(57)【要約】回転式塗装機（１）は、エアモータ（２）により駆動される回転ヘッド（４）を有し、この回転ヘッド（４）の回転速度は、例えば４，０００〜５，０００ｒｐｍである。塗料は、塗料供給管（５）を通じて回転ヘッド（４）の中心部分に供給される。回転式塗装機（１）は、円筒状の超音波ホーン（６）を更に有し、超音波ホーン（６）の振動面（６ａ）は回転ヘッド（４）の外周縁に隣接して配置されている。振動面（６ａ）は、前方に向かうに従って徐々に拡径する傾斜面で構成されている。回転ヘッド（４）の外周縁から放出された塗料は、その直後に振動面（６ａ）からの超音波振動を受け、これにより塗料は均一に微粒化し、また、微粒化した塗料は前方に差し向けられる。
2004085080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料源から塗料供給通路を通じて塗料放出手段に塗料を供給する塗料供給工程と、
前記塗料放出手段から外部に向けて塗料を微粒化し易い状態で放出する塗料放出工程と、
前記塗料放出手段から外部に放出された直後の塗料に超音波振動を当てて塗料を微粒化する微粒化工程とを有する塗装方法。
【請求項２】
前記塗料放出手段が回転駆動される回転ヘッドからなり、該回転ヘッドは、これに供給された塗料を遠心力により径方向外方に放出し、
前記回転ヘッドの外周縁に隣接した周囲の領域で、該回転ヘッドから放出された塗料に対して前方に向けて前記超音波振動が当てられる、請求項１に記載の塗装方法。
【請求項３】
前記塗料放出手段が噴霧ノズルからなり、
該噴霧ノズルの周囲から斜め前方に且つ前記噴霧ノズルの近傍領域に向けて前記超音波振動が出力される、請求項１に記載の塗装方法。
【請求項４】
前記噴霧ノズルから霧化エア無しで塗料が放出される、請求項３に記載の塗装方法。
【請求項５】
前記噴霧ノズルから霧化エアと共に塗料が放出される、請求項３に記載の塗装方法。
【請求項６】
前記塗料放出手段が液圧霧化用吐出口からなり、
該液圧霧化用吐出口の周囲から斜め前方に且つ前記液圧霧化用吐出口の近傍領域に向けて前記超音波振動が出力される、請求項１に記載の塗装方法。
【請求項７】
塗料源と、
回転駆動される回転ヘッドと、
前記塗料源から前記回転ヘッドに塗料を供給する塗料供給管と、
前記回転ヘッドの外周縁の近傍に且つ該回転ヘッドの外周縁を包囲して配設され、超音波振動を前方に向けて出力する環状の振動面とを有し、
前記回転ヘッドから遠心力により放出された直後の塗料に超音波振動を当てて、該超音波振動により塗料を微粒化すると共に微粒化した塗料を前方に差し向けることからなる塗装機。
【請求項８】
前記環状の振動面が、前方に向かって拡がる傾斜面で構成されている、請求項７に記載の塗装機。
【請求項９】
前記振動面と前記回転ヘッドとの相対的な前後位置が調整可能である、請求項７又は８に記載の塗装機。
【請求項１０】
前記環状の振動面が、円周方向に配列した複数のセグメントで構成されている、請求項７〜９のいれか一項に記載の塗装機。
【請求項１１】
前記塗装機が、帯電した塗料をアース電位の被塗物に付着させる静電塗装機である、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の塗装機。
【請求項１２】
塗料源と、
塗料を霧化し易い状態で放出する塗料放出手段と、
前記塗料源から前記塗料放出手段に塗料を供給する塗料供給管と、
前記塗料放出手段を包囲して配設され、前記塗料放出手段に隣接した領域で集中するように超音波振動を斜め前方に向けて出力する環状の振動面とを有し、
前記塗料放出手段から放出された直後の塗料に超音波振動を当てて、該超音波振動により塗料を微粒化することからなる塗装機。
【請求項１３】
前記環状の振動面が、前記塗料放出手段の周囲から斜め前方に且つ前記塗料放出手段の近傍領域に向けて前記超音波振動を出力する、請求項１２に記載の塗装機。
【請求項１４】
前記塗料放出手段が噴霧ノズルを含み、
該噴霧ノズルから霧化エア無しで塗料が放出される、請求項１２又は１３に記載の塗装機。
【請求項１５】
前記塗料放出手段が噴霧ノズルを含み、
該噴霧ノズルから霧化エアと共に塗料が放出される、請求項１２又は１３に記載の塗装機。
【請求項１６】
前記塗料放出手段が液圧霧化用の塗料吐出口を含む、請求項１２又は１３に記載の塗装機。
【請求項１７】
前記環状の振動面が、円周方向に分割された複数のセグメントで構成されている、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の塗装機。
【請求項１８】
前記塗装機が、帯電した塗料をアース電位の被塗物に付着させる静電塗装機である、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の塗装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は塗装方法及び塗装機（霧化器）に関し、より詳しくは、超音波振動を利用した塗装技術に関する。
【背景技術】  塗装機は、（１）高速回転するベル状の回転ヘッドを使って塗料を霧化する回転式塗装機、（２）ノズルからエアと共に塗料を吐出させることにより霧化するスプレー式塗装機、（３）加圧した塗料を微細な吐出口から吐出させることにより霧化する液圧式塗装機が知られている。
回転式塗装機は、例えば日本出願公開公報である特開平０３−１０１８５８号公報（特許第２６００３９０号）に見られるように、装置本体の回転軸先端にベル状カップを有し、このベル状カップに塗料供給管から供給された塗料は、遠心力でベル状カップの内面に沿って半径方向外方に向けて薄膜状態で広がり、次いでベル状カップの外周緑から外方に飛散しながら微粒化され、この微粒化した塗料はシェーピングエアによって前方つまり被塗物に差し向けられる。
回転式塗装機の一つの問題点として、微粒化した塗料の粒径にバラツキがあり、粒径の分布で説明すると、比較的大きな粒径と比較的小さな粒径の２つのピークが見られることが知られており、塗料の粒径のバラツキは、塗膜品質の不安定化や塗着効率の低下などの問題を生じる。この問題は、スプレー式塗装機及び液圧式塗装機にも同様に発生することが知られている。
【発明の開示】
本発明の目的は、微粒化した塗料の粒径を均一化することのできる塗装機を提供することにある。
本発明の他の目的は、エア無しで塗料を噴霧することのできる塗装機を提供することにある。
本発明の更なる目的は、被塗物に接近させた状態で塗装することのできる塗装機を提供することにある。
本発明の更なる目的は、比較的低い回転速度であっても塗料を霧化することのできる回転式の塗装機を提供することにある。
本発明の更なる目的は、ノズルからエアと共に塗料を噴霧するスプレー式の塗装機におけるエアの吐出量を低減することのできる塗装機を提供することにある。
本発明の更なる目的は、スプレー式のノズルを流用してエア無しで塗料を霧化させることのできる塗装機を提供することにある。
本発明の更なる目的は、比較的低い液圧であっても塗料を霧化させることのできる液圧霧化式の塗装機を提供することにある。
本発明の更なる目的は、塗布パターンの大きさ及び／又は形状を容易に調整することのできる塗装機を提供することにある。
本発明は、基本的には、塗料放出手段から外部に向けて塗料を微粒化し易い状態で放出した直後に超音波振動を当てて塗料を微粒化することを特徴とする。塗料放出手段としては、典型的には、塗料を径方向外方に放出する回転ヘッド、従来スプレー式塗装機に採用されている噴霧ノズル、従来液圧霧化式塗装機に採用されている液圧霧化用の塗料吐出口を挙げることができる。
回転ヘッドを備えた塗装機に本発明を適用したときには、回転ヘッドの外周縁に隣接した周囲の領域において、前方に向けて超音波振動を出力することにより、この振動エネルギで、微粒化した塗料を前方に向けて飛行させるのがよい。噴霧ノズル、液圧霧化用の塗料吐出口を備えた塗装機に本発明を適用したときには、これら噴霧ノズル、液圧霧化用の塗料吐出口の周囲から斜め前方に且つ噴霧ノズル及び／又は液圧霧化用の塗料吐出口の近傍領域に向けて前記超音波振動を出力して、噴霧ノズル、液圧霧化用の塗料吐出口から放出させた直後の塗料に振動エネルギを集中させるのが好ましい。
本発明の上述した目的及び効果は、添付の図面を参照した本発明の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明を回転式の塗装機（霧化器）に適用した例を示す図である。
図２は、本発明をスプレー式又は液圧式塗装機（霧化器）に適用した例を示す図である。
図３は、従来のスプレー式塗装機（霧化器）のノズルを流用してエア無しで塗料を霧化する現象を説明するための図であり、図３Ａは超音波振動を差し向けるポイントＰの設定位置を説明するための図であり、図３Ｂは、超音波振動エネルギをポイントＰに集中させたときの現象を示す図である。
図４は、第１実施例の回転式静電塗装機の要部の構造を説明するための図である。
図５は、第１実施例に含まれる超音波ホーンの構造を説明するための図である。
図６は、第１実施例の回転式静電塗装機の回転ヘッド（ベル状カップ）の回りに配置した振動面と塗布パターンとの関係を説明するための図である。
図７は、第２実施例の回転式静電塗装機の構造を説明するための図である。
図８は、第２実施例に含まれる加振手段の構造を説明するための図である。
図９は、自動車ボディの塗装ラインに組み込まれた、実施例の静電塗装機を含む塗装システムの全体構成を説明するための図である。
図１０は、自動車ボディの塗装ラインに好適に適用可能な、実施例の静電塗装機を含む塗装システムの他の例を説明するための図である。
図１１は、図１０に示す塗装システムで採用された、複数の静電塗装機を２列に配列したユニットを説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態及び具体例を詳しく説明する。
本発明は、回転式、スプレー式、液圧式の塗装機に適用することができ、また、塗料を帯電させてアース電位の被塗物に塗料を付着させる静電塗装機に対して好適に適用することができるが、塗料を帯電させないで塗料を被塗物に付着させる方式の塗装機に対しても適用することができる。また、本発明の塗装機は塗料の種類に左右されず、水性塗料、油性塗料、メタリック塗料などに等しく適用することができる。
図１は、本発明を回転式塗装機（霧化器）に適用した例を説明するための図である。図２は、本発明をスプレー式又は液圧式の塗装機（霧化器）に適用した例を説明するための図である。
図１を参照して、回転式塗装機１は、従来と同様に、エアモータ２を有し、内部エア通路３を通じて圧縮エアをエアモータ２に供給することによりエアモータ２が回転し、これにより回転ヘッド４が回転駆動される。回転ヘッド４は、典型例ではベル状カップであるが、円盤であってもよい。また、エアモータ２の代わりに電動モータを採用してもよい。従来の回転式塗装機におけるベル状カップの回転速度は、通常、５０，０００ｒｐｍ〜６０，０００ｒｐｍであるが、本発明の回転式の塗装機１にあっては、回転ヘッド４の回転速度を低下させてよく、例えば、４，０００〜５，０００ｒｐｍであってもよい。
塗装機１は内部塗料通路又は塗料供給管５を更に有し、この塗料供給管５を通じて回転ヘッド４の中心部分に塗料が供給される。回転ヘッド４の中心部分に供給された塗料は、遠心力によって回転ヘッド４の表面に沿って径方向外方に広がり、回転ヘッド４の外周縁４ａから径方向外方に放出される。回転ヘッド４の外周縁４ａでは塗料は微粒化し易い状態になっており、回転ヘッド４から放出される塗料は、回転ヘッド４の回転速度に左右されるが、回転ヘッド４の外周縁４ａから糸状、薄膜状の形態を経て微粒子化する。
回転式塗装機１は、円筒状の超音波ホーン６を更に有し、超音波ホーン６の振動面６ａは回転ヘッド４の外周縁に隣接して配置されている。超音波ホーン６の振動面６ａは、糸状の塗料、薄膜状の塗料又は微粒子化する前後の塗料に超音波振動を当てることができる位置に配置されるのが好ましい。超音波ホーン６の振動面６ａは、超音波発生器７で生成した超音波振動によって加震される。図１の参照符号８は、超音波発生器７の外側ケースを示す。
超音波ホーン６の振動面６ａは、回転ヘッド４の外周縁４ａに隣接した後端から前方に向かうに従って徐々に拡径する環状の傾斜面で構成されており、これにより、回転ヘッド４の外周縁４ａから離れた塗料は、その直後に振動面６ａからの超音波振動を受け、これにより塗料は均一に微粒化し、また、飛行方向が前方つまり被塗物（図示せず）に差し向けられる。
回転ヘッド４と、これを包囲する環状の振動面６ａとの相対的な前後位置は、好ましくは、調整可能であるのよい。例えば、第１の例として、回転ヘッド４の外周縁４ａから飛び出した塗料が振動面６ａに接することなく、振動面６ａからの超音波振動を受けるように、回転ヘッド４と振動面６ａとの前後位置を設定してもよい。また、第２の例として、回転ヘッド４の外周縁４ａから飛び出した塗料が振動面６ａで薄膜を形成し、この薄膜が超音波振動によって微粒化して前方に飛び出すことができるように、回転ヘッド４と振動面６ａとの前後位置を設定してもよい。また、第３の例として、上述した第１、第２の例で説明した現象が混在した状態となるように、回転ヘッド４と振動面６ａとの前後位置を設定してもよい。
上述した第１〜第３の例の現象は、超音波ホーン６の振動面６ａの傾斜角θの設定によっても影響を受ける。振動面６ａの傾斜角θは任意に調整できるのが好ましい。
振動面６ａの傾斜角θを変化させることにより、上述した第１〜第３の例で説明した現象や塗料の塗布パターンの大きさを容易に調整することができる。
また、超音波ホーン６の振動面６ａは、円周方向に連続した環状の面で構成してもよいが、必要であれば円周方向に配列した複数のセグメントで構成してもよい。振動面６ａの複数のセグメントを個々に傾斜角θを調整できるようにしてもよく、及び／又は、複数の分割セグメントの回転ヘッド４との相対的な前後位置を個々に調整できるようにしてもよい。これにより、塗料の塗布パターンの大きさ及び／又は形状を容易に調整することができる。
図２に図示の塗装機１０はスプレー式の塗装機を示す。スプレー式塗装機１０は、従来と同様に、被塗物（図示せず）に向けて延びるエアアシスト噴霧ノズル１１を有する。噴霧ノズル１１の前端では塗料は霧化し易い状態になっており、塗料は、噴霧ノズル１１からエアと一緒に放出され、霧化した状態で被塗物に差し向けられる。超音波ホーン６の振動面６ａは噴霧ノズル１１の後方に位置しており、振動面６ａの向きは、噴霧ノズル１１の前端に隣接し且つ軸線上の前方のポイントＰに向けられている。これにより、噴霧ノズル１１を包囲する振動面６ａの超音波振動エネルギはポイントＰに集中される。噴霧ノズル１１から出た塗料は、その直後に、ノズル１１を包囲する振動面６ａから斜め前方に向けて出力された超音波振動を受けて微粒化し塗料の粒径が均一になる。
従来から知られているスプレー式塗装機に使用されている噴霧ノズル１１を流用し、この噴霧ノズル１１から霧化エア無しで塗料を吐出させ、エアアシスト無しのノズル１１から出た直後の塗料に超音波振動を当てて微粒化するようにしてもよい。この現象を模式的に図解したのが図３である。図３ＡはポイントＰの設定位置を説明するための図であり、図３Ｂは、ノズル１１を包囲する環状振動面６ａからの超音波振動エネルギを、軸線上の前方且つノズル１１に隣接したポイントＰに集中させたときの現象を示す。
図２はスプレー式の塗装機１０を示すものであるが、噴霧ノズル１１を液圧霧化用吐出口に置換することで液圧式塗装機になる。液圧式塗装機は、既知のように、加圧した塗料を微小な液圧霧化用吐出口を通過させることで霧化させるものであるが、本発明に従う液圧式塗装機にあっては、液圧霧化用吐出口の軸線上の前方且つこれに隣接したポイントＰに超音波振動を差し向けられる。また、液圧は従来よりも低い値（例えば数十分の１）に設定される。これにより、液圧霧化用吐出口から吐出した塗料は、液圧霧化用吐出口を出た直後に超音波振動を受けて微粒化し、塗料の粒径が均一になる。本発明を適用した液圧式塗装機のおける塗料の微粒化のメカニズムは、図３のＢと実質的に同じである。
噴霧ノズル１１を備えた本発明に従う塗装機１０にあっては、霧化エアを随伴して又は霧化エア無しで噴霧ノズル１１から塗料が飛び出し、次いで微粒子化される。同様に、液圧霧化用吐出口を備えた本発明に従う塗装機にあっては、塗料は、液圧霧化用吐出口から薄膜の状態つまり微粒化し易い状態で放出され、次いで微粒子化される。上述したポイントＰは、噴霧ノズル１１又は液圧霧化用吐出口の前端から塗料が微粒化し始める領域までの範囲に設定されるのが好ましい。
図２には、上述した回転式塗装機１と同じ要素に同一の参照符号を付してある。スプレー式塗装機１０及び液圧式塗装機においても、図１の回転式塗装機１で説明した変形例を同様に適用することができる。スプレー式塗装機１０及び液圧式塗装機にあっても、例えば超音波ホーン６の振動面６ａは、円周方向に連続していてもよいが、円周方向に分割した複数のセグメントで構成してもよい。また、振動面６ａを分割した複数のセグメントを個々に傾斜角θを調整できるようにしてもよく、及び／又は、複数の分割セグメントの回転ヘッド４との相対的な前後位置を個々に調整できるようにしてもよい。
図４は、実施例の回転式静電塗装機１００を概略的に示す斜視図である。参照符号１０１は塗装機本体である。塗装機本体１０１は、電動又はエアによって駆動されるモータ（図示せず）により回転する回転軸１０２を有し、この回転軸１０２は塗装機本体１０１の軸線によって配置されている。回転軸１０２の先端にはベル状カップ１０３が固定されている。ベル状カップ１０３は、開口側を前方（図中左方）つまり被塗物（図示せず）に向けて配設されている。
回転式静電塗装機１００は例えばロボットアームに装着され、ロボットアームが移動することによりベル状カップ１０３は、前後方向（図４に矢印Ｘで示す方向）やその向きを変えて被塗物（塗装すべき面）との間の距離や向きを調整することができる。また、ベル状カップ１０３は、回転時に塗料供給管１０４から塗料が供給され、塗料は、ベル状カップ１０３の中心部分に設けられた複数個の孔を通してカップ内面１０３ａに吐出される。この塗料は、遠心力によりベル状カップ１０３の内面１０３ａに沿って径方向外方に広がり、ベル状カップ１０３の外周縁から外方に放出される。
超音波加振装置１０５は、比較的低速度（例えば４，０００〜５，０００ｒｐｍ）で回転するベル状カップ１０３の外周縁から飛散した直後の塗料に超音波振動を当てることにより、塗料を微粒子化することができ、加えて、塗料の粒径を均一化することができ、また、塗料を前方に差し向ける運動エネルギを塗料に与えることができる。
超音波加振装置１０５は超音波ホーンで構成され、図４、図５に示すように前方に向いたリング状の振動面１０６を有する。この振動面１０６は、円周方向に分割された複数のセグメント１０６ａの群で構成されている。超音波ホーン１０５は超音波発生器１０７を有し、この超音波発生器１０７は、有底円筒状の振動伝達部材１０８に連結されている。より具体的には、超音波発生器１０７は振動伝達部材１０８の底面１０８ａの中心に振動を与え、この振動は振動伝達部材１０８の胴部を介して振動面１０６に与えられる。このような超音波ホーン１０５を採用することにより、超音波発生器１０７を振動面１０６から離れた位置に配置させることができる。
振動面１０６は、ベル状カップ１０３の外周縁に隣接してベル状カップ１０３を包囲している。振動面１０６は、ベル状カップ１０３との相対位置を変えることなく、ベル状カップ１０３と一緒に前後に移動し及び／又は向きが変わる。
振動面１０６は、ベル状カップ１０３の外周縁から外方に飛散した直後の塗料に対して超音波振動を加えることができる。振動面１０６の振幅や周波数などを制御することにより、塗料に付与する運動エネルギの程度や塗料の微粒子化の程度を調整することができ、これにより塗料が被塗物に付着する塗着効率や塗膜品質を向上することができる。
振動面１０６は、図１を参照して説明した傾斜角θが調整可能であるのが好ましい。上述したように、振動面１０６は、ベル状カップ１０３と一緒に移動したり向きを変えることができる。つまり、ベル状カップ１０３との相対的な前後位置が変化しないように、振動面１０６はベル状カップ１０３と一緒に前後方向（矢印Ｘ方向）に移動し及び／又は向きを変える。
振動面１０６は、その傾斜角θ及びベル状カップ１０３との相対的な前後位置が調整可能であるのが好ましい。これより、図４に示すように塗布パターン１０９の大きさや形状を調整することができる。すなわち、塗布パターン１０９の直径Ｄや塗布パターン１０９の外形輪郭を振動面１０６の傾斜角θ及び／又はベル状カップ１０３との相対的な前後位置を調整することにより制御することができる。
図６は、ベル状カップ１０３の外周縁に隣接して配置した環状の振動面１０６の傾斜角θ（図１参照）を調整することにより、塗布パターン１０９の外形輪郭の直径が変化することを説明するための図である。図６に矢印で示すように、末広がりの振動面１０６の傾斜角θを大きくして振動面１０６の開き度合いを狭めるように調整すると、塗布パターン１０９の外形輪郭は小さくなる。同様に、振動面１０６とベル状カップ１０３との相対的な前後位置を調整することにより塗布パターン１０９の外形輪郭を調整することができる。しかし、振動面１０６とベル状カップ１０３との相対的な前後位置を変えると、塗料の粒径分布が変化する。したがって、実際の塗装作業にあたっては、振動面１０６の傾斜角θの調整と、振動面１０６とベル状カップ１０３との相対的な前後位置の調整とを組み合わせることにより、塗料の粒径分布及び塗布パターンを最適化するのが好ましい。
振動面１０６の分割セグメント１０６ａは、その傾斜角θ及びベル状カップ１０３との相対的な前後位置の調整を独立して制御できるのが好ましい。これにより、塗布パターン１０９の形状及び大きさを自在に制御することが可能になる。
回転式塗装機１００は高電圧発生装置１１０を有し、この高電圧発生装置１１０で生成した高電圧を塗料に印加して塗料を帯電させる。図示例では、高電圧をベル状カップ１０３に直接印加するようにしてあるが、この方式に限定されず、従来から既知の種々のやり方で塗料を帯電させるようにしてもよい。例えば、振動面１０６による超音波振動で微粒化した後の塗料を帯電させるようにしてもよい。
図４〜図６を参照して説明した第１実施例の回転式静電塗装機１００によれば、比較的低速度で回転するベル状カップ１０３の外周縁から放出された塗料は、その直後に、環状振動面１０６の超音波振動エネルギが与えられる。これにより、塗料は均一に微粒化される。加えて、塗料の粒子には、振動面１０６の超音波振動によって方向性をもった運動エネルギが与えられ、塗料は前方つまり被塗物に向けて差し向けられる。
上述した超音波霧化技術によれば、エアに依存した従来の静電塗装技術に比べて、一層微粒子化した状態になるだけでなく、塗料の粒径が均一になる。例えば、従来のエアに依存した静電塗装技術では、塗料の粒径が３０ミクロン以上であるが、本発明による超音波霧化技術によれば、塗料の粒径を２０ミクロン以下まで微粒子化することができる。しかも、塗料の粒径は均一化され、したがって一つのピークを備えた粒径分布になるので、塗着効率や塗膜品質が向上する。また、被塗物への塗装が行われる領域や形状も容易に調整でき、自由度の高い塗装を行うことができる。
図７、図８は、第２実施例の回転式静電塗装機２００を示す。第２実施例の塗装機２００に含まれる要素のうち、上述した第１実施例の塗装機１００に含まれる要素と同一の要素には同一の参照符号を付すことにより、その説明を省略する。
ベル状カップ１０３の外周縁から飛び出した直後の塗料に超音波振動を当てるための超音波加振装置２０２が、ベル状カップ１０３の外周縁に隣接して配設されている。
超音波加振装置２０２は、図８に拡大して示すように、同心に配置された直径の異なる複数のリング状フレーム２０３を有し、隣接したリング状フレーム２０３、２０３間に薄い振動プレート２０４が配設されている。この薄い振動プレート２０４は、円周方向に連続していてもよいが、好ましくは、円周方向に分割したセグメント２０４ａで構成し、各セグメント２０４ａに、夫々、超音波発生器２０５を連結するのがよい。また、各セグメント２０４ａ毎の超音波発生器２０５の振動数や振幅などを独立して制御することにより、塗布パターン１０９の大きさや形状のより細かい微調整をすることができる。
上述した複数のリング状フレーム２０３は、ベル状カップ１０３の軸線に対して鉛直に延びる平面に配置されており、ベル状カップ１０３の外周縁から放出された塗料は、内周側から外周側のリング状フレーム２０３を伝わりながら、振動プレート２０４からの超音波振動を受けて、塗料粒子が微粒化されると共に前方に差し向けられる。図５の参照符号２０６は、径方向外方に飛散した塗料を回収するための通路２０６を示す。
図７は、超音波加振装置２０２による超音波振動エネルギにより微粒化した塗料が被塗物Ｗに差し向けられる様子を模式的に示してある。図７の参照符号２０７は、超音波振動により微粒化した塗料の粒子を示す。
図７の参照符号２０８は帯電電極であって、この帯電電極２０８には、図外の高電圧発生器から供給された高電圧が印加され、塗料の粒子２０７を帯電させる。
図９は、例えば第１実施例の回転式静電塗装機１００を自動車の塗装ラインに設置した例を示す。静電塗装機１００は、リニアモータ、ロボット等からなる走行装置２０に設けられ、ベル状カップ１０３及び振動面１０６は、全方位に揺動可能である。
回転式静電塗装機１００は、メイン制御盤２１からの制御信号Ｓ１、Ｓ２によってエアモータの回転数やベル状カップ１０３の向きなどが制御される。
また、回転式静電塗装機１００に対する塗料の供給に関し、ミキシング装置２２は、原色５色（シアン、マゼンタ、黄、黒及び白）用ポンプ２３〜２７からの各色塗料を混合して塗料供給管１０４（図１参照）に供給する。これにより、回転式静電塗装機１００の直前で混合して目的色を生成することができる。
超音波コントローラ２８は、回転式静電塗装機１００の振動面１０６の各セグメント１０６ａの向きなどを制御するものである。また、高電圧コントローラ２９は、高電圧発生器１１０（図４参照）が生成する高電圧を制御する。
超音波振動発生器１１０としては、従来から知られている例えば磁歪変換素子のような任意の振動発生器を採用することができる。
自動車ボディのような比較的大きな被塗物Ｗを塗装する場合の他の具体例を図１０、図１１を参照して説明する。図１０、図１１には、塗装機として図１の回転式静電塗装機１を図示してあるが、これに代えて、図２、図４、図７の塗装機１０、１００、２００を適用してもよい。
互いに隣接した複数の塗装機１を２列に配置し、第１列Ｌ１と第２列Ｌ２とを互いに平行に配置した複数のユニットＵ１〜Ｕ１０を用意し、各ユニットＵを被塗物Ｗの塗装面に対して往復動（矢印Ｙ）させながら自動車ボディＷの塗装を行うようにしてもよい。これによれば、被塗物Ｗに付着した塗料の膜厚を均一にすることができる。好ましくは、各ユニットＵの第１列Ｌ１に含まれる塗装機１と第２列Ｌ２に含まれる塗装機１とを千鳥状に互い違いに配置するのがよい。
ユニットＵを構成する塗装機としては、本発明を適用した塗装機のうち任意の塗装機（例えば図１の回転式塗装機１や図２を参照して説明したスプレー式塗装機又は液圧式塗装機）を採用することができる。
例えば回転式塗装機１、１００、２００では、塗料を被塗物に差し向けるためのエアを必要としない。また、ベル状カップのような回転ヘッド４の回転速度は比較的遅くてもよい。同様に、図２を参照して説明した塗装機にあっても、エア無し又はエアを使っても僅かである。このようなことから、本発明の塗装機にあっては、被塗物Ｗに対して塗装機を接近した状態で塗装を行うことができる。例えば、従来の回転式塗装機では、被塗物から２００〜３００ｍｍ離間させて配置されているが、本発明の塗装機によれば、被塗物Ｗとの離間距離を１００ｍｍ以下に設定することができる。被塗物Ｗとの離間距離が小さくなれば、塗着効率を向上させることができるだけでなく、塗料を帯電させるための高電圧の値を低く設定することができる。ちなみに、現在の静電塗装機では約６０ｋＶ〜９０ｋＶであるが、被塗物Ｗとの離間距離が１００ｍｍ程度であれば１０ｋＶ〜３０ｋＶでよい。
【図１】
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【図２】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成16年7月6日(2004.7.6)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（補正後）駆動源により回転駆動される回転ヘッドと、該回転ヘッドの周囲に配設され且つ前方に向けて超音波振動を出力する環状の振動面とを有する塗装機の塗装方法であって、
塗料源から塗料供給通路を通じて、回転する前記回転ヘッドに塗料を供給する塗料供給工程と、
前記回転ヘッドから遠心力により径方向外方に向けて放出する塗料放出工程と、
前記回転ヘッドから径方向外方に放出された塗料が、前記振動面に沿って径方向外方に移動しながら該振動面からの超音波振動を受けて微粒化されると共に前方に差し向けられる微粒化工程とを有する塗装方法。
【請求項２】
（補正後）前記回転ヘッドから遠心力により放出された塗料が、エアのアシスト無しに前記超音波振動だけで前方に差し向けられる、請求項１に記載の塗装方法。
【請求項３】
（補正後）前記回転ヘッドヘッドから径方向外方に放出された塗料が、前記振動面で薄膜を形成しながら径方向外方に移動する、請求項１又は２に記載の塗装方法。
【請求項４】
（補正後）塗料源から塗料供給通路を通じて塗料放出手段に塗料を供給する塗料供給工程と、
前記塗料放出手段から前方に向けて塗料を微粒化し易い状態で放出する塗料放出工程と、
前記塗料放出手段から放出された直後の塗料に対して、その全周囲から斜め前方且つ前記塗料放出手段の軸線に向けられた超音波振動を当てて塗料を微粒化する微粒化工程とを有し、
前記超音波振動が、前記塗料放出手段から放出された塗料が微粒化する領域に集中されている塗装方法。
【請求項５】
（補正後）前記塗料放出工程が、霧化エア無しに前記塗料を放出する、請求項４に記載の塗装方法。
【請求項６】
（補正後）塗料源から塗料供給通路を通じて塗料放出手段に塗料を供給する塗料供給工程と、
前記塗料放出手段から外部に向けて塗料を微粒化し易い状態で放出する塗料放出工程と、
前記塗料放出手段から放出された直後の塗料に、円周方向に配列した複数のセグメントで構成された環状の振動面で生成される超音波振動を当てて塗料を微粒化する微粒化工程とを有する塗装方法。
【請求項７】
（補正後）前記塗料放出手段が、塗料を径方向外方に放出する回転ヘッドである、請求項６に記載の塗装方法。
【請求項８】
（補正後）前記塗料放出手段が、塗料を前方に向けて放出し、
前記超音波振動が、前記振動面から前記塗料放出手段の軸線に向けて出力され、該超音波振動が、前記塗料放出手段から放出された塗料が微粒化する領域に集中されている、請求項６に記載の塗装方法。
【請求項９】
（補正後）前記塗料放出手段が液圧霧化用吐出口からなり、
前記環状の振動面が前記液圧霧化用吐出口の周囲に配置され、該環状の振動面から斜め前方に且つ前記液圧霧化用吐出口の近傍領域に向けて前記超音波振動が出力される、請求項６に記載の塗装方法。
【請求項１０】
（補正後）塗料源と、
回転駆動される回転ヘッドと、
前記塗料源から前記回転ヘッドに塗料を供給する塗料供給管と、
前記回転ヘッドの外周縁の近傍に且つ該回転ヘッドの周囲に配設され、超音波振動を前方に向けて出力する環状の振動面とを有し、
前記回転ヘッドから遠心力により径方向外方に放出された塗料が、前記振動面に沿って径方向外方に移動しながら該振動面からの超音波振動を受けて微粒化されると共に前方に差し向けられることからなる塗装機。
【請求項１１】
（補正後）前記回転ヘッドから遠心力により放出された塗料が、エアのアシスト無しに前記超音波振動だけで前方に差し向けられる、請求項１０に記載の塗装機
【請求項１２】
（補正後）前記回転ヘッドから径方向外方に放出された塗料が、前記振動面上に薄膜を形成しながら径方向外方に移動する、請求項１０に記載の塗装機。
【請求項１３】
（補正後）前記環状の振動面が、前方に向かって拡がる傾斜面で構成されている、請求項１０又は１１に記載の塗装機。
【請求項１４】
（補正後）前記振動面と前記回転ヘッドとの相対的な前後位置が調整可能である、請求項１０又は１１に記載の塗装機。
【請求項１５】
（補正後）前記環状の振動面が、円周方向に配列した複数のセグメントで構成されている、請求項１０に記載の塗装機。
【請求項１６】
（補正後）前記塗装機が、帯電した塗料を被塗物に付着させる静電塗装機である、請求項１０に記載の塗装機。
【請求項１７】
（補正後）塗料源と、
塗料を霧化し易い状態で放出する塗料放出手段と、
前記塗料源から前記塗料放出手段に塗料を供給する塗料供給管と、
前記塗料放出手段を包囲して配設され、円周方向に分割された複数のセグメントで構成された環状の振動面とを有し、
該環状の振動面が、後端から前方に向かうに従って徐々に拡径する傾斜面で構成され、該振動面から出力される超音波振動を前記塗料放出手段から放出された直後の塗料に当てて、該超音波振動により塗料を微粒化することからなる塗装機。
【請求項１８】
（補正後）前記セグメントの各々に超音波発生器が連結されている、請求項１７に記載の塗装機。
【請求項１９】
（追加）前記塗料放出手段が噴霧ノズルを含み、
該噴霧ノズルから霧化エア無しで塗料が放出される、請求項１７に記載の塗装機。
【請求項２０】
（追加）前記塗料放出手段が液圧霧化用の塗料吐出口を含む、請求項１７に記載の塗装機。
【請求項２１】
（追加）塗料源と、
塗料を霧化し易い状態で前方に放出する塗料放出手段と、
前記塗料源から前記塗料放出手段に塗料を供給する塗料供給管と、
前記塗料放出手段の周囲に配設され、前記塗料放出手段の軸線に向けて斜め前方に超音波振動を出力する環状の振動面とを有し、
前記超音波振動が、前記塗料放出手段から前方に向けて放出された塗料が微粒化する領域に集中されている塗装機。
【請求項２２】
（追加）前記環状の振動面が、円周方向に配列した複数のセグメントで構成されている、請求項２１に記載の塗装機。
【国際調査報告】
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2004085080.tif 000015
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