專利名稱：三角錐型立體角后向反射元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新型結(jié)構(gòu)的三角錐型立體角后向反射元件以及配置該元件的三角錐型立體角后向反射集合體。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及在道路標(biāo)志、工程標(biāo)志等的標(biāo)志類，汽車、摩托車等車輛的視認(rèn)條帶、衣服面料、救生器具等安全器材類，招牌廣告牌等的標(biāo)記等，即可見光、激光、或紅外光反射型傳感器類的反射板上，構(gòu)成有用的后向反射體的三角錐型立體角后向反射元件等后向反射元件(以下簡稱后向反射元件，或反射元件)及其集合體。
更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及的三角錐型立體角后向反射元件具有以下特征突出在共同的一個底面(Sx-Sx′)上的三角錐型立體角后向反射元件相互在該底面(Sx-Sx′)上共有一條底邊(x)，沿該底邊相向而在該底面(Sx-Sx′)上作最緊密充填狀配置；該底面(Sx-Sx′)是含有該三角錐型反射元件所共有的多條該底邊(x、x、...)的一個共同平面；相向的兩個三角錐型反射元件含有該底面(Sx-Sx′)上的共有該底邊(x、x、...)，并且對于垂直于該底面(Sx-Sx′)的平面(Lx-Lx、Lx-Lx、...)形成實質(zhì)上面對面對稱的、實質(zhì)上為同一形狀的元件對；在假設(shè)從含有相向的兩個三角錐型反射元件的共有底邊(x、x、...)的底面(Sx-Sx′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hx，假設(shè)從含有該三角錐型反射元件另一底邊(y、y、...)的底面(Sy-Sy′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hy，且假設(shè)從含有該三角錐型反射元件又一底邊(z、z、...)的底面(Sz-Sz′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hz的場合，hx、hy和hz當(dāng)中至少有兩個實質(zhì)上不等，在該三角錐型后向反射元件的反射側(cè)面具有鏡面反射層。
背景技求以往，令入射的光線向光源反射的后向反射體是人們所熟悉的，利用其后向反射性的該反射體被廣泛用于如上述的應(yīng)用領(lǐng)域。其中三角錐型立體角后向反射元件(以下簡稱三角錐型反射元件或CC反射元件)等利用內(nèi)部全反射原理的三角錐型立體角后向反射體(以下亦稱CC后向反射體)，與原先使用微玻璃球的后向反射體相比，光的后向反射效率格外地好，由于這種出色的后向反射性能，其用途在逐年擴(kuò)大。
但是，迄今大家所熟悉的三角錐型后向反射元件根據(jù)其反射原理，元件所具有的光學(xué)軸(通過該三角錐頂點的，與構(gòu)成該三角錐型立體角后向反射元件的相互以90°的角度交叉的三個反射側(cè)面處于等距離的軸)與入射光線所成的角度(以下稱之為入射角)在小角度的范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的后向反射效率，但隨著入射角增大，后向反射效率急劇下降(即入射角特性變壞)。另外，三角錐型反射元件的內(nèi)部全反射條件是由構(gòu)成該三角錐型反射元件的透明介質(zhì)的折射率與空氣的折射率之比來決定的，而滿足此內(nèi)部全反射條件的入射角度叫作臨界角度(αc)，以小于臨界角度的角度向三角錐型反射元件表面入射的光線在該元件的界面上不發(fā)生全反射，而透射到該元件的背面，因此，使用三角錐型反射元件的后向反射片，一般有入射角特性不佳的缺點。
另一方面，三角錐型后向反射元件在該元件的幾乎整個面上對光的入射方向都能使光反射，因而不會像微玻璃球形反射元件那樣，由于球面像差等原因，反射光在很寬的角度范圍內(nèi)發(fā)散而不反射。但是，反射光的這種狹窄的發(fā)散角在實用方面也有不便之處，例如汽車前燈發(fā)出的光被交通標(biāo)志后向反射時，會出現(xiàn)難以到達(dá)偏離其光軸的位置的例如駕駛員的眼睛等的不便。尤其在汽車與交通標(biāo)志的距離臨近時，光線的入射軸與連接駕駛員和反射點的軸(觀測軸)所成的角度(觀測角)的增大，這種不便會越來越大(也就是觀測角特性變差)。
涉及諸如此類的立體角型后向反射片，尤其是三角錐型立體角后向反射片，已知很早就有許多關(guān)于它們的提案，并進(jìn)行著對各種改進(jìn)措施的探討。
例如在Jungersen的美國專利第2 481 757號說明書展示的是三角錐型反射元件的所有底邊都在同一平面上的后向反射元件集合體，各個后向反射元件的光學(xué)軸都傾斜于與該基底平面垂直的方向，并且該后向反射元件的棱鏡側(cè)面的表面上設(shè)有鏡面反射層的后向反射元件集合體。這些后向反射元件夾持共同底邊而相向，形成后向反射元件對，該后向反射元件對的各個光學(xué)軸相互向相反方向傾斜。
另外，在Stamm的特開昭49-106839號公報(美國專利第3712706號說明書)中展示的有后向反射元件底面為正三角形的正規(guī)三角錐型立體角后向反射元件，由其反射側(cè)面的表面上設(shè)有鏡面反射層的后向反射元件的集合體組成的后向反射片。此后向反射元件的光學(xué)軸垂直于該元件的底面。
上述兩個提案中的三角形立體角后向反射元件在其棱鏡側(cè)面的表面上都有鏡面反射層，因而入射的光幾乎不穿透后向反射元件，實質(zhì)上全部被反射，它與沒有鏡面反射層的、只依靠內(nèi)部全反射原理的三角錐型立體角后向反射元件相比，后向反射的總光線量大大增加，同時入射角特性也得以改善。
然而，對光學(xué)軸被設(shè)計成有傾斜的CC反射元件來說，存在著三個反射側(cè)面(a、b、c面)的面積差異過度，會降低后向反射性能的問題。
近年來本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)若設(shè)由該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)至該元件的底面(X-X′)上有一底邊的面(c面)的深度為h′[與從頂點(H1，H2)至底面(X-X′)之高度相同]比起由該三角錐型反射元件的頂點至含有與該c面實質(zhì)上作直角交叉的兩個面(a面與b面)的底邊(z、w)的面(假想平面Z-Z′)的深度h實質(zhì)上為大，則用這樣的三角錐型反射元件構(gòu)成的后向反射片的入射角特性可以得到改善。本發(fā)明人等的此項發(fā)明發(fā)表于特許第2954709號公報上。
然而，這些元件也未能解決入射光線的入射角增大后，因不能滿足內(nèi)部全反射條件，在反射側(cè)面不被反射而穿透元件的缺點。
發(fā)明的展示本發(fā)明的目的在于提供對入射角在30°以上，最好是40°以上時，具有優(yōu)異的后向反射性能的三角錐型立體角后向反射元件(CC反射元件)。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的和效益可由具有以下特征的三角錐型立體角后向反射元件來實現(xiàn)在共同的一個底面(Sx-Sx′)上突出的三角錐型立體角后向反射元件彼此在該底面(Sx-Sx′)上共有一條底邊(x)，沿該底邊相向而在該底面(Sx-Sx′)上作最緊密充填狀配置；該底面(Sx-Sx′)是含有該三角錐型反射元件所共有的多條該底邊(x、x、...)的一個共同平面；相向的兩個三角錐型反射元件是對于含有該底面(Sx-Sx′)上的共有該底邊(x、x、...)、并且垂直于該底面(Sx-Sx′)的平面(Lx-Lx、Lx-Lx、....)形成實質(zhì)上面對面對稱的實質(zhì)上為同一形狀的元件對；在假設(shè)從含有相向的兩個三角錐型反射元件的共有底邊(x、x、...)的底面(Sx-Sx′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hx，假設(shè)從含有該三角錐型反射元件的另一底邊(y、y、...)的底面(Sy-Sy′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hy，且假設(shè)從含有該三角錐型反射元件又一底邊(z、z、...)的底面(Sz-Sz′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hz的場合，hx、hy和hz當(dāng)中至少有兩個實質(zhì)上不同，在三角錐型反射元件的反射側(cè)面具有鏡面反射層。
在本發(fā)明中，最好是在從該三角錐型反射元件的光學(xué)軸與該底面(Sx-Sx′)的交點(Q)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(q)，與從該元件的頂點(H1、H2)對該底面(Sx-Sx′)所引垂線與該底面(Sx-Sx′)的交點(P)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(p)之差(q-p)為正(+)或負(fù)(-)的方向該光學(xué)軸傾斜，該光學(xué)軸與該垂線所成的角度為0.5～12°的三角錐型立體角后向反射元件。
在本發(fā)明中，最好是該三角錐型反射元件的光學(xué)軸與上述垂線所成的傾角為0.5～1.5°的三角錐型立體角后向反射元件。
在本發(fā)明中，最好還是該三角錐型反射元件的光學(xué)軸與上述垂線所成的傾角為4～12°的三角錐型立體角后向反射元件。
在從該三角錐型反射元件的光學(xué)軸與該底面(Sx-Sx′)的交點(Q)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(q)，與從該元件的頂點(H1、H2)對該底面(Sx-Sx′)所引垂線與該底面(Sx-Sx′)的交點(P)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(p)之差(q-p)為正(+)的方向該光學(xué)軸傾鈄，本發(fā)明更適宜的三角錐型立體角后向反射元件是hx比hy和hz實質(zhì)上都大的三角錐型立體角后向反射元件。
本發(fā)明更適宜的三角錐型立體角后向反射元件是上述hy和hz實質(zhì)上相同，hx比hy和hz實質(zhì)上都大的三角錐型立體角后向反射元件。
在從該三角錐型反射元件的光學(xué)軸與該底面(Sx-Sx′)的交點(Q)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(q)，與從該元件的頂點(H1、H2)對該底面(Sx-Sx′)所引垂線與該底面(Sx-Sx′)的交點(P)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(p)之差(q-p)為負(fù)(-)的方向該光學(xué)軸傾鈄，本發(fā)明更適宜的三角錐型立體角后向反射元件是hx比hy和hz實質(zhì)上都小的三角錐型立體角后向反射元件。
本發(fā)明更適宜的三角錐型立體角后向反射元件是上述hy和hz實質(zhì)上相同，hx比hy和hz實質(zhì)上都小的三角錐型立體角后向反射元件。
本發(fā)明更適宜的三角錐型立體角后向反射元件是該hx、hy和hz中，最大者設(shè)為hmax，最小者設(shè)為hmin時，滿足1.03＜hmax/hmin＜1.3的三角錐型立體角后向反射元件本發(fā)明更適宜的三角錐型立體角后向反射元件是上述hx、hy和hz都在50μm以上，并且都在500μm以下的三角錐型立體角后向反射元件。
本發(fā)明還提供上述相向的兩個三角錐型立體角后向反射元件彼此共有一條底邊(x、x、...)，并且配置成最緊密充填狀的形成為片狀的三角錐型立體角后向反射片。
以下對本發(fā)明作更詳細(xì)的說明。
圖2(a)是
圖1所示CC后向反射體中的1組CC反射元件對的平面圖，圖2(b)是該CC反射元件對的剖面圖。
圖3(a)是3個底邊(x)、(y)及(z)之中，底邊(x)比其它底邊(y)及(z)做得淺、光學(xué)軸向傾角為負(fù)(-)的方向傾鈄的本發(fā)明的1組CC反射元件對的平面圖，圖3(b)是該CC反射元件對的剖面圖。
圖4是由本發(fā)明的CC反射元件配置的三角錐型立體角后向反射片的一種形態(tài)的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖5是按實施例1、實施例2及比較例制作的三角錐型立體角后向反射片的入射角特性示意圖。
圖中符號說明如下。
1表面保護(hù)層2印刷層3后向反射元件層4鏡面反射層5粘結(jié)劑層6剝離材料層
7立體角型后向反射元件對8入射光a1、a2、b1、b2、c1、c2三角錐型后向反射元件的反射側(cè)面H1，H2后向反射元件的頂點hx包含底邊(x、x、....)的底面(Sx-Sx’)至頂點(H1、H2)的高度hy包含底邊(y、y、....)的底面(Sy-Sy’)至頂點(H1、H2)的高度hz包含底邊(z、z、....)的底面(Sz-Sz’)至頂點(H1、H2)的高度Lx反射元件R1及R2共有的一個底面(Sx-Sx’)上的、包含該兩個元件R1及R2共有的一條底邊(x、x、....)、對該共有的一個底面(Sx-Sx’)垂直的后向反射元件對的垂直面P自后向反射元件的頂點(H1、H2)引向元件的底面(Sx)的垂線與底面(Sx)之交點Q后向反射元件的光學(xué)軸與底面(Sx)之交點p自點(P)至CC反射元件對共有的底邊(x)之距離q自點(Q)至CC反射元件對共有的底邊(x)之距離R1、R2后向反射元件(對)X、y、z后向反射元件的底邊θ后向反射元件的光學(xué)軸的傾角發(fā)明的詳細(xì)敘述在圖1和圖2中，示出了本發(fā)明的一對三角錐型立體角后向反射元件R1及R2的一種形態(tài)，圖1是由CC反射元件配置的CC后向反射體的平面圖，圖2(a)是圖1所示一對CC反射元件的平面圖，圖2(b)是含有圖2(a)中的點C2、H2、H1、C1、并且是在垂直于含有多個成對的反射元件所共有的底邊(x、x、...)的共同底面(Sx-Sx′)的面處切斷的反射元件R1及R2的剖面圖。
在圖1中，a1、b1、c1、a2、b2和c2表示所配置的多個反射元件，例如圖2(a)的反射元件R1及R2的各個反射側(cè)面；x表示相鄰反射元件，例如R1及R2的各反射側(cè)面(c1面)與反射側(cè)面(c2面)所共有的底邊；y表示與R1及R2不同的另一相鄰反射元件的反射側(cè)面(b1面)與反射側(cè)面(b2面)所共有的底邊；z表示又一相鄰反射元件的另外的反射側(cè)面(a1面)與反射側(cè)面(a2面)所共有的底邊。共有上述底邊(x、x、...)的相鄰反射元件，是對于含有上述底邊(x、x、...)的、并且垂直于該底面(Sx-Sx′)的平面(Lx-Lx、Lx-Lx、...)實質(zhì)上形成面對面對稱的實質(zhì)上為同一形狀的元件對，相向地在該底面(Sx-Sx′)上作最緊密充填狀配置。
另外，在圖2(a)和圖2(b)中，H1和H2分別表示該反射元件R1及R2的立體角的頂點，虛線(H1-P)表示由該反射元件R1的頂點H1對底面(Sx-Sx′)所引的垂線，虛線(H1-Q)表示通過該反射元件R1的頂點H1的光學(xué)軸，從而該反射元件R1的光學(xué)軸的傾角可用θ表示。
圖2(a)中的線x-x表示它是該組CC反射元件R1及R2所共有的一個底面(Sx-Sx′)上的、該組反射元件R1及R2所共有的一條底邊(x、x、...)，在圖2(b)中，由該反射元件的頂點對該底面(Sx-Sx′)所引的垂線與該底面(Sx-Sx′)之交點用P表示，另外，經(jīng)過該反射元件R1的頂點H1的光學(xué)軸與該底面(Sx-Sx′)的交點用Q表示。
在圖2(b)中，平面(Lx-Lx)表示包含該反射元件R1及R2所共有的一個底面(Sx-Sx′)上的、該兩元件R1及R2所共有的一條底邊(x)的對該共有的一個底面(Sx-Sx′)垂直的面。
反射元件R1及R2是對垂直于底面(Sx-Sx′)的上述平面(Lx-Lx)實質(zhì)上呈面對面對稱的、實質(zhì)上為同一形狀的元件對，后述的圖3(a)、及圖3(b)也同樣。
在本發(fā)明中，例如反射元件R1的光學(xué)軸(H1-Q)的傾角[與垂線(H1-P)所有的角度]為正(+)，意味著(q-p)為正(+)；為負(fù)(-)意味著(q-p)為負(fù)(-)；另外，(q-p)為0的場合，意味著該光學(xué)軸對含有構(gòu)成多個對的反射元件的底邊(x、x、...)的共同底面(Sx-Sx′)成直角。
由圖2(b)可明顯看出，在從該CC反射元件的頂點(H1、H2)對該底面(Sx-Sx′)所引垂線與該底面(Sx-Sx′)之交點(P)至該CC反射元件對所共有的底邊(x)之距離(p)與從光學(xué)軸與該底面(Sx-Sx′)之交點(Q)至該CC反射元件對所共有的底邊(x)之距離(q)之差(q-p)為正(+)的方向，該對CC反射元件所具有的光學(xué)軸(H1-Q、H2-Q)傾斜。
另外，在圖2(b)中，虛線Sx-Sx′表示含有多個該底邊(x、x、...)的底面，虛線Sy-Sy′表示含有多個該底邊(y、y、...)的底面，虛線Sz-Sz′表示含有多個該底邊(z、z、...)的底面。另外，hx表示從含有相向的兩個三角錐型反射元件所共有的底邊(x、x、...)的底面(Sx-Sx′)至該三角錐型反射元件之頂點(H1、H2)的高度，hy表示從含有另一底邊(y、y、...)的底面(Sy-Sy′)至該三角錐型反射元件之頂點(H1、H2)的高度，hz表示從含有該三角錐型反射元件的又一底邊(z、z、...)的底面(Sz-Sz′)至該三角錐型反射元件之頂點(H1、H2)的高度。
在本實施形態(tài)的一個例子中，底面(Sx-Sx′)處于比底面(Sy-Sy′)及底面(Sz-Sz′)更低的位置上，并且底面(Sy-Sy′)和底面(Sz-Sz′)在同一平面上。也就是說，hx比hy及hz大，并且hy與hz相等。
因此，反射側(cè)面(a1面、a2面)及反射側(cè)面(b1面、b2面)呈現(xiàn)被反射側(cè)面(c1面、c2面)稍微切掉了一些的形狀，反射側(cè)面(a1面、a2面)及反射側(cè)面(b1面、b2面)呈四邊形、反射側(cè)面(c1面、c2面)呈五邊形。
在該三角錐型反射元件的反射側(cè)面(a1面、a2面)、反射側(cè)面(b1面、b2面)及反射側(cè)面(c1面、c2面)的表面上，形成鏡面反射層(4)。
在圖3(a)及圖3(b)上，示出本發(fā)明的一對三角錐型立體角后向反射元件(CC反射元件)R1及R2的又一種形態(tài)。圖3(a)是其中的一個反射元件的平面圖，圖3(b)是含有圖3(a)中的點C2、H2、H1、C1、并且是垂直于含有多個成對的反射元件所共有的底邊(x、x、...)的共同底面(Sx-Sx′)的反射元件R1及R2的剖面圖。
在圖3(a)及圖3(b)中，含有多個該底邊(x、x、...)的底面(Sx-Sx′)處于比含有多個該底邊(y、y、...)的底面(Sy-Sy′)及含有多個該底邊(z、z、....)的底面(Sz-Sz′)更高的位置上，并且底面(Sy-Sy′)和底面(Sz-Sz′)在同一平面上。也就是說，hx比hy及hz小，并且hy與hz相等。
因此，反射側(cè)面(c1面、c2面)呈現(xiàn)被反射側(cè)面(a1面、a2面)及反射側(cè)面(b1面、b2面)稍微切掉了一些的形狀，反射側(cè)面(a1面、a2面)及反射側(cè)面(b1面、b2面)均呈四邊形、反射側(cè)面(c1面、c2面)呈三角形。
另外，由圖3(b)可明顯地看出，在從該CC反射元件的頂點(H1、H2)對該底面(Sx-Sx′)所引垂線(H1-P、H2-P)與該底面(Sx-Sx′)之交點(P)至該CC反射元件對所共有的底邊(x)之距離(p)與從光學(xué)軸與該底面(Sx-Sx′)之交點(Q)至該CC反射元件對所共有的底邊(x)之距離(q)之差(q-p)為負(fù)(-)的方向，該CC反射元件對的光學(xué)軸(H1-Q、H2-Q)傾斜。
本發(fā)明的三角錐型立體角后向反射元件具有以下特征突出在共同的一個底面(Sx-Sx′)上的三角錐型立體角后向反射元件彼此在該底面(Sx-Sx′)上共有一條底邊(x)，沿該底邊相向而在該底面(Sx-Sx′)上作最緊密充填狀配置，該底面(Sx-Sx′)是含有該三角錐型反射元件所共有的多條該底邊(x、x、...)的一個共同平面；相向的兩個三角錐型反射元件是對于含有該底面(Sx-Sx′)上的共有該底邊(x、x、...)、并且垂直于該底面(Sx-Sx′)的平面(Lx-Lx、Lx-Lx、....)形成實質(zhì)上面對面對稱的、實質(zhì)上為同一形狀的元件對，假設(shè)從含有相向的兩個三角錐型反射元件的共有底邊(x、x、...)的底面(Sx-Sx′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hx，假設(shè)從含有該三角錐型反射元件另一底邊(y、y、...)的底面(Sy-Sy′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hy，且假設(shè)從含有該三角錐型反射元件又一底邊(z、z、...)的底面(Sz-Sz′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hz的場合，hx、hy和hz當(dāng)中至少有兩個實質(zhì)上不同，在該三角錐型后向反射元件的反射側(cè)面具有鏡面反射層。
上述三角錐型反射元件的hx、hy和hz中任何一個的高度不一樣都可以，但從提高入射角特性的觀點，可適當(dāng)?shù)剡x擇其大小，而使反射側(cè)面(a1、b1、c1及a2、b2、c2)的面積相等。
在從該三角錐型反射元件的光學(xué)軸與該底面(Sx-Sx′)的交點(Q)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(q)，與從該元件的頂點(H1、H2)對該底面(Sx-Sx′)所引垂線與該底面(Sx-Sx′)的交點(P)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(p)之差(q-p)為正(+)的方向，該光學(xué)軸傾鈄的場合，最好是hx比hy和hz實質(zhì)上都大；在(q-p)為負(fù)(-)的方向，該光學(xué)軸傾鈄的場合，最好是hx比hy和hz實質(zhì)上都小。
另外，上述hx、hy和hz當(dāng)中至少有兩個實質(zhì)上不等，當(dāng)將該hx、hy和hz中的最大者設(shè)為hmax，最小者設(shè)為hmin時，最好1.03＜hmax/hmin＜1.3，但1.05＜hmax/hmin＜1.2，則更好。
滿足上述hmax/hmin值的CC反射元件可以做到使該CC反射元件的三個反射側(cè)面，即反射側(cè)面(c1面、c2面)的面積、反射側(cè)面(a1面、a2面)的面積及反射側(cè)面(b1面、b2面)的面積大致相等，從而能改善三面反射并且后向反射的后向反射性能。
上述CC反射元件的高度hx、hy及hz中的任一個最好都在50μm～500μm，但更推薦在60μm～200μm。高度hx、hy或hz中的任一個不足50μm時，因反射元件的尺寸過小，由于反射元件的平面開口面積所決定的衍射效應(yīng)而使后向反射光的發(fā)散過大，會降低正面亮度特牲。另外，高度hx、hy或hz中的任一個超過500μm時，由于薄片的厚度過大，薄片不能做得柔軟，因而不受歡迎。
在本發(fā)明中，三角錐型立體角后向反射元件最好具有0.5～12°傾角的光學(xué)軸。
在需要旋轉(zhuǎn)角特性優(yōu)異的三角錐型后向反射元件的場合，上述光學(xué)軸的傾角最好在0.5～1.5°，而0.6～1.4°就更好。
在需要入射角特性優(yōu)異的三角錐型反射元件的場合，上述光學(xué)軸的傾角最好在4～12°，而5～10°就更好。
另外，由本發(fā)明的CC反射元件的棱鏡面即三個反射側(cè)面(a1面、b1面、c1面)或(a2面、b2面、c2面)的相互交叉而形成的三個棱鏡面角實質(zhì)上都是直角，但并不一定是嚴(yán)格意義上的直角(90.000°)，而以賦予略微偏離直角的有極小角度偏差為宜。由于給該棱鏡面角以極小的角度偏差，而使來自如此獲得的CC反射元件的反射光有適度的發(fā)散。但是，如果此角度偏差過大，則得到的來自CC反射元件的反射光過于發(fā)散而降低了后向反射性能，因而要求這三個反射側(cè)面(a1面、b1面、c1面)或(a2面、b2面、c2面)相互交叉而形成的三個棱鏡面角中，至少有一個的大小一般在89,5°～90.5°的范圍內(nèi)，最好在89.7°～90.3°的范圍內(nèi)，以距90.000°有極微小的偏差為宜。
設(shè)置在本發(fā)明的后向反射元件表面上的鏡面反射層使用何種鏡面反射層雖沒有限制，但可舉出例如由鋁、銅、銀、鎳等金屬構(gòu)成的鏡面反射層。
作為鏡面反射層的厚度可例示為800～1500。若鏡面反射層的厚度在800以上，鏡面反射層上的反射效率就足夠，通過鏡面反射層的光極少，是受歡迎的，但在800以下，不會出現(xiàn)后向反射效率降低或外觀變暗等現(xiàn)象，也不錯。
本發(fā)明的三角錐型立體角后向反射元件是將多個CC反射元件集合起來，做成CC后向反射體而被利用的，一般是把多個CC反射元件加工成片狀，做成三角錐型立體角后向反射片，既可設(shè)置在目的物如車輛、交通標(biāo)志等的上面使用，又可將多個CC反射元件直接形成在目的物上來使用，其使用形態(tài)并無限制，但一般是被加工成片狀使用的。
下面，關(guān)于由本發(fā)明的CC反射元件配置的三角錐型立體角后向反射片的一種適宜的結(jié)構(gòu)形態(tài)，參照其剖面4進(jìn)行說明。
在圖4中，3是本發(fā)明的三角錐型反射元件(R1、R2)(7)作最緊密充填狀配置的反射元件層，4是存在于反射元件的反射側(cè)面上的鏡面反射層，8是光的入射方向。根據(jù)本發(fā)明的后向反射片的使用目的和使用環(huán)境，可設(shè)置表面保護(hù)層(1)、為了向觀察者傳遞信息等而對薄片進(jìn)行著色的印刷層(2)、為了將該后向反射片貼附在其他結(jié)構(gòu)體上所用的粘結(jié)劑層(5)以及在貼附之前保護(hù)粘結(jié)劑層(5)用的剝離材料層(6)等。
對上述表面保護(hù)層(1)可以采用與后向反射元件層(3)中使用的相同樹脂，但為了提高其對氣候環(huán)境的適應(yīng)性，可使用紫外線吸收劑、光穩(wěn)定劑以及氧化防止劑等，它們可分別單獨使用也可配合起來使用。另外，也可含有作為著色劑的各種有機(jī)顏料、無機(jī)顏料及染料等。
印刷層(2)通常可設(shè)在表面保護(hù)層(1)和后向反射元件(3)之間，或表面保護(hù)層(1)的光入射側(cè)表面上，或反射側(cè)面(a、b、c面)與鏡面反射層之間，通?？捎冒及嬗∷ⅰ⒔z網(wǎng)印刷及噴墨印刷等方法來設(shè)置。
為了將本發(fā)明的后向反射片粘貼在金屬板、木板、玻璃板、塑料板上用的粘結(jié)劑層(5)以及保護(hù)該粘結(jié)劑用的剝離材料層(6)，可選用熟知的適當(dāng)材料。
由本發(fā)明的CC反射元件配置的三角錐型立體角后向反射片使用時一般是令光線(8)從表面保護(hù)層(1)的上方入射。從而將上述的CC反射元件的形狀作成反轉(zhuǎn)后的凹形狀，并按最緊密充填狀配置而制作立體角成形用模具，將其安放在金屬帶上，可以將后述的柔軟且光學(xué)透明性及均勻性均佳的適宜的樹脂片熱壓在該成形用模具上，也就是把該模具的形狀反轉(zhuǎn)、復(fù)制在樹脂片上，可得棱鏡基體片。在該基體片上，例如用鋁蒸發(fā)法形成鏡面反射層而可制作出上述后向反射片。
上述立體角成形用模具的典型的制作方法有例如在上述Stamm的專利中詳細(xì)記載的方法，本發(fā)明也可采用以這些熟知的方法為準(zhǔn)的方法制作母型。
上述母型用電鑄法可制出凹凸反轉(zhuǎn)的電鑄模具，通過復(fù)制制成的多個電鑄模具經(jīng)精密切割后，可用來組合連接至合成樹脂微棱鏡片成形用的最終的模具尺寸。
組合起來的電鑄模具，作為合成樹脂成形用的模具，用于合成樹脂的成形。作為合成樹脂成形的該種方法，可以采用壓縮成形或射出成形等方法。
壓縮成形例如將所形成的厚度為1mm左右的薄片狀的鎳電鑄模具、規(guī)定厚度的合成樹脂片以及用作襯墊材料的厚度為5mm左右的硅酮橡膠片插進(jìn)按規(guī)定溫度加熱的壓縮成形加壓機(jī)中，先在成形壓的10～20％的壓力下，進(jìn)行30秒鐘的預(yù)熱后，可在180～230℃、10～30kg/cm2左右的條件下加熱加壓約2分鐘。然后保持加壓狀態(tài)直至冷卻至室溫狀態(tài)再釋放壓力，這樣可得到棱鏡成形品。
再者，例如將由上述方法形成的厚度約0.5mm的薄片電鑄模具用上述熔接法連接起來制成無終端帶狀模具。將此帶狀模具設(shè)置在由加熱軋輥和冷卻軋輥組成的一對軋輥之上使之轉(zhuǎn)動，將熔融的呈片狀的合成樹脂供給在加熱軋輥之上的帶狀模具，經(jīng)1個以上的硅酮樹脂制軋輥加壓成形后，在冷卻軋輥上冷卻到玻璃轉(zhuǎn)化點溫度以下，再從帶狀模具上剝離而得到連續(xù)的片狀成品。
可以用作上述基體片成形的合成樹脂，雖未被特別限定，但要求其光學(xué)透明性、均勻性好，例如可舉出聚碳酸酯類樹脂、氯化乙烯樹脂、丙烯酸類樹脂、環(huán)氧樹脂、苯乙烯樹脂、聚酯樹脂、氟樹脂、聚乙烯樹脂或聚丙烯樹脂等的烯烴樹脂、纖維素類樹脂以及氨基甲酸乙酯樹脂等。
本發(fā)明的三角錐型立體角后向反射片可在如此獲得的上述基體片的后向反射元件的表面上，用真空蒸發(fā)、化學(xué)鍍覆、濺射等方法，設(shè)置由鋁、銅、銀、鎳等金屬構(gòu)成的鏡面反射層。設(shè)置鏡面反射層的方法當(dāng)中，使用鋁的真空蒸發(fā)法因其蒸發(fā)溫度可降低，蒸發(fā)工序中的后向反射元件的熱變形可抑制在最小，另外所得到的鏡面反射層的色調(diào)也最為明亮，因而是理想的。
上述鋁鏡面反射層的連續(xù)蒸發(fā)處理設(shè)備由以下設(shè)備組成真空度可維持在7～9×10-4mmHg左右的真空容器；將設(shè)置在其中的由基體片及在其光入射一側(cè)的表面上層疊的表面保護(hù)層共兩層組成的棱鏡原反片抽出的卷繞設(shè)備；將蒸發(fā)處理后的原反片卷起來的卷繞設(shè)備；以及設(shè)置在他們中間的、在石墨坩鍋中用電熱器可使鋁熔融的加熱設(shè)備。將純度在99.99重量％以上的純鋁顆粒和粒狀金屬鈦按重量比100∶1的比例投放于石墨坩鍋中，例如在交流電壓350～360V、電流115～120A、處理速度30～70m/分鐘的條件下熔融，以使經(jīng)蒸發(fā)處理、蒸汽化的鋁原子在反射側(cè)面上形成鏡面反射層。
此時，作為鋁的熔融溫度，可例示出950～1100℃左右的溫度。
經(jīng)蒸發(fā)處理的棱鏡原反片，用卷繞設(shè)備纏繞在輥筒上之前，可以用水冷輥筒等進(jìn)行冷卻。
另外，也可以將作為工件的棱鏡原反片設(shè)置在吊鐘形的真空容器中，對工件進(jìn)行真空蒸發(fā)。作為此時的蒸發(fā)條件，可采用上述同樣的條件。
設(shè)有鏡面反射層的立體角型后向反射元件，根據(jù)需要，再進(jìn)行防銹處理后，可設(shè)置粘結(jié)劑層和剝離材料層。
下面，根據(jù)實施例再具體說明本發(fā)明。
然后，對第3方向(圖1的x方向)，用尖端角度為77.04°的鉆石刀具，按重復(fù)節(jié)距(圖1的線x的重復(fù)節(jié)距)為191.81μm，溝深(hx)為88μm，第1方向和第2方向與第3方向的交叉角度為64.66°，切削出V字形的平行溝槽。于是在黃銅板上形成了距三角錐型反射元件的假想面(Sx-Sx′)的高度(hx)為88μm的凸?fàn)畹亩鄠€三角錐型立體角作最緊密充填狀配置的母型。此三角錐型反射元件的光學(xué)軸傾斜角θ為+7°，構(gòu)成三角錐的三個反射側(cè)面的棱鏡面角皆為90°。另外，元件高度的最大值hmax與最小值hmin之比hmax/hmin為1.1。
用此黃銅母型，借助于電鑄法制作了形狀被反轉(zhuǎn)了的凹形狀的立體角成形用鎳質(zhì)模具。利用此成形用模具將厚度為200μm的聚碳酸酯樹脂片(三菱工程塑料股份有限公司制“Eupiron”E2000)在成形溫度200℃、成形壓力50kg/cm2、加壓時間3分鐘的條件下壓縮成形后，再用50μm的丙烯膜(三菱人造纖維股份有限公司制“SanjurenH3000”)在同樣的條件下加壓制成薄片。然后在加壓條件下冷卻至30℃后取出樹脂片，形成了表面上有厚度約為50μm的表面保護(hù)層和支撐體層的厚度約為150μm，h＝80μm的立體角作最緊密充填狀配置的反射元件層共兩層組成的棱鏡原反片。
此棱鏡原反片被設(shè)置在真空蒸發(fā)設(shè)備中，該真空蒸發(fā)設(shè)備由在石墨坩鍋中用電熱器可使鋁熔融的加熱設(shè)備構(gòu)成，石墨坩鍋則設(shè)置于真空度可維持在9×10-4mmHg左右的真空容器中。將純度在99.99％以上的純鋁顆粒及粒狀金屬鈦按重量比100∶1的比例投放于石墨坩堝中，在交流電壓350V、電流115～120A、處理時間5分鐘的條件下進(jìn)行真空蒸發(fā)處理，用變成蒸汽的鋁原子對CC反射元件的三個反射側(cè)面作為鏡面反射層進(jìn)行了蒸發(fā)處理，此時的鋁蒸發(fā)膜厚度為1100。
將此蒸發(fā)處理的棱鏡原反片的蒸發(fā)面上厚度為60μm的丙烯酸感壓型粘結(jié)劑(日本碳化物工業(yè)股份有限公司制NissetsuKP1818)和厚度為100μm的聚丙烯制剝離片(大倉工業(yè)社制)層疊起來制成三角錐型立體角后向反射片。
然后，對第3方向(圖1的x方向)，用尖端角度為71.52°的鉆石刀具，按重復(fù)節(jié)距(圖2的線x的重復(fù)節(jié)距)為214.92μm，溝深(hx)為105μm，第1方向和第2方向與第3方向的交叉角度為60.62°，切削出V字形的平行溝槽。于是在黃銅板上形成了距三角錐型反射元件的假想面(Sx-Sx′)的高度(hx)為105μm的凸?fàn)畹亩鄠€三角錐型立體角作最緊密充填狀配置的母型。此三角錐型反射元件的光學(xué)軸傾斜角θ為+1°，構(gòu)成三角錐的三個面的棱鏡面角皆為90°，hmax/hmin為1.1。
用此黃銅母型，使用與實施例1同樣的方法制成了三角錐型立體角后向反射片。比較例在將表面切削成平坦?fàn)畹?00mm見方的黃銅板上，對第1方向(圖1的y方向)和第2方向(圖1的z方向)，用尖端角度為70.53°的鉆石刀具，按著第1方向和第2方向的重復(fù)節(jié)距為169.71μm，溝深(hy、hz)為80μm，第1方向和第2方向的交叉角度為60.00°，用快速切削法按重復(fù)圖案切削出截面形狀為V字形的平行溝槽。
然后，對第3方向(圖1的x方向)，用尖端角度為70.53°的鉆石刀具，按重復(fù)節(jié)距(圖2的線x的重復(fù)節(jié)距)為169.71μm，溝深(hx)為80μm，第1方向和第2方向與第3方向的交叉角度為60.0°，切削出V字形的平行溝槽。于是在黃銅板上形成了距三角錐型反射元件的假想面(Sx-Sx′)的高度(hx)為80μm的凸?fàn)畹亩鄠€三角錐型立體角作最緊密充填狀配置的母型。此三角錐型反射元件的光學(xué)軸傾斜角θ為0°，構(gòu)成三角錐的三個反射側(cè)面的棱鏡面角皆為90°，元件的高度全都一樣。
用此黃銅母型，使用與實施例1同樣的方法制成了三角錐型立體角后向反射片。
在上述實施例1、實施例2及比較例中制成的三角錐型后向反射片的后向反射系數(shù)的測量值如表1所示[反射亮度的單位皆為(cd/Lx·m2)]。
后向反射系數(shù)的測量，是根據(jù)JIS Z8714后向反射體-光學(xué)特性-測定法規(guī)定的測光的測量方法進(jìn)行的。取觀測角與入射角的組合為0.2°/5°、0.2°/30°。
為了觀察按上述實施例1、實施例2及比較例中制成的三角錐型后向反射片的入射角特性，在觀測角為0.2°的條件下，對入射角作5°、10°、20°、30°、40°及50°等改變，測量各試樣的后向反射系數(shù)。在圖5中，橫軸為入射角，縱軸給出的是在各個入射角測得的后向反射系數(shù)除以入射角為5°時的后向反射系數(shù)的值，即亮度變化率。
從表1、圖5可明顯看出，根據(jù)本發(fā)明的實施例1及實施例2所示的后向反射片，尤其對交通標(biāo)志而言，可視性所特別要求的入射角為10°～30°時的反射性能特別優(yōu)異，正面(入射角5°)的反射性能也有所提高。
這樣的特性不僅可改善交通標(biāo)志的可視性，而且當(dāng)貼在拖車等的車體上時，還可顯著提高在鄰近車道上行駛的車輛的可視性。
另一方面，按比較例制作的后向反射片隨著入射角的增大其反射性能下降，在交通標(biāo)志中可視性是重要的入射角10°～30°，正面(入射角5°)的反射性能進(jìn)一步下降。
表1
本發(fā)明是一種三角錐型立體角后向反射元件，其特征在于在共同的一個底面(Sx-Sx′)上突出的三角錐型立體角后向反射元件相互在該底面(Sx-Sx′)上共有一條底邊(x)，沿該底邊相向而在該底面(Sx-Sx′)上作最緊密充填狀配置；該底面(Sx-Sx′)是含有該三角錐型反射元件所共有的多條該底邊(x、x、...)的一個共同平面；相向的兩個三角錐型反射元件含有該底面(Sx-Sx′)上的共有底邊(x、x、...)，并且對于垂直于該底面(Sx-Sx′)的平面(Lx-Lx、Lx-Lx、....)形成實質(zhì)上面對面對稱的、實質(zhì)上為同一形狀的元件對；在假設(shè)從含有相向的兩個三角錐型反射元件所共有的底邊(x、x、...)的底面(Sx-Sx′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hx、假設(shè)從含有該三角錐型反射元件的另一底邊(y、y、...)的底面(Sy-Sy′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hy、假設(shè)從含有該三角錐型反射元件的又一底邊(z、z、...)的底面(Sz-Sz′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hz的場合，hx、hy和hz當(dāng)中至少有兩個實質(zhì)上不等，在該三角錐型反射元件的反射側(cè)面上具有鏡面反射層。
因此，本發(fā)明的三角錐型立體角后向反射元件的入射角在30°以上，最好在40°時，其反射性顯著優(yōu)異。
權(quán)利要求
1.一種三角錐型立體角后向反射元件，其特征在于在共同的一個底面(Sx-Sx′)上突出的三角錐型立體角后向反射元件相互在該底面(Sx-Sx′)上共有一條底邊(x)，沿該底邊相向而在該底面(Sx-Sx′)上作最緊密充填狀配置；該底面(Sx-Sx′)是含有該三角錐型反射元件所共有的多條該底邊(x、x、...)的一個共同平面；相向的兩個三角錐型反射元件含有該底面(Sx-Sx′)上的共有的底邊(x、x、...)、并且對于垂直于該底面(Sx-Sx′)的平面(Lx-Lx、Lx-Lx、...)形成實質(zhì)上面對面對稱的、實質(zhì)上為同一形狀的元件對；在假設(shè)從含有相向的兩個三角錐型反射元件所共有的多條該底邊(x、x、...)的底面(Sx-Sx′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hx，假設(shè)從含有該三角錐型反射元件的另一底邊(y、y、...)的底面(Sy-Sy′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hy，假設(shè)從含有該三角錐型反射元件的又一底邊(z、z、...)的底面(Sz-Sz′)至該三角錐型反射元件的頂點(H1、H2)的高度為hz的場合，hx、hy和hz當(dāng)中至少有兩個實質(zhì)上不等，在該三角錐型反射元件的反射側(cè)面上具有鏡面反射層。
2.如權(quán)利要求1所述的三角錐型立體角后向反射元件，其特征在于從該三角錐型反射元件的光學(xué)軸與該底面(Sx-Sx′)的交點(Q)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(q)，與從該元件的頂點(H1、H2)對該底面(Sx-Sx′)所引垂線與該底面(Sx-Sx′)的交點(P)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(p)之差(q-p)為正(+)或負(fù)(-)的方向該光學(xué)軸傾斜，該光學(xué)軸與該垂線所成的角度為0.5～12°。
3.如權(quán)利要求2所述的三角錐型立體角后向反射元件，其特征在于該三角錐型反射元件的光學(xué)軸與上述垂線所成的角度為0.5～1.5°。
4.如權(quán)利要求2所述的三角錐型立體角后向反射元件，其特征在于該三角錐型反射元件的光學(xué)軸與上述垂線所成的角度為4～12°。
5.如權(quán)利要求1～4的任何一種所述的三角錐型立體角后向反射元件，其特征在于在從該三角錐型反射元件的光學(xué)軸與該底面(Sx-Sx′)的交點(Q)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(q)，與從該元件的頂點(H1、H2)對該底面(Sx-Sx′)所引垂線與該底面(Sx-Sx′)的交點(P)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(p)之差(q-p)為正(+)的方向該光學(xué)軸傾斜，實質(zhì)上hx比hy和hz都大。
6.如權(quán)利要求5所述的三角錐型立體角后向反射元件，其特征在于hy和hz實質(zhì)上相等，實質(zhì)上hx比hy和hz都大。
7.如權(quán)利要求1～4的任何一項中所述的三角錐型立體角后向反射元件，其特征在于在從該三角錐型反射元件的光學(xué)軸與該底面(Sx-Sx′)的交點(Q)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(q)，與從該元件的頂點(H1、H2)對該底面(Sx-Sx′)所引垂線與該底面(Sx-Sx′)的交點(P)至該元件對所共有的底邊(x、x、...)之距離(p)之差(q-p)為負(fù)(-)的方向該光學(xué)軸傾斜，實質(zhì)上hx比hy和hz都小。
8.如權(quán)利要求7所述的三角錐型立體角后向反射元件，其特征在于hy和hz實質(zhì)上相等，實質(zhì)上hx比hy和hz都小。
9.如權(quán)利要求1～8的任何一項中所述的三角錐型立體角后向反射元件，其特征在于上述hx、hy和hz中，最大的設(shè)為hmax，最小的設(shè)為hmin時，滿足1.03＜hmax/hmin＜1.3。
10.如權(quán)利要求1～9的任何一項中所述的三角錐型立體角后向反射元件，其特征在于上述hx、hy和hz都在50μm以上，并且都在500μm以下。
11.如權(quán)利要求1～10的任何一項中所述的三角錐型立體角后向反射元件，其特征在于上述相向的兩個三角錐型立體角后向反射元件相互共有底邊(x、x、...)，同時按最緊密充填狀配置成片狀。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供一種其入射角在30°以上，最好在40°時，反射性能顯著優(yōu)異的三角錐型立體角后向反射元件。該三角錐型立體角后向反射元件的特征在于在假設(shè)從含有相向的兩個三角錐型反射元件所共有的底邊(x、x、...)的底面(S
文檔編號G02B5/12GK1397023SQ01804407
公開日2003年2月12日 申請日期2001年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月31日
發(fā)明者三村育夫, 浜田豐, 吉岡崇, 松田亮浩 申請人:日本電石工業(yè)株式會社