten V-Einkerbungen:
38,21°
- Kreuzungswinkel von y- und z-gerichteten V-Einkerbungen mit
x-gerichteten V-Einkerbungen: 70,90°
- Neigungswinkel von optischen Achsen: 15°
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Unter
Verwendung dieser Messing-Masterform wurde eine aus Nickel hergestellte
weibliche Cube-Corner-Pressform mit umgekehrter Konfiguration durch
ein Elektroformungsverfahren unter Verwendung einer Nickelsulfamatlösung mit
55% Konzentration hergestellt. Nach Kompressionsformung einer 200 μm dicken
Polycarbonat-Harzschicht (Iupilon®H3000,
Mitsubishi Enigneering Plastics K.K.) unter Verwendung dieser Pressform,
unter den Bedingungen einer Formungstemperatur von 200°C und eines
Formungsdrucks von 50 kg/cm2, wurde die
Harzfolie unter dem erhöhten
Druck auf 30°C
abgekühlt
und abgezogen. Somit wurde eine Retroreflexionsvorrichtung hergestellt
mit einer ungefähr
150 μm dicken
Halteschicht (3), auf deren Oberfläche eine große Anzahl
von komplexen Cube-Corner-Retroreflexions elementen aus Polycarbonat-Harz
der Elementschicht (4) im dichtest gepackten Zustand angeordnet
war.
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Beispiel 2
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Eine
Retroreflexionsvorrichtung aus Polycarbonat-Harz, bei welcher eine
große
Anzahl der komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
wie in 11(A) und 11(B) im
dichtest gepackten Zustand angeordnet waren, wurde durch dasselbe
Verfahren wie bei Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer dass
die Tiefe der V-förmigen
Einkerbungen in x- und w-Richtung
zu 115,00 μm
gemacht wurde.
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Die
zur Herstellung der Masterform von Beispiel 2 verwendeten Schneidparameter
sind im Folgenden aufgelistet:
- Tiefe von V-förmigen Einkerbungen
in y- und z-Richtung: 100,00 μm
- Tiefe von V-förmigen
Einkerbungen in x- und w-Richtung: 115,00 μm
- Winkel von V-förmigen
Einkerbungen in y- und z-Richtung: 83,11°
- Winkel von V-förmigen
Einkerbungen in x- und w-Richtung: 40,53°
- Abstand von V-förmigen
Einkerbungen in y- und z-Richtung: 201,46 μm
- Abstand von V-förmigen
Einkerbungen in x- und w-Richtung: 307,77 μm
- Kreuzungswinkel von y-gerichteten V-Einkerbungen mit z-gerichteten V-Einkerbungen:
38,21°
- Kreuzungswinkel von y- und z-gerichteten V-Einkerbungen mit
x-gerichteten V-Einkerbungen: 70,90°
- Neigungswinkel von optischen Achsen: 15°
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Beispiel 3
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Eine
Retroreflexionsvorrichtung aus Polycarbonat-Harz, bei welcher eine
große
Anzahl der komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
wie in 12(A) und 12(B) veranschaulicht
im dichtest gepackten Zustand angeordnet waren, wurde durch dasselbe
Verfahren wie bei Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer dass
die Spitze des Diamantspitzenwerkzeugs, welches zum Schneiden von
V-förmigen
Einkerbungen der x- und w-Richtung verwendet wurde, auf erweiternde
Weise gekappt war, so dass es eine Breite (dw) von 8 μm aufwies.
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Die
zur Herstellung der Masterform von Beispiel 3 verwendeten Schneidparameter
sind im Folgenden aufgelistet:
- Tiefe von V-förmigen Einkerbungen
in x-, y-, z- und w-Richtung:
100,00 μm
- Winkel von V-förmigen
Einkerbungen in y- und z-Richtung: 83,11°
- Winkel von V-förmigen
Einkerbungen in x- und w-Richtung: 40,53°
- Abstand von V-förmigen
Einkerbungen in y- und z-Richtung: 201,46 μm
- Abstand von V-förmigen
Einkerbungen in x- und w-Richtung: 307,77 μm
- Kreuzungswinkel von y-gerichteten V-Einkerbungen mit z-gerichteten V-Einkerbungen:
38,21°
- Kreuzungswinkel von y- und z-gerichteten V-Einkerbungen mit
x-gerichteten V-Einkerbungen: 70,90°
- Breite des Unterabschnitts von jeder der V-förmigen Einkerbungen in x- und
w-Richtung: 8 μm
- Neigungswinkel von optischen Achsen: 15°
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Beispiel 4
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Bei
der Herstellung der Elemente gemäß Beispiel
2 wurden drei Arten von Diamtspitzenwerkzeugen A, B und C zum Schneiden
von V-förmigen
Einkerbungen in x- und w-Richtung hergestellt, deren V-Winkel wie folgt
variiert wurden: Der Winkel von Werkzeug A war derselbe, welcher
in dem genannten Beispiel verwendet wurde, eine Abweichung von +0,001° wurde einer
der Seitenflächen
verliehen, welche die V-Form von Werkzeug B bildeten, und eine Abweichung
von -0,01° wurde
einer der Seitenflächen
verliehen, welche die V-Form von Werkzeug C bildeten. Unter Verwendung
dieser drei Arten von Schneidwerkzeugen wurden V-förmige Einkerbungen
in x- und w-Richtung in einem sich wiederholenden Muster von A-B-C
geschnitten, um eine Masterform auszubilden, bei welcher eine große Anzahl
von komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen mit variieren den
Abweichungen der vertikalen Winkel im dichtest gepackten Zustand
angeordnet waren. Unter Verwendung dieser Masterform wurde eine
Retroreflexionsvorrichtung aus Polycarbonat-Harz, bei welcher eine
große
Anzahl von komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen
im dichtest gepackten Zustand angeordnet waren, durch das Verfahren
wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt.
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Beispiel 5
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Eine
Retroreflexionsvorrichtung aus Polycarbonat-Harz, welcher eine Azimuthausrichtung
verliehen wurde, so dass die x-Linie
der Retroreflexionsvorrichtung jeweils einen Winkel von 45° mit der
Außenkante
davon bildete, wurde unter Verwendung der komplexen Cube-Corner-Retroreflexionsvorrichtung
aus Polycarbonat-Harz wie in Beispiel 2 hergestellt.
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Beispiel 6
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Ein
aus mehreren komplexen Cube-Corner-Retroreflexionsvorrichtungen aus Polycarbonat-Harz
gebildeter Artikel wurde hergestellt unter Verwendung der komplexen
Cube-Corner-Retroreflexionsvorrichtungen wie in Beispiel 2 hergestellt.
Die Vorrichtungen wurden sich wiederholend in einer solchen Anordnung
verbunden, dass die Vorrichtung der ersten Zone, bei welcher ihre
x-Linien jeweils einen Winkel von 45° mit der Außenkante des Endprodukts bildeten,
und die Vorrichtung der zweiten Zone, bei welcher ihre x-Linien
jeweils einen Winkel von 135° mit
der Außenkante
des Endprodukts bildeten, abwechselnd erschienen, um ein 10 mm breites
Streifenmuster zu bilden.
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Vergleichsbeispiel
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Eine
Retroreflexionsvorrichtung aus Polycarbonat-Harz, bei welcher eine
große
Anzahl von komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen
wie in 3 veranschaulicht im dichtest gepackten Zustand
angeordnet waren, wurde durch dasselbe Verfahren wie bei Beispiel
1 hergestellt, außer
dass V-förmige Einkerbungen
in x-, y- und z-Richtung eingeschnitten wurden, jedoch V-förmige Einkerbungen
in w-Richtung nicht eingeschnitten wurden.
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Die
zur Herstellung der Masterform des Vergleichsbeispiels verwendeten
Schneidparameter sind im Folgenden aufgelistet.
- Tiefe von
V-förmigen
Einkerbungen in x-, y- und z-Richtung: 100,00 μm
- Winkel von V-förmigen
Einkerbungen in y- und z-Richtung: 83,11°
- Winkel von V-förmigen
Einkerbungen in x-Richtung: 40,53°
- Abstand von V-förmigen
Einkerbungen in x- und z-Richtung: 201,46 μm
- Abstand von V-förmigen
Einkerbungen in x-Richtung: 307,77 μm
- Kreuzungswinkel von y-gerichteten V-Einkerbungen mit z-gerichteten V-Einkerbungen:
38,21°
- Kreuzungswinkel von y- und z-gerichteten V-Einkerbungen mit
x-gerichteten V-Einkerbungen: 70,90°
- Neigungswinkel von optischen Achsen: 15°
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Retroreflexionskoeffizienten
der Retroreflexionsvorrichtungen wie in den obigen Beispielen 1-6
hergestellt, bei welchen die komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
im dichtest gepackten Zustand angeordnet waren, und die Retroreflexionskoeffizienten
der dreieckig-pyramidenförmigen
Cube-Corner-Retroreflexionsfolie
wie im Vergleichsbeispiel hergestellt sind in Tabelle 1 dargestellt.
Die Retroreflexionskoeffizienten der erfindungsgemäßen Retroreflexionsvorrichtungen
der Beispiele 1-6 zeigten sich denjenigen der dreieckigpyramidenförmigen Cube-Corner-Retroreflexionsfolie
des auf herkömmlicher
Technologie basierenden Vergleichsbeispiels überlegen, sowohl in der Retroreflektivität in der
Frontalrichtung als auch in den Retroreflexionseigenschaften in
Richtungen von großen
Eintrittswinkeln.
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Darüber hinaus
zeigte sich die Beobachtungswinkligkeit (Beobachtungwinkel = 1,0°) der Retroreflexionsvorrichtung
(Retroreflexionsfolie), bei welcher eine große Anzahl der komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselemente
im dichtest gepackten Zustand angeordnet waren, welche ausgehend
von der Masterform hergestellt wurde, bei welcher eine große Anzahl
von komplexen Cube-Corner-Retroreflexionselementen mit auf vielfältige Weise
abweichenden vertikalen Winkeln wie bei Beispiel 4 beschrieben im
dichtest gepackten Zustand angeordnet waren, über die Beobachtungswinkligkeit
von anderen Retroreflexionsvorrichtungen, welchen solche Abweichungen
von vertikalen Winkeln nicht verliehen wurden, überlegen.