(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
適宜の樹脂材料から不定曲面を有するように成形されたワーク(W) に対して、化粧を行うに先立ち、紫外線照射による前処理を行う方法において、
前記紫外線照射は、紫外線を照射する光源ユニット(41)とワーク(W) との照射距離をほぼ一定に維持するとともに、光源ユニット(41)とワーク(W) との相対的な移動速度もほぼ一定に維持した状態で、ワーク(W) における照射作用部の法線方向から紫外線を照射するようにしたことを特徴とする不定曲面ワークの化粧前処理方法。
【請求項２】
前記紫外線照射は、固定状態に設定されたワーク(W) に対し、光源ユニット(41)がワーク(W) 表面に沿って移動しながら行われることを特徴とする請求項１記載の不定曲面ワークの化粧前処理方法。
【請求項３】
前記紫外線照射は、固定状態に設定された光源ユニット(41)に対し、ワーク(W) が適宜三次元的に移動しながら行われることを特徴とする請求項１記載の不定曲面ワークの化粧前処理方法。
【請求項４】
前記化粧は、液圧転写であることを特徴とする請求項１、２または３記載の不定曲面ワークの化粧前処理方法。
【請求項５】
適宜の樹脂材料から不定曲面を有するように成形されたワーク(W) に対して、化粧を行うに先立ち、紫外線を照射する光源ユニット(41)と、この光源ユニット(41)を設置する照射室(3) とを具え、化粧の前段階でワーク(W) に紫外線を照射する装置において、
前記光源ユニット(41)は、ワーク(W) との照射距離がほぼ一定に維持されるとともに、ワーク(W) との相対的な移動速度もほぼ一定に維持された状態で、ワーク(W) における照射作用部の法線方向から紫外線をワーク(W) に照射するようにしたことを特徴とする不定曲面ワークの化粧前処理装置。
【請求項６】
前記光源ユニット(41)は、固定状態に設定されたワーク(W) の表面に沿って移動しながら紫外線を照射することを特徴とする請求項５記載の不定曲面ワークの化粧前処理装置。
【請求項７】
前記ワーク(W) は、固定状態に設定された光源ユニット(41)に対し、適宜三次元的に移動しながら紫外線照射を受けることを特徴とする請求項５記載の不定曲面ワークの化粧前処理装置。
【請求項８】
前記化粧は、液圧転写であることを特徴とする請求項５、６または７記載の不定曲面ワークの化粧前処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂成形品の表面に塗装や印刷等の化粧を行う際の前処理に関するものであって、特に樹脂成形品が不定曲面を有し、且つ比較的大型に成形された場合であっても、その表面に均一に紫外線照射を行うことによって、塗料や塗膜の密着性を飛躍的に向上させ得る新規な化粧前処理手法に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
例えば自動車部材に関し、バンパーは、ポリカーボネート（ＰＣ）やアクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）等で比較的大型な成形品として成形されているが、近時この他にも、フロントフェンダーやリヤフェンダーあるいはドアパネル等の部材が、適宜の樹脂材料で成形され、更にこれら成形品に塗装や印刷等の表面化粧を施そうとする動きがある。そしてこれら新たな部材は、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）あるいはポリカーボネート／ポリブチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＢＴ）等の樹脂材料から成形されることが多いが、これらを含め樹脂材料の中には、もともと塗料や塗膜の密着性が良好でないものも多く、従来から塗料や塗膜の密着性が良好でない樹脂材料を使った成形品に対しては、紫外線を照射するなどの前処理が一般化していた。
【０００３】
しかしながら成形品すなわちワークが、上述したように自動車のボディーを構成するような場合等においては、比較的大型に成形されることに加え、製品の種々の部位で曲率半径が異なる不定曲面を形成する場合があり、紫外線の表面への均一な照射が難しく、場合によっては化粧不良を生じるという問題が生じている。すなわち従来の照射形態は、通常トンネル状に形成された照射室内の上部や側方部から紫外線を照射しながら、トンネル状の照射室内にワークを潜らせるようにしていたため、不定曲面を有し、且つ比較的大型に成形されたワーク等にあっては、照射距離や照射角度等が必ずしも一定に維持できず、全体的に均一な照射が行いづらい場合がある。
【０００４】
特に近時、ユーザーの嗜好の多様化に伴い複雑な模様やグラデーション等をデザイン要素に含む場合、前述の問題点は、更に顕著に表れている。すなわちこのようなデザイン要求に相応のコストで対応するためには、手作業によるペインティングはあまり行われず、オートメーション化された装置による曲面印刷が適している。この手法は、すでに多くの分野で実用化が達成されているものの、デザイン模様を印刷した転写フィルムを転写槽に浮遊させ、これにワークを押し付け、液圧によって転写するものであるから、複雑な曲面や液圧がかかりにくい部位等では、転写インクの密着が難しかった。このため、この種の液圧転写手法では、転写インクの密着性を向上させることを目的とし、ワークに対して前述したような紫外線照射等の前処理が行われていた。しかしながら、前述したようにワーク表面が複雑な立体形状を形成する場合にあっては、単なる照射トンネルでは照射されにくい部位すなわち転写インクが密着しにくい部位があり、このためこのような部位でも充分な前処理が行き渡るような対応が必要とされていた。
【０００５】
【開発を試みた技術的課題】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、不定曲面を有し、且つ比較的大型に成形された樹脂成形品に対して、塗装や印刷等の化粧を行う前の段階で、紫外線を表面に均一に照射することによって、塗料や塗膜の密着性を飛躍的に向上させ得る新規な化粧前処理手法の開発を試みたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の不定曲面ワークの化粧前処理方法は、適宜の樹脂材料から不定曲面を有するように成形されたワーク(W) に対して、化粧を行うに先立ち、紫外線照射による前処理を行う方法において、
前記紫外線照射は、紫外線を照射する光源ユニット(41)とワーク(W) との照射距離をほぼ一定に維持するとともに、光源ユニット(41)とワーク(W) との相対的な移動速度もほぼ一定に維持した状態で、ワーク(W) における照射作用部の法線方向から紫外線を照射するようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、紫外線照射中、光源ユニットとワークとの照射距離や移動速度が維持されるとともに、照射作用部のほぼ法線方向から照射が行われるため、ワークが不定曲面を有し、且つ比較的大型に成形されていても、ワーク表面への紫外線照射が均一に行える。またワークを固定し光源ユニットを移動させる形態だけでなく、光源ユニットを固定しワークを移動させる形態等種々の照射形態が採り得る。
【０００７】
また請求項２記載の不定曲面ワークの化粧前処理方法は、前記請求項１記載の要件に加え、前記紫外線照射は、固定状態に設定されたワーク(W) に対し、光源ユニット(41)がワーク(W) 表面に沿って移動しながら行われることを特徴として成るものである。
この発明によれば、ワーク表面に紫外線を均一に照射する具体的構造を可能とする。
【０００８】
更にまた請求項３記載の不定曲面ワークの化粧前処理方法は、前記請求項１記載の要件に加え、前記紫外線照射は、固定状態に設定された光源ユニット(41)に対し、ワーク(W) が適宜三次元的に移動しながら行われることを特徴として成るものである。
この発明によれば、ワーク表面に紫外線を均一に照射する具体的構造を可能とする。
【０００９】
また請求項４記載の不定曲面ワークの化粧前処理方法は、前記請求項１、２または３記載の要件に加え、前記化粧は、液圧転写であることを特徴として成るものである。
この発明によれば、複雑な三次元曲面を形成するワークに対しても、複雑な転写模様がより安定して印刷できる。
【００１０】
また請求項５記載の不定曲面ワークの化粧前処理装置は、適宜の樹脂材料から不定曲面を有するように成形されたワーク(W) に対して、化粧を行うに先立ち、紫外線を照射する光源ユニット(41)と、この光源ユニット(41)を設置する照射室(3) とを具え、化粧の前段階でワーク(W) に紫外線を照射する装置において、
前記光源ユニット(41)は、ワーク(W) との照射距離がほぼ一定に維持されるとともに、ワーク(W) との相対的な移動速度もほぼ一定に維持された状態で、ワーク(W) における照射作用部の法線方向から紫外線をワーク(W) に照射するようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、紫外線照射中、光源ユニットとワークとの照射距離や移動速度が維持されるとともに、照射面のほぼ法線方向から照射が行われるため、ワークが不定曲面を有し、且つ比較的大型に成形されていても、ワーク表面への紫外線照射が均一に行える。またワークを固定し光源ユニットを移動させる形態だけでなく、光源ユニットを固定しワークを移動させる形態等種々の照射形態が採り得る。
【００１１】
また請求項６記載の不定曲面ワークの化粧前処理装置は、前記請求項５記載の要件に加え、前記光源ユニット(41)は、固定状態に設定されたワーク(W) の表面に沿って移動しながら紫外線を照射することを特徴として成るものである。
この発明によれば、ワーク表面に紫外線を均一に照射する具体的構造を可能とする。
【００１２】
また請求項７記載の不定曲面ワークの化粧前処理装置は、前記請求項５記載の要件に加え、前記ワーク(W) は、固定状態に設定された光源ユニット(41)に対し、適宜三次元的に移動しながら紫外線照射を受けることを特徴として成るものである。
この発明によれば、ワーク表面に紫外線を均一に照射する具体的構造を可能とする。
【００１３】
また請求項８記載の不定曲面ワークの化粧前処理装置は、前記請求項５、６または７記載の要件に加え、前記化粧は、液圧転写であることを特徴として成るものである。
この発明によれば、複雑な三次元曲面を形成するワークに対しても、複雑な転写模様がより安定して印刷できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。説明にあたっては不定曲面ワークの化粧前処理方法を実施する化粧前処理装置１についてまず説明し、その後この装置の作動態様について説明しながら併せて化粧前処理方法について説明する。
化粧前処理装置１は、適宜の樹脂材料から成形されたワークＷに対して、その表面に塗装や印刷等の化粧を行うに先立ち、塗料や塗膜の密着性を向上させるため、ワークＷに紫外線を照射するものである。そしてこの装置は、一例として図１に示すように化粧前処理装置１から化粧工程へと連接する搬送装置２と、紫外線照射を行う場所である照射室３と、紫外線を実質的に照射する照射装置４とを具えて成るものである。なお本発明によって処理されるワークＷには、例えば自動車のフロントフェンダーやリヤフェンダーあるいはフロントバンパー等種々の部位で曲率半径が異なるような複雑な不定曲面を有し、且つ比較的大型の成形品が適しているが、曲率半径がワーク表面において安定しているもの、あるいはワークＷ自体が比較的小型のものであってももちろん構わない。また成形材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート／ポリブチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＢＴ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ナイロン等が適用される。以下各構成部について説明する。
【００１５】
まず搬送装置２について説明する。このものはワークＷを前処理工程から化粧工程に向けて搬送するものであり、一例として図２、３に示すように各工程を連接するように設けられるハンガーコンベヤ２１と、ワークＷを保持するワーク保持部材２２と、ハンガーコンベヤ２１の下方に設けられるとともにワーク保持部材２２を掛止する掛止部材２３とを具えて成るものである。
ハンガーコンベヤ２１は、各工程の上方に敷設されるレール２４と、このレール２４を転動する車輪２５とを具えて成るものである。
【００１６】
ワーク保持部材２２は、適宜矩形枠状に形成された枠型体２６に対して適宜の位置に保持部２７が形成されるものである。この場合例えばワークＷにあらかじめ車体等への取付孔Ｗｈ等が形成されていれば、この取付孔Ｗｈに保持部２７を嵌め込み、ワークＷを保持する形態が可能である。そして枠型体２６は、形状の異なるワークＷ毎に専用的に形成されるものであるため、保持しているワークＷ毎それぞれ相違する表面形状に合わせた照射作動を行わせるための形状検出板２８が設けられる。このものは、一例として図２、３に示すように表面形状の異なるワークＷ毎に、検出孔２８ａが適宜の位置パターンで開孔されて成り、この開孔位置パターンが光電管や近接スイッチ等によってセンシングされ、異なった表面形状が認識されるものである。因みに図２では、移送方向進行側に位置するワークＷについては、形状検出板２８の中央部に二つの検出孔２８ａが開孔され、もう一方の後方に位置するワークＷについては、形状検出板２８の両端部に検出孔２８ａが開孔されている。
【００１７】
掛止部材２３は、一例として車輪２５の下方に適宜の間隔を有するように複数設けられるものであり、それぞれは平面的に形成されるとともに、ワーク保持部材２２の枠型体２６を掛止するフック状の掛止部２９を具えて成るものである。なお搬送装置２は、このようにワークＷを吊り下げて搬送する形態だけでなく、例えばワークＷをローラコンベヤ上に載置して搬送する形態等も採り得る。
【００１８】
次に照射室３について説明する。このものは搬送されてきたワークＷに対してその化粧面に紫外線を照射する部分であり、一例として図１に示すように実質的な照射空間３１と、シャッタ３２と、排気ダクト３３とを具えて成るものである。そして照射室３は、照射室３からの紫外線の直接の漏れを防止するため実質的な照射空間３１すなわち照射装置４を配置する部分を鍵型状に屈曲形成し、照射室３の出入り口には、シャッタ３２を設け、内部を密閉状態に構成している。更に照射室３の内壁は、黒色塗装が施され、紫外線の乱反射による漏れを防止している。また排気ダクト３３は、紫外線によって発生するオゾンを排気するものである。なおこの実施の形態ではシャッタ３２等によって、照射室３を密閉状態に形成するものであるが、必ずしも照射室３を密閉状態に形成する必要はない。
【００１９】
次に照射装置４について説明する。このものは紫外線を照射する光源ユニット４１と、この光源ユニット４１を先端に保持するとともにワーク表面に沿って自在に移動させる多関節型のマニピュレータ４２とを具えて成るものである。
光源ユニット４１は、一例として図４に示すように光源たる水銀灯４３と、水銀灯４３から発せられた光をワークＷに向けて反射させるリフレクタ４４と、紫外線のみを透過させる石英ガラス４５とを具えて成るものである。なおこの実施の形態では、最大限の紫外線エネルギーを得る目的から、水銀灯４３には高圧水銀灯が適用され、またリフレクタ４４には、水銀灯４３から放射状に発せられた光をほぼ一点（焦点）に集光させ得る楕円放物面形状のものが適用されるが、このほかにも光源には低圧水銀灯等を適用し、リフレクタ４４には放射状に発せられた光を平行光線として反射するものを適用することが可能である。また光源ユニット４１は、紫外線照射中リフレクタ４４の背面からろ過空気が吹き付けられ、冷却を行うものである。
【００２０】
マニピュレータ４２は、一例として図４に併せて示すように水平に設置された基部４６と、基部４６に連結される支柱部４７と、支柱部４７に連結されるとともに他の先端部に前記光源ユニット４１を保持するアーム部４８とを具えて成るものである。そして互いに直交する三軸すなわちＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示するように設定すれば、上述した基部４６、支柱部４７、アーム部４８の各部材が全体として三軸方向に回動自在に構成されることによって、光源ユニット４１をワークＷに対しほぼ一定の間隔を維持しながら任意の位置に移動させるものであり、また照射作用面のほぼ法線方向から照射を行うものである。因みにこの実施の形態では支柱部４７が、二つの支柱（基部４６に近いものから支柱４７Ａ、支柱４７Ｂと符号を付す）によって構成され、支柱部４７がＺ軸を軸心として回動自在（水平旋回自在）に支持され、支柱４７Ｂと、アーム部４８とがＸ軸を軸心として回動自在に支持され、更に光源ユニット４１がＸ軸及びＹ軸を軸心として回動自在に支持されている。
【００２１】
次に化粧前処理工程の後段において実施される化粧工程の一例について概略的に説明する。この工程には、いわゆる液圧転写手法が適用されるものであり、この手法は、適宜の液体を貯留した転写槽の液面上に、転写インクを塗布した転写フィルムを浮遊させ、その上方から前処理を終了したワークＷを押し付け、液圧によってワークＷの表面に転写インクを印刷するものである。なお化粧はこのような液圧転写手法に限らず例えば塗料を霧状に噴出させて塗るスプレーガンを適用して行う塗装等種々の化粧が可能である。
【００２２】
次に以上のように構成された化粧前処理装置１の作動態様について説明しながら併せて本発明の化粧前処理方法について説明する。
（１）ワークの搬送
まず実質的な紫外線照射に先立ち、ワークＷが照射室３へ搬送される。この際ワークＷは、例えば取付孔Ｗｈに保持部２７が嵌め込まれることによってワーク保持部材２２に保持され、またこのワーク保持部材２２が、ハンガーコンベヤ２１の下方に車輪２５と一体的に形成された掛止部材２３に掛止されて、レール２４に沿って照射室３まで搬送される。なおこの実施の形態では掛止部材２３とワークＷとの間にワーク保持部材２２を介してワークＷをハンガーコンベヤ２１に吊り下げる形態を採るが、これは後段の液圧転写においてワークＷを転写槽に浸す場合にワーク保持部材２２ごとワークＷをハンガーコンベヤ２１から取り外せるようにしたものである。しかしながら例えばワークＷをハンガーコンベヤ２１から取り外すことなくスプレーガン等を適用して塗装が行えれば、ワーク保持部材２２を適用せずに直接ワークＷをハンガーコンベヤ２１に吊り下げる形態ももちろん採り得る。
【００２３】
（２）紫外線照射準備
ワークＷが、照射室３、具体的には照射装置４が設置された照射空間３１まで搬送されるとワークＷの搬送は一旦停止され、照射室３の出入口のシャッタ３２が閉鎖され、密閉される。なお照射空間３１は鍵型状に屈曲形成され、更に照射室３の内壁は黒色塗装が施され、紫外線の照射室３からの直接の漏れや乱反射による漏れ等を防止するものである。
【００２４】
（３）紫外線照射
このような準備を終了した後、紫外線がワークＷに対して照射される。その際光源ユニット４１は、図５に示すようにワークＷの表面からほぼ一定の間隔を維持するとともにほぼ一定の速度を維持するようにマニピュレータ４２によって任意の位置に動かされる。また同時に光源ユニット４１は、ワークＷにおける照射面に対し、ほぼその法線方向から照射を行うように設定される。なお照射距離をほぼ一定に制御するには、一例としてワークＷを照射空間３１の適宜の位置に移動させた後、その場でマニピュレータ４２を遠隔操作し、ワークＷの表面からほぼ一定距離離れた複数のプロット点を設定しながら、この位置データを順次記憶し、記憶したほぼ全てのプロット点をつなぐような円滑な曲線を割り出し、照射ユニット４１を、この曲線に沿って移動させ、紫外線の照射を行うものである。従って図５に示す実施の形態ではワークＷに対してほぼ鉛直方向に紫外線を照射するものであるが、例えばこの他にも水平方向等種々の方向に紫外線を照射する形態が採り得る。
【００２５】
またこの実施の形態では、ワークＷを一旦停止させ、光源ユニット４１のみを移動させて紫外線照射を行う形態を採るものであるが、例えば光源ユニット４１を固定して、照射空間３１を通過する際にワークＷを光源ユニット４１に対して適宜三次元的に移動させる形態が採り得るし、他にもワークＷをレール２４に沿って直線的に移動し続けるように設定し、光源ユニット４１を適宜三次元的に移動させる形態すなわちワークＷと光源ユニット４１との双方を移動させる形態等も可能である。その際どの形態においても光源ユニット４１とワークＷとの相対的な照射距離及び照射速度をほぼ一定に維持するとともに、照射作用面の法線方向から紫外線を照射するものである。
その後紫外線照射が施されたワークＷは化粧工程に搬送され、表面に塗装や印刷等の化粧が施される。
【００２６】
【発明の効果】
まず請求項１または５記載の発明によれば、紫外線照射中、光源ユニット４１とワークＷとの照射距離や移動速度が維持されるとともに、照射作用部のほぼ法線方向から照射が行われるため、ワークＷが不定曲面を有し、且つ比較的大型に成形されていても、ワーク表面への紫外線照射が均一に行える。またワークＷを固定し光源ユニット４１を移動させる形態だけでなく、光源ユニット４１を固定しワークＷを移動させる形態等種々の照射形態が採り得る。
【００２７】
また請求項２、３、６または７記載の発明によれば、ワーク表面に紫外線を均一に照射する具体的構造を可能とする。
【００２８】
また請求項４または８記載の発明によれば、複雑な三次元曲面を形成するワークＷに対しても、複雑な転写模様がより安定して印刷できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の化粧前処理装置を液圧転写工程の前段に組み込んだ状態を示す平面図、並びに照射装置を示す斜視図である。
【図２】  搬送装置を示す説明図である。
【図３】  搬送装置にワークを取り付ける状態を示す説明図である。
【図４】  照射装置を示す斜視図である。
【図５】  ワークに対して紫外線の照射態様を示す説明図である。
【符号の説明】
１      化粧前処理装置
２      搬送装置
３      照射室
４      照射装置
２１    ハンガーコンベヤ
２２    ワーク保持部材
２３    掛止部材
２４    レール
２５    車輪
２６    枠型体
２７    保持部
２８    形状検出板
２８ａ  検出孔
２９    掛止部
３１    照射空間
３２    シャッタ
３３    排気ダクト
４１    光源ユニット
４２    マニピュレータ
４３    水銀灯
４４    リフレクタ
４５    石英ガラス
４６    基部
４７    支柱部
４７Ａ  支柱
４７Ｂ  支柱
４８    アーム部
Ｗ      ワーク
Ｗｈ    取付孔
【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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