(57)【要約】静電塗装作業のために容器Ｂを帯電させる装置及び方法は、静電塗装作業中に容器を支持する支持部材３２を含み、該支持部材は、容器の表面と直接接触する非金属の導電性材料又は電気的に半導電性の部分を含む。電気的に半導電性の部分は、非金属、抵抗性又は低導電性の材料を含み、電気エネルギー源に結合されているため、容器は反対の極性に帯電されて、静電塗装作業によって生じる静電荷の蓄積を相殺又は低減する。
2012511429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器塗装装置であって、
第１の電気エネルギー源に接続されていると共に、供給源から塗料を受け取るように構成され、容器に塗料をスプレーする静電塗料塗布デバイスと、
前記容器を支持する支持部材であって、前記支持部材は、前記容器が前記塗料塗布デバイスによって塗装されている間に該容器を支持するように構成され、前記支持部材は、該容器が該支持部材によって支持されているときに該容器の表面に直接接触する非金属の電荷移動部分からなり、該非金属の電荷移動部分は、第２の電気エネルギー源に接続可能である、前記支持部材と、
を備える容器塗装装置。
【請求項２】
前記静電塗料塗布デバイスに接続されている前記第１の電気エネルギー源は、第１の極性を有し、前記非金属の電荷移動部分へ電圧を印加する前記第２の電気エネルギー源は、前記第１の極性とは反対の第２の極性を有する請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項３】
前記非金属の電荷移動部分は、前記材料塗布デバイスが前記容器に塗料を塗布する前、最中及び／又は後で前記第２の電気エネルギー源から電流を受け取る請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項４】
前記第２の電気エネルギー源のパラメーターを監視するセンサーと、該センサーからの出力信号に応じて前記第２の電気エネルギー源の出力を調整する回路とを備える請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項５】
前記センサーは、電流を監視する請求項４に記載の容器塗装装置。
【請求項６】
塗装作業中に前記容器を回転させる手段を備える請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項７】
前記電荷移動部分は、前記電気エネルギー源に接続可能である前記支持部材の第１の電荷移動要素と、前記支持部材の第２の電荷移動要素とを含み、該第１の電荷移動要素及び該第２の電荷移動要素は、電気的に接続されている請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項８】
前記第１の電荷移動要素及び前記第２の電荷移動要素は、前記支持部材上で空間的に分離されており、前記第２の電荷移動要素は、前記容器と接触する環状の外面を有する請求項７に記載の容器塗装装置。
【請求項９】
前記第１の電荷移動要素及び前記第２の電荷移動要素は、非金属の電荷移動材料で構成される請求項７に記載の容器塗装装置。
【請求項１０】
前記容器塗装装置は、電荷移動棒体をさらに備え、該電荷移動棒体は、前記第２の電気エネルギー源に接続されており、前記第１の電荷移動要素は、前記電荷移動棒体と接触して配置されて、電気エネルギーを前記第２の電気エネルギー源から該第１の電荷移動要素を通じて前記第２の電荷移動要素へ移動するように構成されている請求項９に記載の容器塗装装置。
【請求項１１】
前記第１の電荷移動要素は、前記電荷移動棒体と接触して配置されるように構成される環状の外面を有する請求項１０に記載の容器塗装装置。
【請求項１２】
前記電荷移動棒体は、非金属材料で構成される請求項１０に記載の容器塗装装置。
【請求項１３】
前記第１の電荷移動要素は、前記材料塗布デバイスが前記容器に塗料を塗布する前、最中及び／又は後で前記電荷移動棒体と接触する請求項１０に記載の容器塗装装置。
【請求項１４】
前記第１の電荷移動要素と前記電荷移動棒体との接触によって前記容器が回転する請求項１３に記載の容器塗装装置。
【請求項１５】
前記非金属の電荷移動材料は、炭素充填ポリマーからなる請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項１６】
前記支持部材は、前記容器を直立の向き、逆さの向き又は直立の向き及び逆さの向きの両方で支持することができる請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項１７】
前記支持部材は、圧縮位置及び拡張位置を有する把持部を備え、該把持部は、前記圧縮位置では前記容器を解放し、前記拡張位置では前記容器を保持する請求項１４に記載の容器塗装装置。
【請求項１８】
前記把持部は、逆テーパーを有するコレットを含む請求項１７に記載の容器塗装装置。
【請求項１９】
前記支持部材は、前記把持部の前記圧縮位置に対応する伸張位置と、前記把持部の前記拡張位置に対応する後退位置とを有するアクチュエーターを備える請求項１７に記載の容器塗装装置。
【請求項２０】
前記把持部は、多部品コレットを含む請求項１７に記載の容器塗装装置。
【請求項２１】
前記把持部は、単一部品の断片化されたコレットを含む請求項１７に記載の容器塗装装置。
【請求項２２】
前記材料塗布デバイスは、前記塗料をスプレー及び噴霧する非金属回転カップと非金属ハウジングとを有する回転式噴霧器を備える請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項２３】
前記非金属の電荷移動部分は、前記支持部材から着脱可能であり、該支持部材全体を変えることなく異なる寸法の容器に対応するように変えることができる請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項２４】
前記電荷移動部分は、拡張可能なコレットからなる請求項２３に記載の容器塗装装置。
【請求項２５】
前記電荷移動部分は、第１の電荷移動要素であり、第２の電気エネルギー源は、前記第１の電荷移動要素と電気的に接触している第２の電荷移動要素に接続されており、前記第１の電荷移動要素及び前記第２の電荷移動要素は、非金属の電荷移動材料で構成されている請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項２６】
前記非金属の第２の電荷移動要素は、前記容器が前記支持部材上で支持されているときに該容器の内面と接触する請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項２７】
前記第１の非金属の電荷移動要素及び前記第２の非金属の電荷移動要素は、約１０−３オーム／スクエア〜約１０６オーム／スクエアの範囲の抵抗率を有する非金属の電荷移動材料で構成されている請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項２８】
容器に静電荷を印加する装置であって、
前記容器を静電塗装作業のために所望の向きで保持する支持体を備え、
前記支持体は、前記容器と直接接触する非金属の静電荷移動材料からなり、該非金属の静電荷移動材料は、また、静電荷を前記容器へ印加するように電気エネルギー源に電気的に接続可能である装置。
【請求項２９】
前記非金属の静電荷移動材料は、炭素充填ポリマーからなる請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記容器に印加される静電荷は、静電塗装作業中に該容器へ印加される静電荷とは反対の極性である請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記容器は、ガラス瓶であり、前記支持体は、該瓶を直立の向き、逆さの向き又はその両方で保持する請求項２８に記載の装置。
【請求項３２】
前記支持体は、圧縮位置及び拡張位置を有する把持部を備え、該把持部は、前記圧縮位置では前記容器を解放し、前記拡張位置では前記容器を保持する請求項２８に記載の装置。
【請求項３３】
前記把持部は、逆テーパーを有するコレットからなる請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記支持体は、前記把持部の前記圧縮位置に対応する伸張位置と、前記把持部の前記拡張位置に対応する後退位置とを有するアクチュエーターを備える請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記把持部は、多部品コレットからなる請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
前記把持部は、単一部品の断片化されたコレットからなる請求項３２に記載の装置。
【請求項３７】
容器を静電塗装する方法であって、
第１の電気的極性を有する静電塗装デバイスから前記容器へ塗料を塗布する工程と、
前記塗料が塗布されている間、並びに前記塗料が塗布される前及び前記塗料が塗布された後で前記容器を支持する工程と、
前記容器が支持されている間に該容器の一部と非金属の電荷移動材料とを直接接触させる工程と、
前記塗料を前記容器に塗布する前、最中及び／又は後で、前記第１の電気的極性とは反対の第２の電気的極性を有し前記非金属の電荷移動材料に印加される電気エネルギーを用いて、前記容器に相殺用の静電荷を印加する工程と、
を有する方法。
【請求項３８】
前記非金属の電荷移動材料に印加される電圧を調整して前記容器に印加される前記相殺用の静電荷を調整する工程を有する請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記相殺用の静電荷は、前記容器を塗装作業に対して中性の電荷に又はほとんど中性の電荷に維持するために印加される請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
容器塗装装置であって、
供給源から塗料を受け取るように構成された静電塗料塗布デバイスと、
前記塗料で塗装される容器を支持する支持部材であって、該支持部材は、塗装作業中に前記容器を支持するように構成され、該支持部材は、該容器が該支持部材によって支持されているときに該容器の表面と直接接触する抵抗性の電荷移動材料からなり、該抵抗性の電荷移動材料は、電気エネルギー源に接続可能である、支持部材と、
を備える容器塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば、限定はされないがガラス瓶等の非導電性及び低導電性の容器を、液体又は粉体等の塗料で塗装することに関する。より詳細には、本開示は、低静電容量デバイスを使用する静電塗装プロセスを用いて低導電性容器を塗装することに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの非導電性又は低導電性の容器は、それらの外面に１つ又は複数の塗料が塗布されている。これらの塗料は、例えば保護層として用いることができる。塗料は、これまで、静電プロセスを用いて塗布されていた。ガラス瓶の場合、例えば、金属ピンを瓶と誘電分離させた状態で瓶開口内に挿入していた。静電塗装システムの金属部品は、望ましくない容量放電を起こす可能性があり、場合によっては安全上の危険を生じさせる可能性がある。
【０００３】
ガラス瓶等の非導電性及び低導電性の被加工物に対する静電塗装作業中に、容器が効果的に接地されない場合があるため、静電プロセスによって瓶に静電荷が蓄積する可能性があり、これがコンデンサーのように作用する可能性がある。この電荷の蓄積は、全体的な仕上げ及び塗着効率に悪影響を与える可能性がある。したがって、低導電性容器は、静電塗装作業中にどれだけの静電荷が容器に印加される可能性があるのかに関して自らの制限となる可能性がある。塗装作業中に容器上に塗料が蓄積することは、さらに塗装プロセスを制限する可能性がある。
【発明の概要】
【０００４】
本開示において提示される本発明のうちの１つの実施の形態によると、非導電性又は低導電性の容器の静電塗装装置は、塗装作業のために容器を支持する支持部材を備え、支持部材は、容器の表面部分と直接接触するか又は密に接触する電荷移動材料（電荷輸送材料）で作製される静電荷移動部分を含む。本明細書において言及する１つの種類の電荷移動材料は、低導電性又は半導電性の電荷移動材料である（本明細書では「半導電性材料」という省略した言及も用いるが、半導電性材料は、本明細書において用いられる場合、低導電性又は半導電性の電荷移動材料を指すことが理解される）。より詳細な例では、半導電性材料は、非金属材料、つまり、電荷移動材料中に金属を実質的に含まない材料とすることができる。一般的な意味で、本発明では電荷移動材料に関して「非金属」及び「半導電性」という用語を用いるが、この理由は、この電荷移動材料が、例えば、抵抗などの、電流の流れ又は放電に対するインピーダンスを有するが、電気エネルギー源と容器との間で所望の量の電荷移動が生じることも可能にするためである。
【０００５】
一実施の形態では、支持部材の静電荷移動部分を用いて容器の外側面に静電荷を印加し、静電塗装作業中に容器の外側面に反対の極性の静電荷が蓄積することを相殺するか又は低減する。より詳細な実施の形態では、支持部材の静電荷移動部分は、電気エネルギー源に電気的に結合される電気抵抗材料を含む。電気エネルギーは、電荷移動材料を介して、静電塗装作業によって生成される静電荷とは反対の極性の静電荷を容器に印加する。例示的な実施の形態では、静電塗装作業は、例えば米国特許第６，０５６，２１５号（その全開示は参照によって本明細書に全て援用される）に示されるような、主に低静電容量の非金属構成要素で構成される回転式噴霧器を用いて行うことができる。相殺用の静電荷は、静電塗装作業の前、最中、後、又はそれらの任意の組み合わせで容器に印加することができる。より詳細な例示的な実施の形態では、電気的に半導電性の部分は、炭素又はグラファイトを充填したポリマー、例えば炭素充填ＴＥＦＬＯＮ（商標）材料、又はグラファイト充填ＰＥＥＫ（商標）材料を含むことができる。さらなる実施の形態では、支持部材は、塗装作業中に軸を中心に回転可能である。
【０００６】
電荷移動材料は、電流の流れ又は放電に対するインピーダンスを有することによって、相殺用の静電荷を容器に印加するために用いることができるだけではなく、電荷移動材料が電気エネルギー源に結合されている間の操作者又は他の接地電位への望ましくない容量放電も防止することになる。例示的な実施の形態では、電荷移動材料のインピーダンスは、望ましくない静電放電が生じることも制限又は防止しながらも、相殺用の電荷移動を容器に印加することを可能にする範囲で選択することができる。
【０００７】
相殺用の静電荷を容器表面に提供することによって、容器は、概して、中性の又は低い残留電荷電位に保たれることができるため、塗装された後では、該容器がさらなる仕上げ段階又は加工段階へ進むときに放電を生じるほど十分な電荷又は電気エネルギーを容量的に保持しなくなる。任意の低い残留表面電荷が例えば大気などへ徐々に放出されるため、塗装された容器は接地電位へ放電することができない。この利点は、一部には、例えば低導電性又は半導電性の電荷移動材料を用いることによって支持部材が低静電容量デバイスにされるため、その残留電荷を保持する容量がなくなると共に大気へ徐々に放出させることができることに起因している。好ましくは、支持部材は、望ましくない静電荷の貯蔵容量を最小限に抑えるように金属部品をわずかしか含まないか又は全く含まない。
【０００８】
本開示の発明の別の態様は、塗装作業のために容器に静電荷を印加する装置である。一実施の形態では、この装置は、容器の低静電容量支持体を含む。一実施の形態では、低静電容量支持部材は、容器の表面部分と直接接触するか又は密に接触する電荷移動材料で作製される静電荷移動部分を含む。この電荷移動部分を用いて静電荷を容器に印加し、静電塗装作業中の静電荷の蓄積を相殺するか又は低減する。本明細書において言及される１つの種類の電荷移動材料は、低導電性又は半導電性の電荷移動材料である。より詳細な例では、半導電性材料は、非金属の導電性材料、すなわち換言すると該材料中に金属を実質的に含まない材料とすることができるが、これは必須ではない。一般的な意味で、電荷移動材料に関して半導電性という用語を用いるが、この理由は、電荷移動材料が、例えば抵抗などの、電流の流れ又は放電に対するインピーダンスを有するが、電気エネルギー源と容器との間で所望の量の電荷移動が生じることも可能にするためである。半導電性部分は、操作者又は他の接地電位への静電放電も防止する働きをし、さらに、支持部材によって蓄えられる静電容量エネルギーを制限する。例示的な一実施の形態では、この部材の電気的に半導電性の部分は、電気エネルギー源に電気的に結合される低導電性、抵抗性又は半導電性の材料を含む。電気エネルギーは、塗装作業によって生成される静電荷とは反対の極性の静電荷を容器に印加する。静電荷は、静電塗装作業の前、最中、後、又はそれらの任意の組み合わせで容器に印加することができる。より詳細な例示的な実施の形態では、電気的に半導電性の部分は、炭素又はグラファイトを充填したポリマー材料を含むことができる。支持体は、該支持体が塗装作業中に回転することを可能にする任意選択的な機構を含むことができる。別の実施の形態では、電気エネルギーは、電気的に半導電性の部分と電気的に半導電性の電荷移動部材との間に接触を形成することによって該電気的に半導電性の部分に結合される。
【０００９】
電荷移動材料に半導電性材料、及び任意選択的には非金属材料を使用することは、支持部材が、導電性要素又は地面に近接している場合に放電を生じる可能性があるほどの電気エネルギーを蓄えるか又は静電容量の電荷を蓄える材料を全く含む必要がないという点で低静電容量塗装システムを可能にする。電荷移動部材は同様に、相殺用の静電荷を非導電性ゾーン又は領域内で塗装される容器に印加することができるように低静電容量材料で作製されることができる。このように、支持部材及び電荷移動部材、並びに被加工物を回転させる任意選択的な回転機構は、システム内に蓄えられる可能性がある電気エネルギーを低減するように低静電容量とすることができる。また、任意選択的に上述の低静電容量静電スプレー塗装デバイス又は装置を用いることによって、塗装システムの全体的な静電容量をさらに低減することができる。これは、操作者をシステム内で静電ショックから遮蔽する必要がないという点で安全性を促す。
【００１０】
本開示は、非導電性又は低導電性の容器の静電塗装作業中に静電荷が容量蓄積することを相殺又は低減する本発明の方法も提示する。この方法の一実施の形態では、相殺用の静電荷は、静電塗装作業の前、最中、後、又はそれらの任意の組み合わせで容器に印加される。静電荷は、容器の一部と、塗装作業のために容器を支持する電気的に低導電性又は半導電性の電荷移動材料との直接接触によって印加される。より詳細な実施の形態では、電気的に半導電性の電荷移動材料は、電気エネルギー源に電気的に結合される非金属、抵抗性又は低導電性の材料を含む。電荷移動材料は、容器の低静電容量支持体を提供することによって、支持されている容器からの望ましくない放電も防止する。より詳細な実施の形態では、この方法は、静電塗装作業のために、相殺用の静電荷を容器に印加することを含み、それによって、容器は、概して中性の又は低い残留電荷電位に保たれることができるため、塗装された後では、該容器がさらなる仕上げ段階又は加工段階へ進むときに放電を生成するほど十分な電荷又は電気エネルギーを容量的に保持しなくなる。任意の低い残留電荷が例えば大気などへ徐々に放出されるため、塗装された容器は放電することができない。
【００１１】
上記方法の別の実施の形態では、塗装作業中に相殺用の静電荷を容器に印加するのに用いられる電気エネルギー源からの電流が監視され、電流レベルの変化に応じて電気エネルギー源の出力電圧が調整される。一実施の形態では、この調整は、容器の表面において逆電離を生じさせかねないあまりに多くの相殺用の電荷が容器に印加されることを防止するために用いることができる。
【００１２】
本開示は、直立の向き、逆さの向き又はその両方で容器を支持することができる支持部材の種々の実施の形態も提示する。
【００１３】
本明細書において開示される本発明のこれら及び他の態様並びに利点は、添付の図面に照らして例示的な実施形態の以下の詳細な説明から当業者には理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】静電式の容器塗装システムの実施形態の簡潔な概略的な形の平面図である。
【図２】図１の円で囲まれた部分のより詳細な立面図である。
【図３】図２の図の端面図である。
【図４】図１において用いられるような被加工物支持部材の立面図である。
【図５】図４の支持部材の部分的な長手方向断面図である。
【図６】被加工物の直立の向き又は逆さの向きに用いることができる支持部材の一実施形態の、わずかに斜視方向の立面図である。
【図７】図６の支持部材の分解図である。
【図８】図６の支持部材の長手方向断面図である。
【図９】図８の円で囲まれた領域Ａの拡大図である。
【図１０】図８の円で囲まれた領域Ｂの拡大図である。
【図１１】図６のコレットの実施形態を圧縮位置で示す図である。
【図１２】図６のコレットの実施形態を拡張位置で示す図である。
【図１３】被加工物の直立の向き又は逆さの向きに用いることができる支持部材の別の実施形態の、わずかに斜視方向の立面図である。
【図１４】図１３の支持部材の分解図である。
【図１５】図１３の支持部材の長手方向断面図である。
【図１６】図１５の円で囲まれた領域Ａの拡大図である。
【図１７】図１３のコレットの実施形態を圧縮位置で示す図である。
【図１８】図１３のコレットの実施形態を拡張位置で示す図である。
【図１９】被加工物が直立の向きの場合に支持部材を用いるための構造を有する静電スプレーブースの簡略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書ではガラス容器の液体塗装に特に言及しながら種々の実施形態を説明するが、本発明はそれらの特定の用途に限定されない。本発明は、液体塗料及び粉体塗料等を含む、低導電性容器の静電塗装に用いられるあらゆる種類の塗料に用途が見出される。さらに、本発明は、非導電性又は低導電性の被加工物のいかなる特定の種類、寸法、形状又は材料にも限定されない。本発明は、ガラス瓶及び他のガラス容器、プラスチック瓶及び他のプラスチック容器等を含むがこれらに限定されない多くの被加工物に用途が見出される。１つの種類の塗料の例はＵＶ塗料であるが、本発明はいかなる特定の塗料にも限定されない。
【００１６】
例示的な実施形態における組み合わせで具現されるものとして、本発明の種々の発明的態様、概念及び特徴が本明細書において説明及び図示され得るが、これらの種々の態様、概念及び特徴は、多くの代替的な実施形態において使用されることができ、個々に使用されることもでき、又はその種々の組み合わせ及び部分的な組み合わせで使用されることもできる。本明細書において明白に除外されない限り、このような全ての組み合わせ及び部分的な組み合わせは本発明の範囲内にあることが意図される。さらになお、代替的な材料、構造、構成、方法、回路、装置、及び構成要素、ソフトウェア、ハードウェア、制御論理、形成、適合及び機能に関する代替形態等のような、本発明の種々の態様、概念及び特徴に関する種々の代替的な実施形態を本明細書に記載することができるが、このような記載は、現時点で既知であるか又は後に開発されるかにかかわらず、利用可能な代替的な実施形態の完全又は網羅的なリストであることは意図されない。当業者は、そのような実施形態が本明細書において別段に開示されていない場合であっても、本発明の範囲内の付加的な実施形態及び使用に、本発明の態様、概念又は特徴のうち１つ又は複数を容易に採用することができる。さらに、本発明のいくつかの特徴、概念又は態様を好ましい構成又は方法であるものとして本明細書中に記載することができるとしても、そのような記載は、そのように明記されていない限り、このような特徴が要求されるか又は必要であることを示唆することは意図されない。さらになお、例示的若しくは代表的な値及び範囲が、本開示を理解する際に役立つように挙げられ得るが、このような値及び範囲は限定的な意味に解釈されるべきではなく、そのように明記される場合にのみ、重要な値又は範囲であることが意図される。さらに、種々の態様、特徴及び概念は、本明細書中に発明的であるとして又は本発明の一部であるとして明記されることができ、このような明記は、排他的であることを意図せず、むしろ、そのような発明として又は特定の発明の一部として明記されることなく、本明細書中に十分に記載されている本発明の態様、概念及び特徴とすることができ、その代わりに、本発明は、添付の特許請求の範囲に記載される。例示的な方法又はプロセスの記載は、全ての場合において要求されるものとして全ての工程を含むことに限定されず、また、それらの工程が提示される順序は、そのように明記されない限り、要求されるものとして又は必要であるものとして解釈されるべきではない。
【００１７】
図１を参照すると、１つ又は複数の本発明の第１の実施形態が提示されている。塗装システム１０は、低導電性の瓶Ｂ等の容器型の被加工物を移動させて１つ又は複数の塗布デバイス１４を通過させるコンベヤー１２又は他の好適な位置決め装置を含むことができる。塗布デバイス１４は、コンベヤー１２の一方の側に配置することができ、回収システム１６は、コンベヤー１２の、塗布デバイス１４と反対の側に配置することができる。回収システム１６は、当業者に既知であるような多くの異なる形状及び機能を有することができる。例えば、液体塗料の場合、回収システム１６は、被加工物にスプレーされるが被加工物に付着しない液体材料が回収されるように、水壁１８及びトラフ（細長い箱型の容器）２０の構成を含むことができる。粉体塗料の場合、カートリッジシステム及びスプレーブース等の粉体回収システムが当該技術分野において既知である。使用される特定の塗布デバイス１４は、被加工物に塗布される塗料の種類を含む多くの要因に応じて決まる。ガラス瓶の典型的な液体塗料の塗布の場合、塗布デバイス１４は、オハイオ州ウェストレイクのノードソンコーポレーションから入手可能な低静電容量のＲＡ２０回転式噴霧器等の静電スプレーデバイスとすることができる。このデバイスは、低静電容量の非金属構成要素、例えば回転カップを主に用いることができるタイプのスプレーデバイスの一例である。システム１０のいくつかの設計では、コンベヤー１２は、被加工物Ｂを搬送して塗布デバイス１４を通過させた後で、この被加工物をさらなる加工ステーション２２まで搬送する。例えば、コンベヤーは、被加工物を、被加工物に付着する塗料を乾燥又は硬化させる炉２２まで搬送することができる。
【００１８】
図１に概略的に示されるように、典型的な塗料塗布デバイス１４は、塗布デバイス１４を塗料の供給源２６に接続する供給ホース２４を含むことができる。電気ケーブル２８を、塗布デバイス１４を高電圧電源３０等の電気エネルギー源に接続するために用いることができる。電源３０は、当該技術分野において既知であるような従来の設計とすることができる。電源３０は、高い直流電圧を塗布デバイス１４に供給することができるか、又は塗布デバイス１４のハウジング内に収納されているものとすることができる。後者の場合、通常は低い電圧が好適な低電圧供給源から塗布デバイス１４内の電圧倍増器に入力される。
【００１９】
図２及び図３は、図１の破線で囲まれた構造をより詳細に示す。コンベヤー１２は、容器Ｂを、図２の矢印Ｄによって示されるような方向の経路Ｄに沿って被加工物装填器構成４５（図１）から移動させる。被加工物装填器４５は手動又は自動とすることができる。この例では、コンベヤー１２は、容器を搬送して塗布デバイス１４を通過させ、塗布デバイスが容器に塗料をスプレーするか又は別様に塗装するようにする。各容器Ｂはこの実施形態では、支持部材３２上に逆さの向きで支持される瓶とすることができる。代替的には、以下でさらに説明するように、瓶を直立の向きで懸吊させた状態で支持する支持部材も設けることができる。必要に応じて他の支持構成及び向きを用いることができるが、この場合、支持構造は、以下で説明するように静電塗装作業の一部として相殺用の静電荷を被加工物へ印加する低静電容量構造を提供するために用いられる。
【００２０】
支持部材３２は、コンベヤー１２により、コンベヤー取付構成の任意の簡便な構造又は方法によって取り付けられて担持される。コンベヤーシステムは非常に様々であり、当該技術分野において既知である。各支持部材３２は、コンベヤー１２に取り付けられる支持柱又はスピンドル３６（図２に仮想線で示す）上で摺動する中空の本体すなわち管３４を含むことができる。したがって、この例では、スピンドル３６は、コンベヤー取付構成の構造として働く。各支持部材３２に対して１つ又は複数のスピンドルがあってもよく、又はコンベヤー上で部材３２を支持するために何らかの他の技法も用いることができる。本体３４とスピンドル３６との間の嵌め合いは、好ましくはスピンドルの軸線Ｘを中心に部材３２を回転させることができるほど緩い。好ましくは、本体は非導電性の非金属材料で作製される。
【００２１】
本体３４は、任意選択的に、各支持部材３２を回転させる機構３８を含むことができ、それによって各支持部材３２により被加工物Ｂが支持される。回転機構３８は、例えば、静止チェーン４０と協働するギア状の部品の形態で実現することができる。コンベヤー１２が支持部材３２を移動させて並列位置でチェーン４０を通過させるときに、ギア３８が静止チェーン４０と噛み合うことによって部材３２が軸線Ｘを中心に回転する。支持部材３２、したがって被加工物Ｂの回転速度は、コンベヤー１２の速度及びギア／チェーンの接触部分に応じて変わる。代替的な実施形態では、チェーン４０は、それ自体が同じ方向Ｄ又はＤとは反対の方向に沿って移動可能であり、コンベヤー１２の速度を変更する必要なく変更可能な速度で被加工物を回転させることができる。被加工物Ｂが塗布デバイス１４を通過するときに支持部材３２及び被加工物に回転を加えるために、ギア及びチェーン以外の機構を用いることができる。例えば、磁気継手を用いてもよいし、又はコンベヤー１２がスピンドル３６及び／又は支持部材３２を回転させる機構を含んでもよい。別の代替形態として、ギアによる接触部分の代わりに、単純な摩擦車を本体３４に担持させて、該摩擦車を摩擦ロッド又はパッドと係合させ、回転運動を加えることができる。
【００２２】
図２及び図３にさらに示されるように、システムの構成要素上に集まる液体材料の過剰なスプレーの量を低減するために、任意選択的な遮蔽体Ｓを塗布デバイス１４とコンベヤー構成との間に位置決めすることができる。例えば、遮蔽体Ｓは、細長い穴すなわち開口Ｓ１を含むプラスチック等の非金属又は非導電性の材料シートを含むことができ、塗布デバイス１４は細長い穴すなわち開口Ｓ１を通して被加工物Ｂにスプレーすることができる。遮蔽体Ｓの下側部分は、塗料の多くがコンベヤー１２の構成要素、並びに電荷移動部材４４及び支持部材３２に方向付けられることを防止する。
【００２３】
支持部材３２は、電気的に２つの有用な特性を有する電荷移動材料からなる第１の電荷移動部分すなわち第１の電荷移動要素４２をさらに含む。第１に、電荷移動材料は、十分に導電性であるため、以下でさらに説明するように塗装作業中に静電荷を容器Ｂに印加することができる。第２に、電荷移動材料は、電流の流れに抵抗するのに十分であると共に、電荷移動材料が接地電位又は反対の極性の電位に晒される場合に望ましくない静電放電を防止する抵抗などの、電流の流れに対するインピーダンスを有する。本明細書における例示的な実施形態では、電荷移動材料は装置の種々の部分に関して同じである（これは必須ではない）が、必要であれば装置の異なる部分に関して異なる材料を用いることができる。
【００２４】
本明細書における実施形態では、電荷移動材料は、本質的に電気的に抵抗性又は半導電性である低導電性材料を含む。概して、本発明では電荷移動材料に関して半導電性という用語を用いるが、この理由は、電荷移動材料が、例えば抵抗などの、電流の流れ又は放電に対するインピーダンスを有するが、電気エネルギー源と容器との間で所望の量の電荷移動が生じることも可能にするほど十分に導電性であるためである。本明細書において開示される実施形態では、半導電性材料は非金属の導電性材料からなるが、これは全ての用途において必要というわけではない。したがって、非金属の導電性材料は、本明細書における発明と共に用いることができる半導電性材料の好ましい例である。「導体」という用語は、本明細書において用いられる場合、当該技術分野において良好な導電体として認識されている、例えば銅ワイヤーのような材料を指す。例えば銅で作製されるような導体は、通常はおよそ１０−８オーム・メートルの抵抗率を有する。「半導電性」という用語は、本明細書において用いられる場合、半導体として一般的に既知である材料の種類を指すわけではないが、半導体材料は、本明細書において一種の半導電性材料として必ずしも除外されない。
【００２５】
電荷移動材料に非金属又は半導電性の材料を用いることの利点は、支持部材３２を、望ましくない放電を生じるほど十分な電気エネルギー又は静電荷を蓄えることができない低静電容量デバイスであるように、主に非金属部品で作製することができることである。代替的に何らかの金属を支持部材３２において用いることもできるが、用いられる金属の量は、操作者又は接地電位に対する望ましくない放電という危険性を呈するほど十分な静電容量の電荷を支持部材３２が蓄えるには不十分であることが意図され、また、そうであることが好ましい。非金属又は半導電性の電荷移動材料の使用は、電荷移動材料が電気エネルギー源に接続されているときに望ましくない放電を防止するために電流の流れに抵抗するようにも機能する。
【００２６】
この実施形態では、第１の電荷移動部分４２は、本体３４の外側にぴったり嵌まった状態で摺動する電荷移動リングの形態で実現することができる。本体３４は、好ましくは、例えばプラスチック等の非金属の、非導電性材料から作製される。リング４２は、フレーム４３上に支持されている細長い材料棒体の形態で実現することができる電荷移動部材４４と接触するように本体３４に配置される。電荷移動部材４４は、リング４２と同じ材料から作製することができるがこれは必須ではない。この実施形態では、電荷移動部材４４は非金属材料からなる。電荷移動部材４４は、導体（例えばワイヤー４７等、図１を参照のこと）によって第２の電気エネルギー源４６に電気的に結合されている。第２の電気エネルギー源４６は、第１の電源３０とよく似た従来の電源として実現することができる。
【００２７】
電荷移動部材４４は、任意の好適な手段、例えばフレーム４３によって支持することができる。支持部材リング４２と電荷移動部材４４との間の接触を維持するために、コンベヤー１２が容器Ｂを移動させて電荷移動部材４４を通過させるときに、リング４２が、実際に支持部材３２の軸線を（容器及び支持部材３２の図２の垂直軸線Ｘに対して）わずかにずらすことができる干渉量で電荷移動部材４４と接触するように、電荷移動部材４４及びフレーム４３を横方向に位置決めすることができる。換言すると、支持部材３２が電荷移動部材４４と接触している間に、支持部材３２及び容器Ｂはわずかに傾けられて軸線をずらされることによって、実際には容器の重量によってリング４２が電荷移動部材４４に当接したまま保持される。容器が電荷移動部材を通過した後で容器が前後に揺動することを防止するために、フレーム４３及び電荷移動部材には、導入半径及び導出半径すなわちテーパー４３ａ及び４３ｂを設けることができる。導入テーパー４３ａは、容器及び支持部材３２が徐々に動いて軸線がずれた向きをとることを可能にし、導出テーパー４３ｂは、容器及び支持部材３２が垂直な向きに徐々に戻ることを可能にするため、容器は揺動又は振動しない。わずかに軸線がずれた位置は任意選択的に、容器をスプレーデバイス１４の正面で露呈角度まで傾けて、塗装の均一性を改善するのにも有用である。以下で説明するように、容器がオーバーヘッドコンベヤーから吊設されることによって直立位置に支持される実施形態の場合は、電荷移動リングと電荷移動部材との間の接触を維持するために、この接触を維持するのに容器の重量が用いられる場合と同様の技法を用いることができる。代替的には、容器がいずれかの向きで支持される場合、電荷移動部材４４及びフレーム４３又は支持部材３２は、電荷移動部材４４を電荷移動リング４２と接触させた状態で維持する偏りを有することができる。
【００２８】
電荷移動部材４４は、該部材４４から隣接する接地物体へのアーク放電、又は棒体４４に近接しているか若しくは接触している操作者への電気ショックの放出を防止するために、十分な抵抗性又は低導電性の材料で作製することができる。電荷移動部材４４は、また、電荷移動リング４２及び容器への電荷移動を可能にするのに十分な導電率を有する。したがって、電荷移動部材４４は、電荷移動リング４２に用いられる電荷移動材料と同じ電荷移動材料からなっていてもよい。
【００２９】
支持部材リング４２及び電荷移動部材４４の電荷移動材料としての使用に好適な材料は、ＴＥＦＬＯＮ（商標）等の炭素充填ポリマーである。本発明者らは、例えば炭素の充填率が約２５％であるＴＥＦＬＯＮ（商標）タイプの材料、又は他の好適なポリマー、プラスチック若しくは複合材料が好適な高い抵抗率を有するが、容器への静電荷の移動を可能にする十分な導電率も有することを見出した。高温動作に関しては、本発明者らは、別の例としてグラファイト充填ＰＥＥＫ（商標）材料を用いることができることを見出した。これらの例示的な材料は好ましくは非金属であるが、全ての用途において必須というわけではない。本発明者らは、電荷移動材料の好適な表面抵抗率を、約１５マイクロアンペアの電荷移動電流の場合に約９５ｋＶを供給する例示的な電源４６に関して約１０００オーム／スクエアとすることができることを見出した。しかし、用いられる実際の表面抵抗率は、電源の種類、電圧レベル、電流及び電荷移動レベル、容器の種類及び寸法、並びに容器の材料等に基づいて選択して、電流放電特性を制御すると共に容器への十分な相殺用の電荷移動を可能にすることができる。金属導体は通常、およそ１０−５オーム／スクエアの表面抵抗率を有するが、開示の実施形態に用いられる電荷移動材料は、約９５ｋＶの電圧源及び約１５マイクロアンペアの電荷移動電流の場合に、約１０−３オーム／スクエア〜約１０６オーム／スクエアの範囲、より好ましくは約１０−１オーム／スクエア〜約１０３オーム／スクエアの範囲の表面抵抗率を有することができる。これらの数字は本質的に例示であり、特定の用途の必要性に応じて選択することができる。
【００３０】
支持部材３２及び電荷移動部材４４の低導電性の、及び任意選択的には非金属の導電性材料は、支持部材３２及び電荷移動部材４４が蓄える可能性がある電気エネルギー又は静電容量の電荷の量を低減するために、支持部材３２及び電荷移動部材４４を低静電容量デバイスとすることも可能にする。これは、容器及び支持部材３２が瓶塗装設備内を搬送されるときに、地面への望ましくない放電又は支持部材から操作者へのショックを防止する。いくつかの代替的な実施形態では、支持部材３２はいくらかの金属又は導体を含有することができるが、この金属又は導体の量は、支持部材が電気エネルギー又は静電容量の電荷を蓄えるには不十分であること、及びさらに、電流の放電を防止するために半導電性又は非金属の材料が支持部材３２に含まれることが意図される。電荷移動部材４４は、操作者へのショック又は接地電位への放電を防止するために金属を含有しないことが好ましい。
【００３１】
図４及び図５は、支持部材３２をより詳細に示す。本体３４は、ギア部材３８が任意の簡便な手段によって取り付けられているか又はギア部材３８と一体である概ね筒状の構造とすることができる。電荷移動リング４２は、外側円筒面３４ａ（図５）にぴったりと滑り嵌めすることができる。本体３４の上端４８は開放しており、任意選択的な概ね円筒形の被加工物ホルダー５０を入れ子式に受け入れる。被加工物ホルダー５０は代替的には本体３４と一体形成することもできるが、別個の部材とすることによって、被加工物を取り替えるたびに本体３４を取り替える必要なく、異なる寸法の被加工物を単一の設計の本体３４と共に用いることができる。したがって、被加工物ホルダー５０は、別個の要素として具現される場合、異なる寸法の容器間の切替を簡単にするアダプターとしても機能する。
【００３２】
被加工物ホルダー５０は、本体３４にぴったりと嵌まることができるか又はより緩く嵌まることができる。後者の場合、例えば、本体３４には、図示のように本体３４を貫通する例えば単純な非金属のピン又はロッドのような留め具機構５２を設けることができる。被加工物ホルダー５０は、留め具機構５２に滑って重なるその下端にノッチ５４を含むことができるため、適切な高さに支持される。
【００３３】
被加工物ホルダー５０の上側の開放端５０ａには、第２の電荷移動部分すなわち電荷移動要素５６がある。第２の電荷移動部分５６は、好ましくは第１の電荷移動部分すなわちリング４２と同じ電荷移動材料で作製され、関連する被加工物をその上に解放可能に取り付けることができるような適当な寸法及び形状である。例えば、図示のように、従来のガラスの飲料瓶の形状の被加工物の場合、第２の電荷移動部分５６は、ストッパーによく似た、容器の口に挿入されるテーパー状又は切頭円錐の形状を有することができる。部材５６の選択される形状及び寸法は、その上に取り付けられる関連する被加工物に応じて変わる。
【００３４】
第２の電荷移動部分５６は、被加工物を、この場合は瓶の開口すなわち口の内面と確実に直接接触するように支持する（図２を参照のこと）。極めて密な接触は、第２の電荷移動部分５６と容器との間の良好な電気的導通を確保し、これは、塗装作業中に相殺用の表面静電荷を容器に印加することを可能にする。
【００３５】
第２の電荷移動部分５６は、電荷移動リング４２及び電荷移動棒体４４（図２）と同じ抵抗性又は低導電性の材料から作製することができるがこれは必須ではない。代替的には、第１の電気的に半導電性の部材４２及び第２の電気的に半導電性の部材５６は、必要に応じて電荷移動材料の単一のすなわちひと続きの部品で形成してもよいし、又は複数の部品で作製してもよい。電荷移動材料の抵抗率は、静電荷を被加工物に印加することができるが、その一方でスパーク又はショックを防止するために放電電流を制限するように選択することができる。本明細書における図４及び図５の実施形態では、ワイヤー５８又は他の好適な導体を本体３４及び被加工物ホルダー５０の内部に配置することができる。ワイヤーは絶縁することができ、その端部は銅ワイヤーを露出させるために除去されている。ワイヤー５８の一端６０は、本体３４の壁の孔６２に通すことができる。リング４２が定位置まで滑って孔６２を覆うと、ワイヤー５８とリング４２との間で良好な電気接触がなされる。ワイヤー５８の反対端６４は、内側壁面６６と第２の電荷移動部分５６の外側壁面６８との間に捕捉することができる。このように、第２の電荷移動部分５６は、第１の電荷移動部分すなわちリング４２に電気的に結合される。好ましくは、支持部材３２に関連する任意の金属構成要素、例えばワイヤー５８を本体３４内に配置して、接地電位への放電を防止する。
【００３６】
図２を再び参照すると、作業時に、第２の電気エネルギー源すなわち電源４６は、電荷移動棒体４４に電圧を印加する。部材３２が電荷移動棒体４４を通り過ぎるときに、第１の電荷移動部分すなわちリング４２は、電荷移動部材４４の表面にわたって回転するように該電荷移動部材４４と接触し、第２の電気エネルギー源４６から、被加工物と接触している第２の電荷移動部分５６へ電気的導通を提供する。被加工物Ｂが第２の電荷移動部分５６と密に接触した状態で、第２の電気エネルギー源４６から印加された高電圧は、静電荷を被加工物Ｂへ移動する。この電荷は、塗装作業中に塗布デバイス１４の動作によって形成される静電荷とは反対の極性であるように選択される。例えば、静電スプレーガンは、多くの場合、負の電圧供給源を用い、この場合、第２の電気エネルギー源４６は、被加工物Ｂの外側面に正の静電荷を生成するように選択することができる。被加工物の表面への相殺用の電荷の量を適切に制御することによって、被加工物への正味の表面電荷をほとんど中性若しくは中性に維持することができ、又は、塗装作業に起因して静電荷が蓄積するという悪影響につながりかねないことを回避するほど十分に低く維持することができる。容器をほとんど中性の正味表面電荷とすることによって、容器は、支持部材３２が電荷移動部材４４と接触しなくなった後で放電又はショックを引き起こすほどの静電容量の電荷又は電気エネルギーを蓄えなくなる。実際には、相殺用の電荷は、塗装作業中の正味の表面電荷の蓄積を防止することによって、被加工物の正味の外表面電荷を低減するように機能する。
【００３７】
支持部材３２がもはや電荷移動部材４４と接触しなくなった後でも容器にはいくらかの残留電荷が残っている可能性があるが、この正味の残留電荷は、放電又はショックを可能にしないほど低く、支持部材３２が低静電容量であるために迅速に大気へ放出される。正味の残留電荷を最小限に抑えるには、リング４２を最初に電荷移動部材４４と接触させてから容器を静電的にスプレーデバイス１４の方に向けすなわち対面させ、容器がスプレーデバイスを通り過ぎた後でも接触させたままにすることができる。最大静電荷は、容器が塗装されているときに生じ、この理由は、塗装によって容器がスプレーデバイス１４からの最も高い静電荷に晒されるためである。
【００３８】
加えて、抵抗性の電荷移動材料の使用は、支持部材３２又は電荷移動部材４４が接地電位に近づくか又はこれと接触する場合に生じかねない電流を制限することによって、支持部材３２又は電荷移動部材４４からの望ましくない放電又はショックを防止するように作用する。
【００３９】
図２に示されるように、被加工物が塗装作業を受ける前に、換言すると被加工物が塗布デバイス１４からの電荷に著しく晒される前に、リング４２が電荷移動部材４４と接触することができるように、電荷移動部材４４には、任意選択的に、十分な長さＹを設けることができる。これは、実際に、被加工物Ｂに、塗装作業の電荷効果とは反対の極性の電荷を予め帯電させ、部品が塗装されている間の電荷の蓄積からのいかなる効果もさらに低減する。被加工物が塗布デバイス１４を通り過ぎた後も、電荷移動棒体４４は、任意選択的に、支持部材３２と接触したままにすることもできる。必須ではないが好ましくは、第２の電気エネルギー源４６を、塗装作業全体の間ずっと、及びリング４２が電荷移動部材４４と接触している全時間の間ずっと、オンにすることで、相殺用の静電荷を容器に印加し続けて塗装作業による電荷を相殺し、容器をほとんど中性又は中性の正味電荷に維持する。したがって、本明細書における例示的な構成は、静電塗装作業の前、最中、後、又はそれらの任意の組み合わせで、被加工物を帯電させて塗装作業による電荷を相殺することを可能にする。
【００４０】
当業者には、塗布デバイス１４からの電流を監視及び制御して、例えば、アーク放電を防止することができることが既知である。本開示の発明の別の態様によると、第２の電気エネルギー源４６からの電流は、被加工物に印加される相殺用の静電荷の量に関連するため、従来の電流検出すなわち自動フィードバック電流（ＡＦＣ）回路７０によって監視することができる。したがって、第２の電気エネルギー源４６からの電流は、スプレーデバイス１４によって容器に印加される静電荷の量に依存する。電流レベルは、検出された電流に応答する電圧調整回路７２を用いて第２の電気エネルギー源４６の出力電圧を調整することによって調整することができる。このように、被加工物は、塗装作業中に中性の電荷近くに維持することができる。例示的な実施形態では、電流は、約９５ｋＶの電圧源である場合には、約１０マイクロアンペア〜約１５マイクロアンペアとすることができ、電荷移動材料の抵抗率は約１０００オーム／スクエアとなる。例えば、容器がスプレーデバイス１４を通り過ぎるときに、スプレーデバイス１４に起因する表面電荷は、塗装プロセスに起因してかなり増大する。スプレーデバイスから生成される電荷は、塗装作業中に生成される静電荷の量にも関連する。この電荷は、コンベヤーに沿って進む容器の数及び密集度、並びにスプレーデバイスからの電圧及び電流に応じて変わる。第２の電気エネルギー源４６から取り出される電流は、スプレーデバイスが生成する電荷の量に応じて変わる。容器がスプレーデバイスの近くから離れると、スプレーデバイス１４に起因する表面電荷は減少する。したがって、容器をほとんど中性に維持するためにそれほど多くの相殺用の電荷は必要ではない。したがって、第２の電気エネルギー源４６からの出力電圧は、相殺用の電荷レベルを下げるように低下させることができる。これは、容器の表面のあまりに多くの不平衡な相殺用の電荷によって逆電離が生じて塗装に悪影響を与える可能性があるいくつかの用途では重要であり得る。一例では、第２の電気エネルギー源４６からの電圧は、例えば約１０００オーム／スクエアの抵抗率を有する電荷移動材料の場合は、約９５ｋＶから約４５ｋＶへ低減することができる。
【００４１】
低導電性被加工物を静電塗装する例示的な方法では、必須ではないが好ましくは塗装作業の開始前に相殺用の静電荷を被加工物に印加する。相殺用の電荷は、静電塗装作業の前、最中、後、又はそれらの任意の組み合わせで印加することができる。この電荷は、塗布デバイス１４によって生成される電荷の極性とは反対の極性の静電荷を印加する電気エネルギー源に電気的に結合される部分である、被加工物の支持部材の電荷移動部分すなわち材料との直接的な密な電気接触によって印加される。電荷移動部分すなわち材料は、２つの有用な特性を有する。第１に、電荷移動材料は、相殺用の静電荷を塗装作業の対象の容器Ｂに印加することができるように十分に導電性である。第２に、電荷移動材料は、接地電位又は反対の極性の電位に晒される場合に電流の流れに抵抗すると共に望ましくない静電放電を防止するのに十分な抵抗などの、電流の流れに対するインピーダンスを有する。電荷移動材料は、抵抗性又は半導電性の材料、好ましくは非金属とすることができる。本方法は、電気エネルギー源からの電流を監視すること、及び電気エネルギー源の出力電圧を調整して被加工物に印加される相殺用の電荷の量及びタイミングを制御することを、任意選択的に含むことができる。必須ではないが好ましくは、相殺用の電荷は、塗装作業のために、そしてまた、特に、電気エネルギー源が電荷移動部分から分離されるときに、被加工物を電気的にほとんど中性又は中性に保つために印加される。
【００４２】
したがって、上記説明から、電荷移動材料を用いて、本明細書における装置及び方法にとって重要な１つ又は複数の機能を提供することができる。まず、電荷移動材料は、該材料が電気エネルギー源に結合されているときに、相殺用の電荷を容器に印加することを可能にする。また、電荷移動材料は、第２の電気エネルギー源４６に接続されているときであっても、その材料の抵抗によって、電流を制限して放電又はショックを防止する。またさらに、電荷移動材料を用いて、容器の低静電容量支持部材を提供することができ、これによって、支持部材３２が電荷移動部材４４と接触しなくなった後で残留電荷を大気へ放出することが可能となる。
【００４３】
図６〜図８を参照すると、例えば、瓶等の被加工物を直立の向きで支持するために用いることができる別の実施形態の支持部材８０を示す。また、例えば、支持部材８０を回転させることができる機構（図１９を参照のこと）によって支持部材８０が位置決めされる場合に、支持部材８０は、被加工物を逆さの向き又は両方の向きで支持するために用いることもできる。
【００４４】
被加工物を直立位置で支持するには、支持部材８０には、被加工物を把持すなわち保持するデバイスを設けることができ、この例の把持部すなわちホルダーは拡張可能なコレット８２の形態で実現される。図６に示されるような第１の、すなわち圧縮位置では、コレット８２は、図１１に示されるようなその自然な弛緩位置にあることができる。そのような位置では、コレット８２は、被加工物を把持すなわち保持しない。図１２に示されるような第２の、すなわち拡張位置では、コレットは、被加工物（図示せず）の内部と接触するように半径方向に（支持部材８０の長手方向軸線に対して半径方向に）拡張することができる。例えば、瓶の場合、コレット８２は、瓶の内側首領域と係合することができる。被加工物は、瓶の内部としっかりと係合するようにコレット８２が十分に拡張することによって支持されることができる。
【００４５】
支持部材８０は、電圧ピックアップリング８６を支持する外筒８４を含むことができる。ピックアップリング８６は、上記実施形態のリング４２と同様の設計とすることができるが必ずしも同様の設計である必要はなく、したがって、抵抗性又は半導電性の好ましくは非金属の電荷移動材料、例えば、グラファイト充填ＰＥＥＫ（商標）で構成される。アクチュエーターロッド８８が外筒を貫通し、その遠位端部８８ｂが拡張器９０に接続されている（図９も参照のこと）。拡張器９０は、概ね球すなわちボールの形状とすることができるが、必ずしもその必要はない。拡張器９０は、例えば、圧入又は螺合によってアクチュエーターロッドに取着することができる。拡張器９０も電荷移動材料を含む。アクチュエーターロッドの自由端８８ａは、アクチュエーターロッド８８を長手方向軸線Ｘに沿って直線運動させる駆動機構Ｄに接続又は連結することができる。この駆動機構Ｄは、任意選択的に、被加工物が静電塗装作業中に回転することができるようにアクチュエーターロッドを軸線Ｘを中心に回転運動させることができる。駆動機構Ｄは、アクチュエーターロッド８８を、第１の位置すなわち拡張位置と第２の位置又は後退位置との間で軸線方向運動させる。
【００４６】
カラー９２が外筒８４の第１の端８４ａに接合されており、該カラー９２はコレット８２を保持するのに用いられる。この実施形態では（図９も参照すると）、カラー９２は、内側肩部９４を含み、内側肩部９４に対して外筒８４の第１の端が着座する。カラー９２は、例えば、圧入によって外筒を受け入れてもよい。カラー９２は、また、例えば、圧入によってコレット８２の剛性の首端部８２ａを受け入れてもよい。
【００４７】
図７及び図９に最もよく示されているように、コレット８２は、好ましくは、電荷移動材料で作製される幾分中空の単一片の部材とすることができ、複数の可撓性断片９６を有する。したがって、コレット８２が被加工物を支持しており、したがって被加工物と極めて密に接触しているときに、コレット８２は、静電荷を被加工物へ移動させるために使用されてもよい。可撓性断片９６は、コレット８２の壁１００にある一連のスリット９８によって提供することができる。可撓性は、可撓性断片９６の撓み領域１０４付近に拡張部１０２を設けることによっても高めることができる。
【００４８】
可撓性断片９６のそれぞれには、内向きにテーパー状の表面１０６（図９）も設けることができる。これらのテーパー状の表面１０６は、拡張器９０をコレット８２の内側へ少なくとも部分的に引くように、アクチュエーターロッド８８が軸線方向に後退した位置へ移動したときに拡張器９０の外面と係合する。拡張器９０がコレット８２に引き入れられてテーパー状の表面１０６と当接すると、可撓性断片９６が外方へ反ることによってコレット８２が被加工物の内面を把持することが容易になる。これは、図１２に示されている状態である。被加工物によっては内側テーパー及び円筒形以外の形状を有する場合があるため、可撓性断片９６が外方へ反ることを用いて、コレット８２が被加工物を把持することができることを容易にすることができる逆テーパー角度θ（本明細書では長手方向軸線Ｘに対して言及している）をもたらすことができる。アクチュエーターロッド８８がその軸線方向に伸張した位置にあるとき、拡張器９０は、単にテーパー状の表面１０６と接触してもよいし、又はテーパー状の表面と接触しなくなるまで軸線方向にさらに移動させてもよいが、いずれの場合も、被加工物がもはやコレット８２によって保持されないことを可能にするほど十分にコレット８２を圧縮することを可能にする。
【００４９】
図１０も参照すると、ピックアップリング８６は、好ましくは外筒８４上でぴったりと保持されている。電荷移動カラー１０８が、ピックアップリング８６と概ね軸線方向に位置合わせされてアクチュエーターロッド上に設けられている。電荷移動カラー１０８も電荷移動材料からなる。一連のばね押し接点１１０が、電荷移動カラー１０８の外面とピックアップリング８６の内面との間に配置されている。例えば、各接点１１０は、ピックアップリング８６の内側に形成されている溝１１２に捕捉される外側端部と、電荷移動カラー１０８の外面と接触する内側端部すなわち反対端部とを有することができる。接点１１０は、外筒８４に形成されているそれぞれの孔１１４を貫通することができる。接点は、金属等の導体であってもよいし、又は半導電性材料であってもよい。好ましくは、接点１１０は、ばね押し式に又は他の方法で付勢されて電荷移動カラー１０８と接触することで、アクチュエーターロッド８８及び電荷移動カラー１０８の移動中であっても電荷移動カラー１０８との接触を維持する。電荷移動カラーの軸線方向寸法及び位置は、好ましくは、アクチュエーターロッド８８がその軸線方向に後退した位置（コレット８２の拡張状態に対応する）に移動するときに、接点１１０が電荷移動カラー１０８との電気的導通を維持することが確実となるように選択することができる。さらに、アクチュエーターロッド８８が軸線方向に伸張して可撓性断片１００を引き離す位置から拡張器９０を移動させる（したがってコレット８２の圧縮状態に対応する）と、好ましくは、接点１１０はもはや電荷移動カラー１０８との電気的導通を有しなくなる。それによって、この後者の状態により、コレットが被加工物を保持していないときに拡張器９０及びコレット８２からいかなる電圧も絶縁される。
【００５０】
図９及び図１０に最もよく示されるように、アクチュエーターロッド８８が後退位置にあるときに、電荷移動スリーブ１１６を用いて電荷移動カラー１０８と拡張器９０とを電気的に結合してもよい。電荷移動スリーブ１１６は、アクチュエーターロッド８８に沿って軸線方向に遠位端部１１６ａまで延在するため、アクチュエーターロッド８８が後退位置にある場合には、電荷移動スリーブ１１６は拡張器９０と接触する。この位置では、拡張器９０は、また、可撓性断片１００と密に接触しているため、電気エネルギー、とりわけ静電荷を、塗装作業のために被加工物へ移動させることができる。アクチュエーターロッド８８が伸張した軸線方向位置にある場合、電荷移動スリーブ１１６が拡張器９０と接触しなくなることで、電気エネルギーが拡張器９０及びコレット８２から隔離される。また、電気エネルギーが拡張器９０及びコレット８２へ供給されるようにアクチュエーターロッド８８が後退位置にある場合、電荷移動スリーブ１１６は外筒８４の内部に全体的に配置されて電荷及び電流を周囲環境から隔離するのを助けることに留意されたい。好ましくは、外筒は、プラスチックなどの非導電性材料で作製されてこの隔離を促すことができる。
【００５１】
上記実施形態におけるように、ピックアップリング８６は電荷移動部材と接触して電力源から電気エネルギーを受け取る。したがって、電気エネルギー、とりわけ静電荷は、支持部材８０を通じて及びコレット８２と被加工物との間の密な接触を通じて被加工物へ移動される。
【００５２】
代替的な実施形態では、アクチュエーターロッド８８は２つの部分から作製することができ、下側部分は電荷移動材料からなり、上側部分は電気的に非導電性である。この場合、電荷移動カラー１０８はアクチュエーターロッドと直接接触することができるため、電荷移動スリーブの使用を排除する。
【００５３】
さらに、異なる寸法の容器のために異なる寸法のカラーが必要である場合、取り替え又は寸法変更のために、単に拡張器９０をアクチュエーターロッド８８から取り外すことによってコレットをカラー９２から引き出すことができることに留意されたい。
【００５４】
図１３〜図１８を参照すると、被加工物を把持すなわち保持するために用いることができる、別の実施形態の支持部材２００を示す。図１３〜図１８の実施形態は、被加工物を直立の向き、逆さの向き又は場合によっては両方の向きで支持すなわち保持するために用いることができる。図６の実施形態と図１３の実施形態との主な違いは、以下でさらに説明するように、コレットデバイス又は被加工物ホルダーの設計である。
【００５５】
支持部材２００は、電荷移動材料からなる電圧ピックアップリング２０２を含むことができ、ピックアップリング２０２は電荷移動部材と接触することになる。ピックアップリング２０２は、外筒２０４上で支持されている。この例では、アクチュエーターロッド組立体２０６が、非導電性駆動部分２０８と電気的に半導電性の引っ張り部分２１０とを含む２部品アクチュエーターロッドを含む。引っ張り部分２１０は、外筒２０４内を通ってカラーすなわちコレット組立体２１２を貫通し、その遠位端部が、ねじ２１６等の任意の好適な機構によって拡張器２１４に取着されている。コレット組立体２１２は、この例では、一緒に保持されると円筒形を形成する又は円錐状の外面２２０であってもよい４つの類似のコレット断片２１８ａ〜２１８ｄを含む（図１７及び図１８も参照のこと）。円錐状の外形の場合、コレット断片２１８は、上述したような逆テーパー角度θを提供することができる。コレット断片２１８ａ〜２１８ｄのそれぞれは、第１のテーパー状の表面２２２及び第２のテーパー状の表面２２４を含むことができる。コレット組立体２１２は、例えば、外筒にある孔２２８と協働するねじ２２６等の任意の好適な手段によって外筒２０４の遠位端部に取着されるコレットホルダー基部２２４をさらに含むことができる。コレットホルダー基部の遠位端部は、コレット断片２１８の第１のテーパー状の表面２２２と係合するテーパー状の表面２３０を含むことができる。拡張器２１４は、コレット断片２１８の第２のテーパー状の表面２２２ｂと係合するテーパー状の表面２３２を含むことができる。１つ又は複数の弾性ホルダー２３４、例えば、Ｏリングを用いて、コレット断片を、コレットホルダー基部のテーパー状の表面２３０及び拡張器のテーパー状の表面２３２に対してこれらの間で圧縮した状態で保持することができる。
【００５６】
図６の実施形態と同様に、アクチュエーターロッド２０６が第１の位置すなわち軸線方向に伸張した位置にある場合、コレット断片２１８は、全体的に、弾性ホルダー２３４によって、被加工物を把持すなわち保持しないほど小さい第１の直径すなわち外寸まで共に圧縮される。これは、図１５及び図１７に示されている位置である。アクチュエーターロッド２０６が第２の位置すなわち後退位置まで軸線方向に移動されると、拡張器２１６がコレット組立体２１２内に引き込まれて、図１８に示されるような拡張位置までコレットホルダー断片を引き離し、コレット断片２１８を被加工物の内面と係合させるのに用いることができる直径すなわち外寸まで増やす。アクチュエーターロッド２０６の軸線方向移動に加えて、駆動機構Ｄは、塗装作業中に被加工物を回転させるように回転運動もさせることができる。ここでもまた、様々な寸法の被加工物に、コレット断片２１８の全体的な外寸によって、拡張器２１６の後退によって強制される最大寸法まで対応することができる。弾性ホルダー２３４を取り外すことにより、かつ、拡張器２１６及びコレットホルダー基部２２４の様々な寸法の代替品も含むことができる異なる寸法の組のコレット断片２１８を用いることにより、コレット断片２１８の単純な交換によってより多くの寸法に容易に対応することができる。コレット断片２１８は、正しい設置向きを示すために溝又は帯体などの１つ又は複数の印２３６を含むことができる。
【００５７】
２部品アクチュエーターロッド２０８は、例えば、図示のように端部同士をねじ留めしてもよいし、又は他の好適な手段によって接続してもよい。２部品ロッド２０８は、電気エネルギーがコレット組立体２１２のみに印加されてアクチュエーターロッドの駆動機構Ｄまでは戻らないことを可能にし、この場合も静電荷は実質的に外筒２０４及び任意の取り付けられた被加工物内に含まれている。
【００５８】
電圧ピックアップリング２０２は、ばね押し式ピン２３８を用いてアクチュエーターロッドの引っ張り部分２１０の電荷移動材料と電気的に接続することができる。必須ではないが好ましくは、拡張器２１４、及び塗装作業中に被加工物の内面と密に接触するコレット断片２１８も、電荷移動材料で作製することができる。弾性ホルダー２３４も、電荷移動材料からなっていてもよいが、必ずしもその必要はない。
【００５９】
図１９を参照すると、上記のように、例えば、図６及び図１３の支持部材を用いて、塗装作業のために瓶等の被加工物Ｗを直立の向きで保持すなわち把持することができる。典型的であるが例示的な構成において、スプレーブースＡは、入口Ｂ及び出口Ｃを含むことができ、被加工物はこれらを通してオーバーヘッドコンベヤーＥによって搬送されて静電スプレー塗装デバイスＦを通過する。スプレーデバイス（単数又は複数）は、塗装作業中にスプレーデバイスを上下移動させる振動器Ｈ、及び必要に応じてスプレーデバイスをブースＡに出入りさせるガン移動器Ｊ等の移動システムＧに取り付けることができる。被加工物Ｗは、オーバーヘッドコンベヤーのアクチュエーターモーターＫから懸吊させることができ、このアクチュエーターモーターＫは、塗装作業中に必要に応じて支持部材Ｌを回転させることができ、また必要に応じて適時に被加工物を把持及び解放するためにアクチュエーターロッドＭを直線運動させることができる。半導電性又は非金属の電荷移動材料からなる電荷移動部材Ｎは、電気エネルギー源Ｐに電気的に結合されている。コンベヤーが被加工物を搬送してスプレーデバイスＦを通過させるときに、電荷移動部材Ｎが支持部材ＬのピックアップリングＲと接触し、それによって前述したように相殺用の静電荷を被加工物Ｗに印加することができる。図１の実施形態と同様に、被加工物は、わずかに軸線がずれた位置で電荷移動部材Ｎと係合するようにコンベヤーから懸吊させることができ、それによって、容器すなわち被加工物の重量によってピックアップリングＲを電荷移動部材Ｎと接触した状態に保持する。
【００６０】
任意選択的に、電荷移動部材Ｎを非導電性フレームＳによって支持することもでき、それによって被加工物を囲む非導電性ゾーン、例えば、導電性部材又は接地材料が被加工物の所望の距離内にないゾーンがあるようにする。典型的な距離は、例えば、１８インチ（約４５．７２ｃｍ）とすることができる。この非導電性ゾーンは、支持部材３２が電荷移動部材４４と接触しなくなった後で容器が残留電荷を大気へ徐々に放出することも可能にする。非導電性ゾーンは、非導電性の外筒３４、８４、２０４の使用によって容易になり、非導電性の外筒３４、８４、２０４によって、相殺用の静電荷及び電圧を支持部材Ｌの外筒及び被加工物自体の内部に概ね閉じ込めることができる。電気エネルギー源から被加工物へ電荷移動するための半導電性材料、好ましくは、非金属材料の使用は、低静電容量スプレー塗装システムの一部としても用いることができる。この理由は、支持部材及び電荷移動部材は、電流を搬送する部分に関しては低静電容量材料から、また所望であれば、被加工物をオーバーヘッドコンベヤーから吊設させてスプレー塗装作業中に回転させるために用いられる機構を含む他の構成要素に関しては非導電性材料から、作製することができるためである。図５の実施形態は導体５８を用いることができるがこれは必須ではなく、代わりに電荷移動材料も用いることができる。導体５８がいかなる場合にも短く、電荷移動材料の２つの部品間に接続されているため、支持部材３２の静電容量は、あったとしても非常に低く、電流は制限される。
【００６１】
例示的な実施形態を参照して本発明の態様を説明してきた。変更及び変形は、本明細書を読んで理解すれば他者に想起されるであろう。それらの変更及び変形は、添付の特許請求の範囲又はその均等物の範囲内にある限り全て包含されることが意図される。
【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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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月10日(2011.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器塗装装置であって、
第１の電気エネルギー源に接続されていると共に、供給源から塗料を受け取るように構成され、容器に塗料をスプレーする静電塗料塗布デバイスと、
前記容器を支持する支持部材であって、前記支持部材は、前記容器が前記塗料塗布デバイスによって塗装されている間に該容器を支持するように構成され、前記支持部材は、該容器が該支持部材によって支持されているときに該容器の表面に直接接触する非金属の電荷移動部分からなり、該非金属の電荷移動部分は、第２の電気エネルギー源に接続可能である、前記支持部材と、
を備える容器塗装装置。
【請求項２】
前記静電塗料塗布デバイスに接続されている前記第１の電気エネルギー源は、第１の極性を有し、前記非金属の電荷移動部分へ電圧を印加する前記第２の電気エネルギー源は、前記第１の極性とは反対の第２の極性を有する請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項３】
前記非金属の電荷移動部分は、前記材料塗布デバイスが前記容器に塗料を塗布する前、最中及び／又は後で前記第２の電気エネルギー源から電流を受け取る請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項４】
前記第２の電気エネルギー源のパラメーターを監視するセンサーと、該センサーからの出力信号に応じて前記第２の電気エネルギー源の出力を調整する回路とを備える請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項５】
前記センサーは、電流を監視する請求項４に記載の容器塗装装置。
【請求項６】
塗装作業中に前記容器を回転させる手段を備える請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項７】
前記電荷移動部分は、前記第２の電気エネルギー源に接続可能である前記支持部材の第１の電荷移動要素と、前記支持部材の第２の電荷移動要素とを含み、該第１の電荷移動要素及び該第２の電荷移動要素は、電気的に接続されている請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項８】
前記第１の電荷移動要素及び前記第２の電荷移動要素は、前記支持部材上で空間的に分離されており、前記第２の電荷移動要素は、前記容器と接触する環状の外面を有する請求項７に記載の容器塗装装置。
【請求項９】
前記第１の電荷移動要素及び前記第２の電荷移動要素は、非金属の電荷移動材料で構成される請求項７に記載の容器塗装装置。
【請求項１０】
前記容器塗装装置は、電荷移動棒体をさらに備え、該電荷移動棒体は、前記第２の電気エネルギー源に接続されており、前記第１の電荷移動要素は、前記電荷移動棒体と接触して配置されて、電気エネルギーを前記第２の電気エネルギー源から該第１の電荷移動要素を通じて前記第２の電荷移動要素へ移動するように構成されている請求項９に記載の容器塗装装置。
【請求項１１】
前記材料塗布デバイスは、前記塗料をスプレー及び噴霧する非金属回転カップと非金属ハウジングとを有する回転式噴霧器を備える請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項１２】
前記非金属の電荷移動部分は、前記支持部材から着脱可能であり、該支持部材全体を変えることなく異なる寸法の容器に対応するように変えることができる請求項１に記載の容器塗装装置。
【請求項１３】
前記電荷移動部分は、拡張可能なコレットからなる請求項１２に記載の容器塗装装置。
【請求項１４】
容器に静電荷を印加する装置であって、
前記容器を静電塗装作業のために所望の向きで保持する支持体を備え、
前記支持体は、前記容器と直接接触する非金属の静電荷移動材料からなり、該非金属の静電荷移動材料は、また、静電荷を前記容器へ印加するように電気エネルギー源に電気的に接続可能である装置。
【請求項１５】
容器を静電塗装する方法であって、
第１の電気的極性を有する静電塗装デバイスから前記容器へ塗料を塗布する工程と、
前記塗料が塗布されている間、並びに前記塗料が塗布される前及び前記塗料が塗布された後で前記容器を支持する工程と、
前記容器が支持されている間に該容器の一部と非金属の電荷移動材料とを直接接触させる工程と、
前記塗料を前記容器に塗布する前、最中及び／又は後で、前記第１の電気的極性とは反対の第２の電気的極性を有し前記非金属の電荷移動材料に印加される電気エネルギーを用いて、前記容器に相殺用の静電荷を印加する工程と、
を有する方法。
【請求項１６】
前記非金属の電荷移動材料に印加される電圧を調整して前記容器に印加される前記相殺用の静電荷を調整する工程を有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記相殺用の静電荷は、前記容器を塗装作業に対して中性の電荷に又はほとんど中性の電荷に維持するために印加される請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
2012511429.tif 000022
2012511429.tif 000023