RETRORREFLECTOR CON DIVERGENCIA CONTROLADA FABRICADO POR EL PROCEDIMIENTO DE ESFUERZO LOCALIZADO DEL SUSTRATO.

Un procedimiento para producir un conjunto de aristas de cubos que tienen divergencia controlada,

comprendiendo el procedimiento

proporcionar un sustrato que tiene una primera y segunda superficies opuestas, teniendo dicha primera superficie un conjunto de elementos de aristas de cubos formados en ella, y trabajar de forma controlada en una o más regiones localizadas sobre la segunda superficie del sustrato, siendo el trabajo controlado de una magnitud suficiente para cambiar uno o más de los ángulos diedros entre las caras que se intersecan mutuamente de uno o más de los elementos de aristas de cubos opuestos al lugar de trabajo, con lo cual dichos uno o más elementos de aristas de cubos estarán aberrados para crear un conjunto de elementos de aristas de cubos que tienen su intensidad de retrorreflexión extendida sobre un mayor intervalo de ángulos de divergencia, hasta aproximadamente 2º, que las aristas de cubos no aberrados, al tiempo que preservan la intensidad a ángulos de divergencia más pequeños.

Retrorreflector con divergencia controlada fabricado por el procedimiento de esfuerzo localizado del sustrato.

Antecedentes de la invención Esta invención se refiere a un procedimiento para fabricar un objeto retro-rreflectante que tiene divergencia 5 controlada, y a objetos fabricados mediante el procedimiento.

Es bien conocido que los objetos retrorreflectantes se pueden fabricar de un conjunto de elementos de aristas de microcubos. Dicho conjunto de elementos de aristas de microcubos se pueden fabricar trazando una matriz de aristas de cubos "macho" en una superficie plana de una placa. Esto se describe de modo general en la patente de EE.UU. 3.712.706 de Stamm. También se describe en detalle la patente de EE.UU. 4.478.769 de Pricone, cedida al cesionario común e incorporada a este documento como referencia en su totalidad.

La patente de EE.UU. 4.478.769 describe un procedimiento bien conocido para fabricar elementos de aristas de cubos triangulares, en el que la superficie plana de una placa matriz se traza con una herramienta de corte de diamante que corta una serie de acanaladuras en V paralelas precisas. Para trazar aristas de cubos triangulares equiláteros, se realizan tres conjuntos de acanaladuras paralelas en direcciones que se intersecan entre sí en 15 ángulos de 60º ; cada acanaladura tendrá también un ángulo añadido de sustancialmente 70, 53º simétricamente dispuesto, y se trazará a una profundidad de acanaladura determinada por la altura deseada de las aristas de cubos. Este procedimiento automáticamente da como resultado un conjunto de pares de microcubos triangulares equiláteros opuestamente orientados sobre la cara de la matriz. Para trazar las aristas de cubos de triángulos no equiláteros, las acanaladuras dentro de los conjuntos paralelos tendrán ángulos distintos de 70, 53º , y se 20 intersecarán en ángulos distintos de 60º , según se describe, por ejemplo, en la patente EE.UU. 3.684.348 de Rowland. Los procedimientos para trazar las aristas de cubos no triangulares por lo general no utilizan tres conjuntos de acanaladuras en V paralelas dispuestas simétricamente, sino que las caras de las aristas de los cubos se forman no obstante a partir de las paredes de las acanaladuras, según se describe, por ejemplo, en la patente EE.UU. 4 938.563 de Nelson. Procedimientos para crear conjuntos de aristas de cubos que son diferentes al trazado de una sola placa se han descrito en la patente de EE.UU. 6.015.214. La presente invención se aplica a todos los conjuntos de aristas de microtubos, con independencia de cómo hayan sido originados.

Una matriz de elementos de aristas de cubos "macho" o "hembra" se puede utilizar para fabricar una secuencia de copias, de género alternativo, como por electroconformación. En cualquier etapa, las copias se pueden ensamblar juntas, y los montajes se pueden utilizar para fabricar más copias. Después de una serie de etapas de ensamblajes y copiado, se puede formar una "maestra" única. La "maestra" se puede utilizar en la fabricación de herramientas de producción, como por electroconformación, herramientas que se pueden utilizar para formar elementos retrorreflectantes de microcubos sobre un superficie de material de laminado plástico, como por estampado, fundido, moldeado por compresión u otros procedimientos conocidos en la técnica.

El laminado retrorreflectante de aristas de microcubos como los fabricados por el procedimiento descrito anteriormente se utiliza en aplicaciones de seguridad en autopistas como las señales de autopistas y marcadores de pavimento. En dichas aplicaciones, los elementos de aristas de microcubos reflejan luz de los faros delanteros de un vehículo de vuelta a los ojos del conductor del vehículo. Esta es una retrorreflexión inexacta en la que el ángulo de divergencia, α, está en el intervalo entre aproximadamente 0º y más de 3º . El valor de α operativo en cualquier situación dada depende de la geometría del vehículo y del conductor, y la distancia desde el vehículo al material retrorreflectante. Por ejemplo, el ángulo de divergencia α para el faro delantero derecho de un camión grande y su conductor a una distancia de aproximadamente 40 metros desde una señal de la carretera será aproximadamente de 3º , al tiempo que el ángulo α de divergencia para un faro delantero izquierdo de un automóvil y su conductor a una distancia de alrededor de 600 metros desde una señal de carretera será de aproximadamente 0, 05º .

45 También asociado con el ángulo de divergencia, α, se encuentra un ángulo de rotación, ε, el cual es una medida de la dirección de la divergencia. El valor de ε será diferente para los faros derecho e izquierdo de un vehículo, y también dependerá de la geometría del vehículo y del conductor y la posición de la señal de carretera. Para el laminado que se instalará orientado al azar en señales de carretera, se requiere retrorreflectancia para cada uno de los valores de ε. Los ángulos α y ε se definen en la ASTM E808, Standard Practice for Describing Retroreflection, 50 documento que se refiere al ángulo α de divergencia como "ángulo de observación".

Idealmente, el laminado retrorreflectante de aristas de microcubos utilizado en señales de carretera producirá un patrón de luz retrorreflejada que tiene suficiente intensidad en un intervalo de valores del ángulo de divergencia y valores del ángulo de rotación. Por ejemplo, incluso una señal de autopista no urbana retrorreflectante debería retrorreflejar la luz a través de un ángulo divergencia α de alrededor de 1º , que corresponde al valor de α desde un 55 faro delantero derecho de un camión grande de nuevo hasta su conductor a una distancia de alrededor de 120 metros desde la señal de carretera.

Las mejoras en la precisión con la cual se pueden trazar los elementos de aristas de microcubos en una placa matriz y se pueden duplicar, particularmente mediante estampado, han dado lugar a preocupaciones sobre si dicho laminado retrorreflectante de aristas de microcubos puede ser adecuadamente retrorreflectante sólo sobre un intervalo muy estrecho de ángulo de divergencia, como alrededor de 0, 0-0, 5 grados. Sería preferible proporcionar un conjunto de aristas de cubos que produzcan el intervalo completo deseado de divergencia y dentro de distancias muy cortas en el conjunto de modo que un observador humano del objeto lo verá como retrorrefletantemente uniforme.

La luz que es retrorreflejada por elementos de aristas de cubos microdimensionados experimentará una cierta cantidad de difracción debido al tamaño muy pequeño de los microcubos. Dicha difracción dará por resultado una retrorreflexión sobre intervalos más amplios tanto del ángulo de divergencia como del de rotación. Los intervalos particulares de α y ε dependerán del patrón particular de difracción de un microcubo determinado, que dependerá a su vez del tamaño del cubo, la forma del cubo, el índice de refracción del material del cubo, y de si las caras del cubo se han metalizado o no. Sin embargo, la difracción no es un procedimiento deseado para aumentar la retrorreflexión a través de un ángulo de divergencia y de rotación más amplio, debido a que los microcubos muy pequeños que logran alcanzar mayor difracción también hacen que una cantidad sustancial de luz sea retrorreflejada con un ángulo de divergencia α mayor que alrededor de 3º , en cuyo caso la luz no es útil para el conductor del vehículo. También la difracción puede dar por resultado patrones idiosincrásicos de difracción que es improbable que distribuyan la luz retrorreflejada de un modo que resultará útil a un conductor del vehículo.

Se conoce en la técnica la producción de la retrorreflectancia divergente mediante elementos de aristas de cubos que tienen aberraciones intencionadas con respecto a sus ángulos diedros que se desvían ligeramente de 90º . El documento clásico "Study of Light Deviation Errors in Triple Mirrors and Tetrahedral Prisms" J. Optical Soc. Amer., vol. 48, no. 7, p. 496-499, julio, 1958, de P.R. Yoder, Jr., describe los patrones de puntos bien conocidos que resultan de dichas aberraciones.

La patente de EE.UU. 3.833.285 concedida a Heenan, cedida al cesionario común e incorporada en este documento a modo de referencia en su totalidad, describe que tener un ángulo diedro de un elemento de aristas de cubos de macrotamaño mayor que los otros dos da como resultado una angularidad de observación ampliada en los microcubos, y específicamente que la luz retrorreflejada diverge en un patrón alargado.

1. Un procedimiento para producir un conjunto de aristas de cubos que tienen divergencia controlada, comprendiendo el procedimiento proporcionar un sustrato que tiene una primera y segunda superficies opuestas, teniendo dicha primera superficie 5 un conjunto de elementos de aristas de cubos formados en ella, y trabajar de forma controlada en una o más regiones localizadas sobre la segunda superficie del sustrato, siendo el trabajo controlado de una magnitud suficiente para cambiar uno o más de los ángulos diedros entre las caras que se intersecan mutuamente de uno o más de los elementos de aristas de cubos opuestos al lugar de trabajo, con lo cual dichos uno o más elementos de aristas de cubos estarán aberrados para crear un conjunto de elementos de aristas de cubos que tienen su intensidad de retrorreflexión extendida sobre un mayor intervalo de ángulos de divergencia, hasta aproximadamente 2º , que las aristas de cubos no aberrados, al tiempo que preservan la intensidad a ángulos de divergencia más pequeños.

2. Un procedimiento según lo establecido en la reivindicación 1, en el que el trabajo controlado se alcanza mediante la aplicación de presión, la aplicación de energía, la aplicación de sustancias químicas, o el maquinado.

15 3. Un procedimiento según lo establecido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la retrorreflectancia total del conjunto trabajado es al menos 90º de la del conjunto antes del trabajo.

4. Un procedimiento según lo establecido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el trabajo controlado no perturba el conjunto, a excepción de cambios de aberración dentro de elementos individuales de los elementos microópticos o elementos de aristas de cubos del conjunto.

20 5. Un procedimiento según lo establecido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la magnitud del trabajo es suficientemente pequeña de tal manera que la lisura de las caras de los elementos microópticos o de los elementos de aristas de cubos no se dañe sustancialmente.

6. Un procedimiento según lo establecido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la magnitud del trabajo es suficientemente pequeña de tal manera que el afilado de los bordes de los elementos microópticos 25 no se dañe sustancialmente.

7. Un procedimiento según lo establecido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dicho sustrato es una electroforma producida sobre un mandril, y dicho trabajo controlado sobre la segunda superficie se realiza mientras dicha electroforma se encuentra unida todavía a dicho mandril.

8. Un objeto fabricado mediante el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1-7.

9. Un objeto retrorreflectante fabricado mediante el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1-7.