(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部から開口端部に向かって内径が拡大するように形成され、かつ、前記開口端部の内周面に複数の溝が放射状に形成された回転ヘッドと、
前記回転ヘッドを回転させる駆動部と、
回転する前記回転ヘッドに電圧を付与して前記回転ヘッドの前記開口端部とアース状態の塗装対象物との間に静電界を形成する電圧付与部と、を備え、
前記開口端部から放出された微粒化された塗料を、前記静電界によって生じる静電気力のみを用いて移動させ、前記塗装対象物に塗着させる静電微粒化式塗装装置であって、
前記電圧付与部から出力される前記電圧を制御して前記静電界の強度を調整する電圧制御部をさらに備え、
前記電圧制御部により前記静電界の強度を調整することにより、前記開口端部から放出された糸状の塗料を静電微粒化しつつ、静電微粒化された前記塗料の粒径を制御する、静電微粒化式塗装装置。
【請求項２】
前記電圧制御部は、前記回転ヘッドの前記開口端部から放出される電流の値が一定になるように、前記電圧付与部から出力される電圧を制御する、請求項１に記載の静電微粒化式塗装装置。
【請求項３】
前記回転ヘッドの外周面は、円柱形状を有する、請求項１又は２に記載の静電微粒化式塗装装置。
【請求項４】
前記回転ヘッドの外周面を囲むように形成された外周リングをさらに備え、
前記外周リングには、前記回転ヘッドとともに、前記電圧付与部から出力される前記電圧が付与される、請求項１〜３の何れか一項に記載の静電微粒化式塗装装置。
【請求項５】
前記外周リングでは、軸方向に垂直な断面積が基部から先端部に向かって減少するように形成されている、請求項４に記載の静電微粒化式塗装装置。
【請求項６】
前記外周リングの先端部の外周面には、当該外周リングの軸方向に沿って複数の溝が形成されている、請求項４又は５に記載の静電微粒化式塗装装置。
【請求項７】
前記外周リングの先端部から当該外周リングの軸方向に沿って突出する複数の突起部がさらに設けられている、請求項４又は５に記載の静電微粒化式塗装装置。
【請求項８】
複数の前記回転ヘッドが並列に設けられている、請求項１〜７の何れか一項に記載の静電微粒化式塗装装置。
【請求項９】
基部から開口端部に向かって内径が拡大するように形成され、かつ、前記開口端部の内周面に複数の溝が放射状に形成された回転ヘッドを回転させることにより、前記開口端部から糸状の塗料を放出するステップと、
回転する前記回転ヘッドの前記開口端部と塗装対象物との間に静電界を形成することにより、前記糸状の塗料を微粒化するステップと、
前記静電界の強度を調整することにより、微粒化される前記塗料の粒径を制御するステップと、
前記微粒化された塗料を、前記静電界によって生じる静電気力のみを用いて移動させ、前記塗装対象物に塗着させるステップと、を備えた静電微粒化式塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電微粒化式塗装装置及び塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な回転霧化式塗装装置は、高速回転するベル形状の回転ヘッドから放出される糸状の水性塗料にシェーピングエアを吹き付けることにより、当該糸状の水性塗料を微粒化（霧化）するとともに、塗装パターンを制御している。しかしながら、この回転霧化式塗装装置では、シェーピングエアの随伴流が塗装対象物において反射し、塗料粒子を巻き上げるため、塗着効率が低下してしまうという問題があった。
【０００３】
このような問題に対する解決策が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された塗装装置は、回転ヘッド（カップ型主電極）の回転速度を上げて遠心力を大きくすることにより、シェーピングエアを用いずに塗料の微粒化を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０８１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された塗装装置のように、シェーピングエアを用いずに回転ヘッドの回転速度を上げるだけでは、塗着に適した粒径まで塗料を十分に微粒化することができないため、結果的に、塗装対象物に効率よく塗着させることができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記を鑑みなされたものであって、シェーピングエアを用いずに塗料を微粒化して塗装対象物に効率よく塗着させることが可能な静電微粒化式塗装装置及びその塗装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る静電微粒化式塗装装置は、基部から開口端部に向かって内径が拡大するように形成され、かつ、前記開口端部の内周面に複数の溝が放射状に形成された回転ヘッドと、前記回転ヘッドを回転させる駆動部と、回転する前記回転ヘッドに電圧を付与して前記回転ヘッドの前記開口端部とアース状態の塗装対象物との間に静電界を形成する電圧付与部と、を備え、前記開口端部から放出された微粒化された塗料を、前記静電界によって生じる静電気力のみを用いて移動させ、前記塗装対象物に塗着させる静電微粒化式塗装装置であって、前記電圧付与部から出力される前記電圧を制御して前記静電界の強度を調整する電圧制御部をさらに備え、前記電圧制御部により前記静電界の強度を調整することにより、前記開口端部から放出された糸状の塗料を静電微粒化しつつ、静電微粒化された前記塗料の粒径を制御するものである。それにより、シェーピングエアを用いずに塗着に適した粒径まで塗料を微粒化することができるため、塗装対象物に付着した塗料粒子、及び、塗装対象物近傍に浮遊する塗料粒子が、シェーピングエアの随伴流によって巻き上げられることを防ぐことができ、その結果、塗着効率を画期的に向上させることができる。
【０００８】
前記電圧制御部は、前記回転ヘッドの前記開口端部から放出される電流の値が一定になるように、前記電圧付与部から出力される電圧を制御することが好ましい。それにより、例えば塗装対象物の形状が変化することで回転ヘッドと塗装対象物との間の距離が変化しても、それに伴って電圧も変化するため、電界強度の変動は抑制される。その結果、塗料の粒径のばらつきが抑制されるため、塗料の微粒化を安定させることができるとともに、塗着効率を安定させることができる。
【０００９】
前記回転ヘッドの外周面は、円柱形状を有することが好ましい。それにより、回転ヘッドが高速回転してもその周辺のエアの乱流を抑制することができる。
【００１０】
前記回転ヘッドの外周面を囲むように形成された外周リングをさらに備え、前記外周リングには、前記回転ヘッドとともに、前記電圧付与部から出力される前記電圧が付与されることが好ましい。それにより、電気力線の密度が高くなって電界強度が大きくなるため、塗料の微粒化を促進させることができるとともに、微粒化された塗料をグロー放電により発生するイオン風に乗せて塗装対象物に運ぶことができるため、塗着効率を向上させることができる。
【００１１】
前記外周リングでは、軸方向に垂直な断面積が基部から先端部に向かって減少するように形成されていることが好ましい。また、前記外周リングの前記先端部の外周面には、当該外周リングの軸方向に沿って複数の溝が形成されていることが好ましい。また、前記外周リングの前記先端部から当該外周リングの軸方向に沿って突出する複数の突起部がさらに設けられていることが好ましい。それにより、電界強度がさらに大きくなるため、塗料の微粒化をさらに促進させることができる。
【００１２】
本発明の一態様に係る静電微粒化式塗装方法は、基部から開口端部に向かって内径が拡大するように形成され、かつ、前記開口端部の内周面に複数の溝が放射状に形成された回転ヘッドを回転させることにより、前記開口端部から糸状の塗料を放出するステップと、回転する前記回転ヘッドの前記開口端部と塗装対象物との間に静電界を形成することにより、前記糸状の塗料を微粒化するステップと、前記静電界の強度を調整することにより、微粒化される前記塗料の粒径を制御するステップと、前記微粒化された塗料を、前記静電界によって生じる静電気力のみを用いて移動させ、前記塗装対象物に塗着させるステップと、を備えるものである。それにより、シェーピングエアを用いずに塗着に適した粒径まで塗料を微粒化することができるため、塗装対象物に付着した塗料粒子、及び、塗装対象物近傍に浮遊する塗料粒子が、シェーピングエアの随伴流によって巻き上げられることを防ぐことができ、その結果、塗着効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、シェーピングエアを用いずに塗料を微粒化して塗装対象物に効率よく塗着させることが可能な静電微粒化式塗装装置及びその塗装方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る静電微粒化式塗装装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す回転ヘッドを示す斜視図及び側面図である。
【図３】図１に示す回転ヘッド及びワークＷの間に形成される静電界及びその静電気力について説明するための模式図である。
【図４】定電流制御した場合における回転ヘッドの電流値及び電圧値の変化を示すタイミングチャートである。
【図５】静電気による塗料の微粒化を主として行う本発明の塗装方法と、静電気による塗料の微粒化を主として行わない従来の塗装方法とで、電界強度の違いを比較した図である。
【図６】図１に示す静電微粒化式塗装装置による塗装方法を示すフローチャートである。
【図７】静電気による塗料の微粒化を主として行う本発明の塗装方法と、静電気による塗料の微粒化を主として行わない従来の塗装方法とで、回転ヘッド及びワークＷの間の距離を比較した図である。
【図８】静電気による塗料の微粒化を主として行う本発明の塗装方法と、静電気による塗料の微粒化を主として行わない従来の塗装方法とで、回転ヘッドの移動速度を比較した図である。
【図９】シェーピングエアの風量と塗着効率との関係を示す図である。
【図１０】塗料流量（吐出量）、塗料粒径、及び塗装膜厚の関係を示す図である。
【図１１】実施の形態２に係る静電微粒化式塗装装置を模式的に示す断面図である。
【図１２】図１１に示す外周リングを示す斜視図及び側面図である。
【図１３】図１１に示す静電微粒化式塗装装置の回転ヘッド及び外周リングのそれぞれの先端部近傍を拡大した断面図である。
【図１４】図１１に示す静電微粒化式塗装装置による塗装方法を示すフローチャートである。
【図１５】図１１に示す外周リングの第１の変形例を示す斜視図及び側面図である。
【図１６】図１１に示す外周リングの第２の変形例を示す斜視図及び側面図である。
【図１７】図１１に示す外周リングの第３の変形例を示す斜視図及び側面図である。
【図１８】実施の形態３に係る静電微粒化式塗装装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１６】
＜実施の形態１＞
まず、図１を参照して、実施の形態１に係る静電微粒化式塗装装置１について説明する。
図１は、実施の形態１に係る静電微粒化式塗装装置１を模式的に示す断面図である。なお、図１には、構成要素の位置関係を説明するために便宜的に右手系ｘｙｚ座標が示されている。
【００１７】
図１に示すように、静電微粒化式塗装装置１は、静電微粒化式の塗装装置であって、回転ヘッド１２と、回転モータ（駆動部）１３と、塗料供給部１４と、トリガバルブ１５と、塗料フィードチューブ１６と、高電圧発生器（電圧付与部）１７と、電圧制御部１８と、を備えている。
【００１８】
塗料供給部１４には、静電微粒化式の塗装に用いられる水性の塗料Ｐ１が格納されている。塗料Ｐ１は、例えば水分を含んだ樹脂製の塗料である。なお、本実施の形態では、塗料Ｐ１が水性塗料である場合を例に説明するが、これに限られない。塗料Ｐ１は油性塗料（溶剤塗料）であってもよい。
【００１９】
塗料供給部１４は、塗料フィードチューブ１６を介して、回転ヘッド１２に接続されている。また、塗料フィードチューブ１６にはトリガバルブ１５が取り付けられている。例えば、トリガバルブ１５を開くことにより、塗料供給部１４に格納された塗料Ｐ１が塗料フィードチューブ１６を介して回転ヘッド１２内に供給され、トリガバルブ１５を閉じることにより、塗料供給部１４から回転ヘッド１２内への塗料Ｐ１の供給が停止する。
【００２０】
回転ヘッド１２は、高速回転することによって塗料Ｐ１に遠心力を付与し、遠心力が付与された塗料Ｐ１を複数の溝１２ａから糸状に放出する。例えば、回転ヘッド１２の回転数は、１０〜５０ｋｒｍｐである。
【００２１】
図２は、回転ヘッド１２の斜視図及び側面図である。なお、図２におけるｘｙｚ座標は、図１と一致している。図２を参照すると、回転ヘッド１２は、基部から開口端部に向かって内径が拡大するように形成され、開口端部の内周面には複数の溝１２ａが放射状に形成されている。回転モータ１３を用いて回転ヘッド１２を高速回転させると、塗料供給部１４から回転ヘッド１２内に供給された塗料Ｐ１が、遠心力の影響を受けて、内周面を伝わって開口端部にまで達し、開口端部の内周面に形成された複数の溝１２ａから遠心力方向に糸状に放出される。
【００２２】
例えば、回転ヘッド１２の外径は２０〜５０ｍｍ程度であって、溝１２ａの数は６００〜１０００個程度である。
【００２３】
また、回転ヘッド１２は、導電性の材料により形成されている。具体的には、回転ヘッド１２は、アルミニウム、チタン、ステンレス等の高強度かつ低抵抗の金属材料により形成されている。それにより、回転ヘッド１２は、アースされたワーク（塗装対象物）Ｗとの間に静電界を形成するための電極として用いられることができる（後述）。
【００２４】
なお、回転ヘッド１２の外周面は、円柱形状であることが好ましい。それにより、回転ヘッド１２が高速回転してもその周辺において発生するエアの乱流を抑制することができる。
【００２５】
高電圧発生器１７は、負の高電圧を生成して回転ヘッド１２に印加することにより、回転ヘッド１２を負に帯電させる。それにより、負電極としての回転ヘッド１２と、正電極としてのワークＷとの間には、強い静電界が形成される。
【００２６】
回転ヘッド１２から放出された糸状の塗料Ｐ１は、回転ヘッド１２とワークＷとの間に形成された静電界の静電気力によって、滴状に分裂し、微粒化される。即ち、静電微粒化される。そして、図１に示すように、静電微粒化された塗料Ｐ１は、それ自体が持つ負の電荷により、アース状態のワークＷに引き寄せられ、塗布される。それにより、ワークＷには塗装膜Ｐ２が形成される。
【００２７】
ここで、塗料Ｐ１は、シェーピングエアを用いずに、回転ヘッド１２とワークＷとの間に形成された静電界における静電気力によって、静電微粒化されている。それにより、ワークＷに付着した塗料粒子、及び、ワークＷ近傍に浮遊する塗料粒子が、シェーピングエアの随伴流によって巻き上げられないため、塗着効率を向上させることができる。
【００２８】
また、回転ヘッド１２の先端部からグロー放電によるイオン風を発生させることにより、霧状の塗料Ｐ１の安定的な飛行及びパターン形成を補助することができる。
【００２９】
電圧制御部１８は、高電圧発生器１７の出力電圧を制御して静電界の強度を調整することにより、静電微粒化する塗料Ｐ１の粒径を塗着に適した粒径に制御したり、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径のばらつきを抑制したりする。
【００３０】
例えば、電圧制御部１８により高電圧発生器１７の出力電圧を大きくして静電界の強度を大きくした場合、静電気力が大きくなるため、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径は小さくなる。他方、電圧制御部１８により高電圧発生器１７の出力電圧を小さくして静電界の強度を小さくした場合、静電気力が小さくなるため、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径は小さくなる。なお、塗着に適した粒径は、例えば、ＳＭＤ(Sauter Mean Diameter)で２０〜３０μｍが好ましい。
【００３１】
なお、電圧制御部１８により静電界の強度を調整することにより、塗装パターンを制御することもできる。例えば、電圧制御部１８により静電界の強度を大きくすると、静電微粒化された塗料Ｐ１の直進性が増すため、塗装パターンは狭くなる。他方、電圧制御部１８により静電界の強度を小さくすると、静電微粒化された塗料Ｐ１の直進性が弱くなるため、塗装パターンは広くなる。
【００３２】
図３は、回転ヘッド１２とワークＷとの間に形成される静電界及びその静電気力について説明するための模式図である。図３を参照すると、回転ヘッド１２とワークＷとの間の電界強度をＥ、電位差をＶ、距離をｒとすると、Ｅ＝Ｖ／ｒが成り立つ。
【００３３】
仮に電圧制御部１８が、回転ヘッド１２の開口端部の電位が常に一定になるように高電圧発生器１７の出力電圧を制御する構成であった場合、電位差Ｖが固定されてしまうため、距離ｒの変化に応じて電界強度Ｅが変化してしまう。その結果、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径にばらつきが生じてしまうため、塗料Ｐ１の静電微粒化が不安定になるとともに、塗着効率が不安定になってしまう。
【００３４】
そこで、電圧制御部１８は、回転ヘッド１２の開口端部から放出される電流（放電電流）が常に一定になるように、高電圧発生器１７の出力電圧を制御している。それにより、距離ｒの変化に応じて電位差Ｖが変化するため、電界強度Ｅの変動は抑制される。具体的には、距離ｒが長くなると、放電電流Ｉに対する抵抗成分Ｒが大きくなるため、電位差Ｖ（＝Ｒ×Ｉ）は大きくなる。距離ｒが短くなると、放電電流Ｉに対する抵抗成分Ｒが小さくなるため、電位差Ｖ（＝Ｒ×Ｉ）は小さくなる。そのため、電界強度Ｅの変動は抑制される。その結果、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径のばらつきが抑制されるため、塗料Ｐ１の静電微粒化を安定させることができるとともに、塗着効率を安定させることができる。
【００３５】
図４は、定電流制御した場合における回転ヘッド１２（の開口端部）の電流値及び電圧値の変化を示すタイミングチャートである。図４を参照すると、回転ヘッド１２に高電圧を印加すると（時刻ｔ０）、高電圧の印加を止めるまで（時刻ｔ２）、回転ヘッド１２の電流値は一定の値（図４の例では１００〜２００μＡ）を維持する（時刻ｔ１〜ｔ２）。電流値が一定の値を維持している期間、塗装対象物の形状が変化すること等により距離ｒが変化しても、それに応じて電圧値（図４の例では−６０ｋＶ前後）が変化するため、電界強度Ｅの変動は抑制される。その結果、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径のばらつきが抑制されるため、塗料Ｐ１の静電微粒化を安定させることができるとともに、塗着効率を安定させることができる。
【００３６】
図５は、シェーピングエアを用いずに主に静電気を用いて塗料の微粒化を行う本発明の塗装方法と、静電気を用いずに主にシェーピングエアを用いて塗料の微粒化を行う従来の塗装方法とで、電界強度の違いを比較した図である。図５を参照すると、静電気による塗料の微粒化を主として行わない従来の塗装方法では、回転ヘッド１２の電流値が１００μＡ以下と低いため、電界強度が低くなっている。それに対し、静電気による塗料の微粒化を主として行う本発明の塗装方法では、回転ヘッド１２の電流値が１００〜２００μＡと高いため、電界強度が高くなっている。
【００３７】
続いて、静電微粒化式塗装装置１による塗装方法について説明する。
図６は、静電微粒化式塗装装置１による塗装方法を示すフローチャートである。
【００３８】
まず、静電微粒化式塗装装置１に、アース状態のワーク（塗装対象物）Ｗを設置する（ステップＳ１０１）。ワークＷは、例えば車両のボディ等である。
【００３９】
その後、静電微粒化式塗装装置１を起動する。具体的には、回転ヘッド１２を高速回転させるとともに、回転ヘッド１２に負の高電圧を印加することにより回転ヘッド１２とワークＷとの間に静電界を形成する。なお、当然ながら、ワークＷを設置する前に静電微粒化式塗装装置１を起動しておいてもよい。
【００４０】
その後、トリガバルブ１５を開くことにより、塗料供給部１４に格納された塗料Ｐ１を高速回転する回転ヘッド１２内に供給する。回転ヘッド１２内に供給された塗料Ｐ１は、遠心力の影響を受けて、回転ヘッド１２の開口端部の内周面に形成された複数の溝１２ａから遠心力方向に糸状に放出される（ステップＳ１０２）。
【００４１】
その後、回転ヘッド１２から放出された糸状の塗料Ｐ１は、回転ヘッド１２とワークＷとの間に形成された静電界における静電気力によって、滴状に分裂し、塗着に適した粒径まで微粒化される。即ち、静電微粒化される（ステップＳ１０３）。
【００４２】
回転ヘッド１２とワークＷとの間に形成された静電界の静電気力によって静電微粒化された塗料Ｐ１は、それ自体が持つ負の電荷により、アース状態のワークＷに引き寄せられ、塗布される（ステップＳ１０４）。それにより、ワークＷには塗装膜Ｐ２が形成される。また、静電微粒化された塗料Ｐ１は、回転ヘッド１２のグロー放電により発生するイオン風に乗ってワークＷまで運ばれる。それにより、ワークＷへの塗装が促進される。
【００４３】
ここで、塗装のターゲット領域を移動させるために回転ヘッド１２を移動させると、ワークＷの形状によっては、回転ヘッド１２とワークＷとの間の距離ｒが変化する。そのため、仮に回転ヘッド１２の開口端部の電位を固定すると、距離ｒの変化に応じて電界強度Ｅ（＝Ｖ／ｒ）が変動してしまう。そこで、本実施の形態では、回転ヘッド１２の開口端部から放出される電流が常に一定になるように、高電圧発生器１７の出力電圧を制御する（ステップＳ１０５）。それにより、距離ｒの変化に応じて電位差Ｖが変化するため、電界強度Ｅの変動は抑制される。その結果、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径のばらつきが抑制されるため、塗料Ｐ１の静電微粒化を安定させることができるとともに、塗着効率を安定させることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態に係る塗装方法では、距離ｒをできるだけ短くしている。それにより、電界強度Ｅ（＝Ｖ／ｒ）が大きくなるため、塗料Ｐ１の微粒化を促進させることができる。
【００４５】
図７は、シェーピングエアを用いずに静電気を用いて塗料の微粒化を行う本発明の塗装方法と、静電気を用いずにシェーピングエアを用いて塗料の微粒化を行う従来の塗装方法とで、回転ヘッド１２及びワークＷの間の距離ｒを比較した図である。
【００４６】
図７を参照すると、従来の塗装方法では、距離ｒが１５０〜３００ｍｍ（電圧Ｖは−６０〜−９０ｋＶ）だったのに対し、本発明の塗装方法では、距離ｒが５０〜１００ｍｍ（電圧Ｖは−３０〜−７０ｋＶ）程度に短くなっている。それにより、本発明の塗装方法では、電界強度Ｅが大きくなるため、塗料Ｐ１の静電微粒化を促進させることができる。
【００４７】
また、本実施の形態に係る塗装方法では、回転ヘッド１２の先端部（開口端部）の断面積をできるだけ小さくしている。ここで、真空誘電率をε０とすると、ガウスの定理よりＥ＝ｑ／４πε０ｒ２が成り立つ。つまり、電界強度Ｅと電気力線の密度とは比例関係にある。したがって、回転ヘッド１２の先端部（開口端部）の断面積を小さくして電気力線の密度を大きくすることにより、電界強度Ｅが大きくなるため、塗料Ｐ１の静電微粒化を促進させることができる。
【００４８】
さらに、本実施の形態に係る塗装方法では、回転ヘッド１２の移動速度を従来の塗装方法よりも低速にしている。
【００４９】
図８は、シェーピングエアを用いずに静電気を用いて塗料の微粒化を行う本発明の塗装方法と、静電気を用いずにシェーピングエアを用いて塗料の微粒化を行う従来の塗装方法とで、回転ヘッド１２の移動速度を比較した図である。
【００５０】
図８を参照すると、従来の塗装方法では、移動速度が５００〜１２００ｍｍ／ｓｅｃだったのに対し、本発明の塗装方法では、移動速度が１００〜５００ｍｍ／ｓｅｃ程度に遅くなっている。それにより、本発明の塗装方法では、霧状の塗料Ｐ１が電界から外れて直進性を失うことを防ぐことができるため、塗着効率の低下を防ぐことができる。
【００５１】
図９は、シェーピングエアの風量と塗着効率との関係を示す図である。
図９を参照すると、シェーピングエアを用いた従来の塗装方法では、ワークＷに付着した塗料Ｐ１、及び、ワークＷ近傍に浮遊する塗料Ｐ１が、シェーピングエアの随伴流により巻き上げられてしまうため、塗着効率が低い（本例では５０〜７０％）。それに対し、シェーピングエアを用いない本発明の塗装方法では、ワークＷに付着した塗料Ｐ１、及び、ワークＷ近傍に浮遊する塗料Ｐ１が、シェーピングエアの随伴流により巻き上げられないため、塗着効率が高い（本例では９０〜９５％）。
【００５２】
図１０は、塗料流量（吐出量）、塗料粒径、及び塗装膜厚の関係を示す図である。
図１０を参照すると、所定の粒径の塗料Ｐ１を生成しようとした場合、シェーピングエアを用いない本発明の塗装方法では、シェーピングエアを用いた従来の塗装方法と比較して、単位時間当たりの塗料流量が少なくなってしまう。しかしながら、本発明の塗装方法では、ワークＷに付着した塗料Ｐ１、及び、ワークＷ近傍に浮遊する塗料Ｐ１が、シェーピングエアの随伴流によって巻き上げられないため、少ない塗料流量でも、従来と同程度の膜厚の塗装膜Ｐ２を形成することができる。つまり、生産性（加工能力）を大きく損なうことなく、塗着効率を向上させることができる。
【００５３】
このように、静電微粒化式塗装装置１は、シェーピングエアを用いることなく、回転ヘッド１２とワークＷとの間に形成された静電界の静電気力によって塗料Ｐ１を静電微粒化している。それにより、ワークＷに付着した塗料粒子、及び、ワークＷ近傍に浮遊する塗料粒子が、シェーピングエアの随伴流によって巻き上げられないため、塗着効率を向上させることができる。
【００５４】
また、静電微粒化式塗装装置１は、回転ヘッド１２の開口端部から放出される電流が常に一定になるように、高電圧発生器１７の出力電圧を制御している。それにより、距離ｒの変化に応じて電位差Ｖが変化するため、電界強度Ｅの変動は抑制される。その結果、静電微粒化される塗料Ｐ１の粒径のばらつきが抑制されるため、塗料Ｐ１の微粒化を安定させることができるとともに、塗着効率を安定させることができる。
【００５５】
＜実施の形態２＞
図１１は、実施の形態２に係る静電微粒化式塗装装置２を模式的に示す断面図である。
静電微粒化式塗装装置２は、静電微粒化式塗装装置１と比較して、外周リング１９をさらに備える。なお、図１１には、構成要素の位置関係を説明するために便宜的に右手系ｘｙｚ座標が示されている。
【００５６】
図１１に示すように、外周リング１９は、負電極である回転ヘッド１２の補助電極として用いられ、回転ヘッド１２の外周面を囲むように形成された円柱形状を有する。
【００５７】
図１２は、外周リング１９の斜視図及び側面図である。なお、図１２におけるｘｙｚ座標は、図１１と一致している。外周リング１９は、上記したように回転ヘッド１２の外周面を囲むように形成された円柱形状を有する。また、外周リング１９は、先端部（回転ヘッド１２の開口端部側に位置する端部）に向かって、外径が縮小するように形成された傾斜部１９ａを有する。なお、傾斜部１９ａにおける内周面に対する外周面の傾斜角は、例えば０．１ｒａｄ以下である。
【００５８】
また、外周リング１９は、導電性の材料により形成されている。具体的には、外周リング１９は、銅やアルミニウム等の低抵抗の金属材料により形成されている。それにより、外周リング１９は、回転ヘッド１２とともに、アースされたワークＷとの間に静電界を形成するための負電極として用いられることができる。
【００５９】
高電圧発生器１７は、回転ヘッド１２だけでなく外周リング１９にも負の高電圧を印加することで、回転ヘッド１２及び外周リング１９を共に負に帯電させる。それにより、回転ヘッド１２及び外周リング１９と、ワークＷとの間には、さらに強い静電界が形成される。
【００６０】
ここで、本実施の形態では、外周リング１９は、軸方向（ｘ軸方向）に垂直な断面積が基部から先端部に向かって減少するように形成されている。この先端部の断面積はできるだけ小さくなるように形成されることが好ましい。例えば、外周リング１９の先端部の厚みは０．３〜１ｍｍ程度が好ましい。それにより、電気力線の密度が高くなって電界強度Ｅが大きくなるため、塗料Ｐ１の静電微粒化を促進させることができる。
【００６１】
さらに、回転ヘッド１２及び外周リング１９のそれぞれの先端部からグロー放電によるより強いイオン風を発生させることにより、霧状の塗料Ｐ１の安定的な飛行及びパターン形成を補助することができる。
【００６２】
静電微粒化式塗装装置２のその他の構成については、静電微粒化式塗装装置１と同様であるため、その説明を省略する。
【００６３】
続いて、静電微粒化式塗装装置２による塗装方法について説明する。図１３は、静電微粒化式塗装装置２の回転ヘッド１２及び外周リング１９のそれぞれの先端部近傍を拡大した断面図である。図１４は、静電微粒化式塗装装置２による塗装方法を示すフローチャートである。
【００６４】
なお、図１４におけるステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理は、それぞれ図６におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理に対応する。
【００６５】
ここで、ステップＳ２０３では、回転ヘッド１２から放出された糸状の塗料Ｐ１が、回転ヘッド１２及び外周リング１９と、ワークＷと、の間に形成された静電界における静電気力によって、滴状に分裂し、塗着に適した粒径まで微粒化される。即ち、静電微粒化される。
【００６６】
また、ステップＳ２０４では、静電微粒化された塗料Ｐ１が、それ自体が持つ負の電荷によってアース状態のワークＷに引き寄せられるとともに、回転ヘッド１２及び外周リング１９のグロー放電により発生するイオン風に乗ってワークＷまで運ばれ、塗布される。それにより、ワークＷには塗装膜Ｐ２が形成される。
【００６７】
静電微粒化式塗装装置２によるその他の処理については、静電微粒化式塗装装置１と基本的には同じであるため、その説明を省略する。
【００６８】
なお、図１２に示す外周リング１９の代わりに、図１５に示す外周リング１９が用いられてもよい。図１５に示す外周リング１９は、傾斜部１９ａに変えて、先端部の外周面に外周リング１９の軸方向に沿って形成された複数の溝１９ｂを有する。
【００６９】
また、図１２に示す外周リング１９の代わりに、図１６に示す外周リング１９が用いられてもよい。図１６に示す外周リング１９は、傾斜部１９ａの表面（即ち、先端部の外周面）に、外周リング１９の軸方向に沿って形成された複数の溝１９ｂをさらに有する。
【００７０】
さらに、図１２に示す外周リング１９の代わりに、図１７に示す外周リング１９が用いられてもよい。図１７に示す外周リング１９は、先端部から外周リング１９の軸方向に沿って突出する複数の突起部１９ｃをさらに有する。
【００７１】
＜実施の形態３＞
図１８は、実施の形態３に係る静電微粒化式塗装装置３を模式的に示す断面図である。
静電微粒化式塗装装置３は、静電微粒化式塗装装置２と比較して、単体の回転ヘッド１２に変えて、並列に配置された複数の回転ヘッド１２を備える。また、複数の回転ヘッド１２に対して複数の回転モータ１３がそれぞれ設けられている。
【００７２】
静電微粒化式塗装装置３は、複数の回転ヘッド１２を用いることにより、塗装パターンの自由度を向上させることができるとともに、加工能力を向上させることができる。静電微粒化式塗装装置３のその他の構成については、静電微粒化式塗装装置２と同等であるため、その説明を省略する。
【００７３】
以上のように、上記実施の形態１〜３に係る静電微粒化式塗装装置は、シェーピングエアを用いることなく、回転ヘッド及びワークＷの間に形成された静電界の静電気力によって、塗着に適した粒径まで塗料Ｐ１を静電微粒化している。それにより、ワークＷに付着した塗料粒子、及び、ワークＷ近傍に浮遊する塗料粒子が、シェーピングエアの随伴流によって巻き上げられないため、塗着効率を向上させることができる。
【００７４】
また、上記実施の形態１〜３に係る静電微粒化式塗装装置は、回転ヘッドの開口端部から放出される電流が常に一定になるように、電圧制御部を用いて高電圧発生器の出力電圧を制御している。それにより、回転ヘッド及びワークＷ間の距離が変化しても、それに応じて電位差Ｖが変化するため、電界強度Ｅの変動は抑制される。その結果、微粒化される塗料Ｐ１の粒径のばらつきが抑制されるため、塗料Ｐ１の微粒化を安定させることができるとともに、塗着効率を安定させることができる。
【００７５】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、高電圧発生器１７及び電圧制御部１８は、静電微粒化式塗装装置１〜３の外部に設けられてもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態では、電圧制御部１８が、回転ヘッド１２から放出される電流が常に一定になるように、高電圧発生器１７の出力電圧を制御する場合を例に説明したが、これに限られない。回転ヘッド１２とワークＷとの間の距離ｒを測定する測定回路をさらに備え、電界強度Ｅが一定になるように、測定回路の測定結果に基づいて高電圧発生器１７の出力電圧を制御する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１  静電微粒化式塗装装置
２  静電微粒化式塗装装置
３  静電微粒化式塗装装置
１２  回転ヘッド
１２ａ  溝
１３  回転モータ
１４  塗料供給部
１５  トリガバルブ
１６  塗料フィードチューブ
１７  高電圧発生器
１８  電圧制御部
１９  外周リング
１９ａ  傾斜部
１９ｂ  溝
１９ｃ  突起部
Ｐ１  塗料
Ｐ２  塗装膜
Ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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