特許 7596956 絶縁体の塗装方法および塗装装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】絶縁体の塗装方法および塗装装置

(51)【国際特許分類】

   B05D 1/04 20060101AFI20241203BHJP

   B05B 5/08 20060101ALI20241203BHJP

   B05B 5/025 20060101ALI20241203BHJP

   B05D 7/00 20060101ALI20241203BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

B05D1/04 K

B05B5/08 B

B05B5/025

B05D7/00 K

B05D3/00 G

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2021120190

(22)【出願日】2021-07-21

(65)【公開番号】P2023016116

(43)【公開日】2023-02-02

【審査請求日】2023-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】弁理士法人あーく事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 一基

(72)【発明者】

【氏名】谷 真二

(72)【発明者】

【氏名】山口 剛志

【審査官】大塚 美咲

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０３４８４２７５（ＵＳ，Ａ）

【文献】実開平０４－０９９２４７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６０－０１２１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２４９５７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｄ １／０４

Ｂ０５Ｂ ５／０８

Ｂ０５Ｂ ５／０２５

Ｂ０５Ｄ ７／００

Ｂ０５Ｄ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁体の塗装方法であって、
前記絶縁体の被塗装面の反対側に、帯電させた導体を接触または近接させながら、前記絶縁体の被塗装面に向けて、帯電されていない塗料ミストを吐出することによって、前記絶縁体の被塗装面を塗装する塗装工程を含み、
前記塗装工程は、前記導体を帯電させるための通電が行われた状態で、且つ前記塗料ミストを吐出する吐出装置がアース状態で行われ、
前記塗装工程の終了後、前記導体への通電を停止し、該導体をアースすることによって当該導体および前記絶縁体の除電を行う除電工程を含むことを特徴とする絶縁体の塗装方法。

【請求項2】

絶縁体の塗装方法であって、
前記絶縁体の被塗装面の反対側に、帯電させた導体を接触または近接させながら、前記絶縁体の被塗装面に向けて、前記導体とは逆極性の電荷で且つ該導体よりも絶対値が低い電位に帯電された塗料ミストを吐出することによって、前記絶縁体の被塗装面を塗装する塗装工程を含み、
前記塗装工程は、前記導体を帯電させるための通電が行われた状態で、且つ前記塗料ミストを吐出する吐出装置が前記導体とは逆極性の電荷で且つ該導体よりも絶対値が低い電位に帯電された状態で行われ、
前記塗装工程の終了後、前記導体への通電を停止し、該導体をアースすることによって当該導体および前記絶縁体の除電を行う除電工程を含むことを特徴とする絶縁体の塗装方法。

【請求項3】

請求項１または２記載の絶縁体の塗装方法において、
前記導体をアースするアース経路には、非導電性の部材によって囲まれた空間が含まれており、前記除電工程は、前記空間の気圧を低下させ、該空間で真空放電を生じさせることで行われることを特徴とする絶縁体の塗装方法。

【請求項4】

請求項１、２または３記載の絶縁体の塗装方法において、
前記塗装工程は、前記導体が非導電性の部材によって支持された状態で行われることを特徴とする絶縁体の塗装方法。

【請求項5】

絶縁体の塗装装置であって、
前記絶縁体の被塗装面の反対側の面に接触または近接する導体と、
前記導体を帯電させるための帯電ユニットと、
前記絶縁体の被塗装面に向けて、帯電されていない塗料ミストを吐出する吐出装置と、を備え、
前記帯電ユニットは、前記絶縁体の被塗装面に向けて塗料ミストを吐出する塗装工程において前記導体を帯電させるための通電を継続的に行う構成となっている一方、前記吐出装置はアースされており、
前記帯電ユニットは、前記塗装工程の終了後、前記導体への通電を停止する構成となっており、
前記導体をアース状態と絶縁状態との間で切り替え可能な除電ユニットを備えていることを特徴とする絶縁体の塗装装置。

【請求項6】

絶縁体の塗装装置であって、
前記絶縁体の被塗装面の反対側の面に接触または近接する導体と、
前記導体を帯電させるための帯電ユニットと、
前記絶縁体の被塗装面に向けて、前記導体とは逆極性の電荷で且つ該導体よりも絶対値が低い電位に帯電された塗料ミストを吐出する吐出装置と、を備え、
前記帯電ユニットは、前記絶縁体の被塗装面に向けて塗料ミストを吐出する塗装工程において前記導体を帯電させるための通電を継続的に行う構成となっている一方、前記吐出装置は前記導体とは逆極性の電荷で且つ該導体よりも絶対値が低い電位に帯電される構成となっており、
前記帯電ユニットは、前記塗装工程の終了後、前記導体への通電を停止する構成となっており、
前記導体をアース状態と絶縁状態との間で切り替え可能な除電ユニットを備えていることを特徴とする絶縁体の塗装装置。

【請求項7】

請求項５または６記載の絶縁体の塗装装置において、
前記除電ユニットは、前記導体とアースとの間に配設され且つ非導電性の部材で構成された除電管、および、該除電管の内部の気圧を調整する気圧調整ユニットを備えていることを特徴とする絶縁体の塗装装置。

【請求項8】

請求項５、６または７記載の絶縁体の塗装装置において、
前記導体は非導電性の支持部材によって支持されていることを特徴とする絶縁体の塗装装置。

【請求項9】

請求項５～８のうち何れか一つに記載の絶縁体の塗装装置において、
前記導体は、前記絶縁体を支持する治具であることを特徴とする絶縁体の塗装装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は絶縁体の塗装方法および塗装装置に係る。特に、本発明は、塗装品質を高めるための改良に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の樹脂製バンパ等の樹脂成形品は表面の電気抵抗値が高い所謂絶縁体（不導体）である。このため、この種の絶縁体の表面（被塗装面）を塗装するに当たって塗着効率を高めるべく静電塗装を行う場合には、前記絶縁体に導電性材料を塗装して導体としておき、この絶縁体をアースしながら、帯電させた塗料ミストを絶縁体の被塗装面に向けて吐出することが行われていた。しかし、この場合、導電性材料を塗装するに当たっての専用材料や専用工程が必要でありコストの高騰等を招いていた。

【0003】

絶縁体に導電性材料を塗装するといった工程を必要とすることなく被塗装面を帯電させる技術を開示するものとして特許文献１がある。この特許文献１には、塗料をマイナスに印加（帯電）して絶縁体の被塗装面に静電塗装を行うに当たり、塗装前に絶縁体の被塗装面をプラスに帯電させることが開示されている。具体的には、被塗装面に高電圧発生器のプラス電極を対面させ、該プラス電極をプラスに印加してコロナ放電により空気をプラスにイオン化し、このプラスにイオン化された空気により被塗装面をプラスに帯電させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１０－７６２１８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に開示されている技術にあっては、絶縁体の被塗装面を高電圧発生器によって直接的に帯電させるものであることから、被塗装面上における電荷の分布にバラツキが生じる可能性があり、被塗装面の帯電状態を所望の状態として得ることが困難であった。例えば、被塗装面の所望の領域を均一に帯電させたり、被塗装面の全体を均一に帯電させたりすることが困難であり、静電塗装による塗装状態として所望の状態を得ることが難しく塗装品質を高めるには限界があった。

【0006】

また、特許文献１にも開示されているように、静電塗装では、塗料ミストを比較的高い電圧で帯電（マイナスに帯電）させるようにしており、絶縁体の塗装を行う場合には、被塗装面に塗着した塗料ミストの電荷が絶縁体上に残存しやすく、その後に被塗装面に向けて吐出されてくる塗料ミストと電気的に反発してしまって塗装膜の膜厚を十分に得ることが難しく、このことも塗装品質を高めることに限界がある要因の一つであった。

【0007】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、絶縁体の被塗装面を塗装するに際し、塗装品質を高めることができる絶縁体の塗装方法および塗装装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、絶縁体の塗装方法を前提とし、前記絶縁体の被塗装面の反対側に、帯電させた導体を接触または近接させながら、前記絶縁体の被塗装面に向けて、帯電されていない塗料ミストを吐出することによって、前記絶縁体の被塗装面を塗装する塗装工程を含み、前記塗装工程は、前記導体を帯電させるための通電が行われた状態で、且つ前記塗料ミストを吐出する吐出装置がアース状態で行われ、前記塗装工程の終了後、前記導体への通電を停止し、該導体をアースすることによって当該導体および前記絶縁体の除電を行う除電工程を含むことを特徴とする。

【0009】

この特定事項により、塗装工程においては、帯電した導体が絶縁体に接触または近接していることにより、絶縁体の被塗装面に向けて吐出された塗料ミストが被塗装面に引きつけられて該被塗装面が塗装されることになる。このような絶縁体の帯電形態（帯電させた導体を接触または近接させることで絶縁体を帯電させる形態）にあっては、絶縁体の被塗装面を直接的に帯電させる場合（従来技術）に比べて、被塗装面上における電荷の分布のバラツキを緩和することができ、被塗装面の帯電状態を所望の状態として得ることが可能になる。例えば被塗装面の所望の領域を均一に帯電させたり、被塗装面の全体を均一に帯電させたりすることができる。被塗装面の帯電状態は、静電塗装における塗装の仕上がりに大きく影響を及ぼすことになるため、被塗装面の帯電状態を所望の状態として得ることが可能となることによって高い塗装品質を得ることができる。また、塗料ミストは、帯電されていないものとなっている。このため、絶縁体上に残存する塗料ミストの電荷が原因で塗料ミスト同士が電気的に反発してしまうといったことを抑制でき、塗装膜の膜厚を十分に得ることが可能になり、これによっても高い塗装品質を得ることができる。
また、前記塗装工程は、帯電されていない塗料ミストを使用する場合の塗装工程である。これによれば、帯電状態の制御としては絶縁体を帯電させるための導体の通電のみを制御すればよく、吐出装置を帯電させるための通電制御を行う必要がない。このため、比較的簡単な制御で、絶縁体の被塗装面の帯電状態を所望の状態として得ることが可能になり、高い塗装品質を得ることができる。
また、帯電した絶縁体をアースして除電する場合に比べて、導体をアースすることによる導体および絶縁体の迅速且つ確実な除電が可能になり、前記塗装工程および除電工程を含む工程のタクトタイムの短縮化を図ることができ、効率の良い塗装方法を実現することができる。

【0012】

また、前記の目的を達成するための本発明の他の解決手段としては、絶縁体の塗装方法を前提とし、前記絶縁体の被塗装面の反対側に、帯電させた導体を接触または近接させながら、前記絶縁体の被塗装面に向けて、前記導体とは逆極性の電荷で且つ該導体よりも絶対値が低い電位に帯電された塗料ミストを吐出することによって、前記絶縁体の被塗装面を塗装する塗装工程を含み、前記塗装工程は、前記導体を帯電させるための通電が行われた状態で、且つ前記塗料ミストを吐出する吐出装置が前記導体とは逆極性の電荷で且つ該導体よりも絶対値が低い電位に帯電された状態で行われ、前記塗装工程の終了後、前記導体への通電を停止し、該導体をアースすることによって当該導体および前記絶縁体の除電を行う除電工程を含むことを特徴とする。

【0013】

この塗装工程は、導体とは逆極性の電荷で且つ該導体よりも絶対値が低い電位に帯電された塗料ミストを使用する場合の塗装工程である。これによれば、導体によって帯電される絶縁体と吐出装置から吐出される塗料ミストとの電位差を大きくすることが可能になり（帯電されていない塗料ミストを使用する場合に比べて電位差を大きくすることが可能になり）、塗料ミストに作用する被塗装面に向けての引力を大きく得ることができる。その結果、塗料ミストを効果的に絶縁体の被塗装面に塗着させることができ、無駄となる塗料（絶縁体の被塗装面に塗着しなかった塗料；オーバスプレーミスト）を削減することができる。

【0016】

また、前記導体をアースするアース経路には、非導電性の部材によって囲まれた空間が含まれており、前記除電工程は、前記空間の気圧を低下させ、該空間で真空放電を生じさせることで行われる。

【0017】

これによれば、空間の気圧を調整することによってアース経路の電気抵抗の調整を行い、これによって真空放電を生じさせるタイミングを調整することができる。このため、除電工程の実施タイミングを容易に調整することが可能になる。

【0020】

また、前記塗装工程は、前記導体が非導電性の部材によって支持された状態で行われる。

【0021】

これによれば、塗装工程では、導体はアースされていない状態（絶縁状態）であるため、導体における電荷を高く維持した状態で絶縁体の被塗装面を塗装することができる。つまり、絶縁体と塗料ミストとの電位差が大きい状態を維持することができ、塗料ミストに作用する被塗装面に向けての引力を大きく得ることができて、無駄となる塗料を削減することができる。

【0022】

前述した塗装方法を実施するための塗装装置も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、絶縁体の塗装装置を前提とし、前記絶縁体の被塗装面の反対側の面に接触または近接する導体と、前記導体を帯電させるための帯電ユニットと、前記絶縁体の被塗装面に向けて、帯電されていない塗料ミストを吐出する吐出装置と、を備え、前記帯電ユニットは、前記絶縁体の被塗装面に向けて塗料ミストを吐出する塗装工程において前記導体を帯電させるための通電を継続的に行う構成となっている一方、前記吐出装置はアースされており、前記帯電ユニットは、前記塗装工程の終了後、前記導体への通電を停止する構成となっており、前記導体をアース状態と絶縁状態との間で切り替え可能な除電ユニットを備えていることを特徴とする。

【0023】

この塗装装置によって実施される塗装動作にあっては、帯電ユニットが導体を帯電させ、この導体が絶縁体の被塗装面の反対側の面に接触または近接することで、該絶縁体が帯電する。この状態で、吐出装置から絶縁体の被塗装面に向けて塗料ミストが吐出され、この塗料ミストが絶縁体の被塗装面に引きつけられて該被塗装面が塗装されることになる。前述したように、このような絶縁体の帯電形態にあっては、絶縁体の被塗装面を直接的に帯電させる場合に比べて、被塗装面上における電荷の分布のバラツキを緩和することができ、被塗装面の帯電状態を所望の状態として得ることが可能となることによって高い塗装品質を得ることができる。また、吐出装置から吐出される塗料ミストは、帯電されていないものとなっている。このため、絶縁体上に残存する塗料ミストの電荷が原因で塗料ミスト同士が電気的に反発してしまうといったことを抑制でき、塗装膜の膜厚を十分に得ることが可能になり、これによっても高い塗装品質を得ることができる。
また、前記塗装工程は、帯電されていない塗料ミストを吐出する吐出装置を備えた場合である。これによれば、帯電状態の制御としては絶縁体を帯電させるための導体の通電のみを制御すればよく、比較的簡単な制御で、絶縁体の被塗装面の帯電状態を所望の状態として得ることが可能になり、高い塗装品質を得ることができる。
また、塗装工程の終了後には、除電ユニットにより導体がアース状態に切り替えられることにより、導体および絶縁体が除電される。このため、帯電した絶縁体をアースして除電する場合に比べて、導体および絶縁体の迅速且つ確実な除電が可能になり、前記塗装工程および除電工程を含む工程のタクトタイムの短縮化を図ることができる。

【0026】

また、前記の目的を達成するための本発明の他の解決手段としては、絶縁体の塗装装置を前提とし、前記絶縁体の被塗装面の反対側の面に接触または近接する導体と、前記導体を帯電させるための帯電ユニットと、前記絶縁体の被塗装面に向けて、前記導体とは逆極性の電荷で且つ該導体よりも絶対値が低い電位に帯電された塗料ミストを吐出する吐出装置と、を備え、前記帯電ユニットは、前記絶縁体の被塗装面に向けて塗料ミストを吐出する塗装工程において前記導体を帯電させるための通電を継続的に行う構成となっている一方、前記吐出装置は前記導体とは逆極性の電荷で且つ該導体よりも絶対値が低い電位に帯電される構成となっており、前記帯電ユニットは、前記塗装工程の終了後、前記導体への通電を停止する構成となっており、前記導体をアース状態と絶縁状態との間で切り替え可能な除電ユニットを備えていることを特徴とする。

【0027】

これは、導体とは逆極性の電荷で且つ該導体よりも絶対値が低い電位に帯電された塗料ミストを吐出する吐出装置を備えた場合である。これによれば、導体によって帯電される絶縁体と吐出装置から吐出される塗料ミストとの電位差を大きくすることが可能になり、塗料ミストに作用する被塗装面に向けての引力を大きく得ることができる。その結果、塗料ミストを効果的に絶縁体の被塗装面に塗着させることができ、無駄となる塗料を削減することができる。

【0030】

また、前記除電ユニットは、前記導体とアースとの間に配設され且つ非導電性の部材で構成された除電管、および、該除電管の内部の気圧を調整する気圧調整ユニットを備えている。

【0031】

これによれば、除電管の内部の気圧を調整することによって、導体とアースとの間に亘るアース経路の電気抵抗の調整を行い、これによって真空放電を生じさせるタイミングを調整することができる。このため、除電を行うタイミングを容易に調整することが可能になる。

【0034】

また、前記導体は非導電性の支持部材によって支持されている。

【0035】

これによれば、塗装工程では、導体はアースされていない状態（絶縁状態）であるため、導体における電荷を高く維持した状態で絶縁体の被塗装面を塗装することができる。つまり、絶縁体と塗料ミストとの電位差が大きい状態を維持することができ、塗料ミストに作用する被塗装面に向けての引力を大きく得ることができて、無駄となる塗料を削減することができる。

【0036】

また、前記導体は、前記絶縁体を支持する治具である。

【0037】

絶縁体を帯電させるための導体が、絶縁体を支持する治具としての機能を兼ね備えていることにより、個別に治具を設ける必要がなくなり、塗装装置の構成の簡素化を図ることができる。

【発明の効果】

【0038】

本発明では、絶縁体の被塗装面の反対側に、帯電させた導体を接触または近接させながら、絶縁体の被塗装面に向けて塗料ミストを吐出することによって、絶縁体の被塗装面を塗装するようにしている。このため、絶縁体の被塗装面を直接的に帯電させる場合に比べて、被塗装面の帯電状態を所望の状態として得ることが可能になる。また、塗装工程では、帯電されていない塗料ミスト、または、導体とは逆極性の電荷で且つ該導体よりも絶対値が低い電位に帯電された塗料ミストを絶縁体の被塗装面に向けて吐出している。このため、絶縁体上に残存する塗料ミストの電荷が原因で塗料ミスト同士が電気的に反発してしまうといったことを抑制でき、塗装膜の膜厚を十分に得ることが可能になる。これらの作用によって、高い塗装品質を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】実施形態に係る塗装装置の概略構成を示す図である。

【図2】実施形態に係る塗装方法の手順を説明するためのシーケンス図である。

【図3】塗装準備工程を説明するための図である。

【図4】塗装工程を説明するための図である。

【図5】除電工程を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車の樹脂製バンパ（例えばフロントバンパであって本発明でいう絶縁体）を静電塗装によって塗装する場合を例に挙げて説明する。尚、樹脂製バンパは、例えばポリプロピレンの射出成型品であって、自動車に取り付けられた状態で外側から目視可能な外面が被塗装面とされ、該被塗装面が静電塗装されることになる。

【0041】

－塗装装置の概略構成－
図１は、本実施形態に係る塗装装置１の概略構成を示す図である。この図１に示すように、塗装装置１は、導体２、支持部材３、帯電ユニット４、除電ユニット５、塗装機（吐出装置；図４を参照）６を含んだ構成となっている。以下、それぞれについて具体的に説明する。

【0042】

（導体）
導体２は、バンパＷ（図３を参照）を支持すると共に、該バンパＷの裏面（被塗装面Ｗ１の反対側の面）に接触することによって当該バンパＷをマイナスに帯電させる（帯電ユニット４から受けたマイナスの電荷をバンパＷに与えることでマイナスに帯電させる）ための導電性を有する金属製の部材である。

【0043】

具体的に、導体２は、水平方向に延在するベース部２１と、該ベース部２１の下面の中央部から下方に延在する円柱状または角柱状の支柱部２２と、ベース部２１の上面に立設された複数の接触体２３，２３，…と、ベース部２１の下面の所定位置（図１にあっては支柱部２２の左側の位置）から下方に延在する受電部２４とを備えている。

【0044】

前記接触体２３の構成は特に限定されるものではないが、導体２によってバンパＷを支持した際に（図３に示す状態を参照）、各接触体２３，２３，…の上端部がバンパＷの裏面に接触するようにそれぞれの高さ寸法が設定されている。本実施形態において静電塗装が行われるバンパＷはその長手方向（車体に装着された場合の車幅方向）の中央部分が車両前方に向けて僅かに膨出するように湾曲されている。また、導体２にバンパＷが支持された状態では、図３に示すように、バンパＷの前方（車体に装着された場合の前方）が上方を向くように導体２上に載置される。このため、各接触体２３，２３，…は、中央側に位置する接触体２３ほど高さ寸法が長く設定されて上端部の位置が高い位置に設定されており、導体２にバンパＷが支持された状態では、各接触体２３，２３，…それぞれの上端部がバンパＷの裏面に接触するようになっている。尚、各接触体２３，２３，…はそれぞれが独立した柱状であってもよいし、それぞれの上端同士が連結されたフレーム状とされていてもよい。また、図１には示していないが、各接触体２３，２３，…は、バンパＷを安定的に支持するために、図１の紙面に直交する方向に複数本配設されている。

【0045】

尚、この導体２によるバンパＷの支持状態としては、導体２にバンパＷが固定（図示しない締結具等により固定）された状態で支持されるようになっていてもよいし、固定されることなく（単に載置された状態で）支持されるようになっていてもよい。

【0046】

このように、本実施形態に係る導体２は、バンパＷをマイナスに帯電させる機能とバンパＷを支持する治具としての機能とを兼ね備えたものとなっている。

【0047】

（支持部材）
支持部材３は、導体２を支持するための部材であって、該導体２の支柱部２２の下端に接続されている。この支持部材３は、導体２の支柱部２２の下端に接続された樹脂製の非導電性支柱部（非導電性の部材）３１および該非導電性支柱部３１の下端に接続された金属製のベース支柱部３２を備えている。このベース支柱部３２が床面（図示しない塗装ブースの床面）Ｆに立設されており、これにより、導体２は、支持部材３によって床面Ｆ上に支持された構成となっている。つまり、支持部材３が非導電性支柱部３１を備えているため、導体２は床面Ｆから絶縁（電気的に絶縁）された状態で支持されている。導体２を床面Ｆから絶縁するための構成としてはこれに限定されるものではない。

【0048】

（帯電ユニット）
帯電ユニット４は、導体２に通電を行って該導体２をマイナス帯電させるためのユニットである。

【0049】

帯電ユニット４は、高電圧発生器としてのカスケード４１、および、該カスケード４１を制御する高圧コントローラ４２を備えている。

【0050】

カスケード４１は、電力線４３を介して導体２の受電部２４に接続されており、これら電力線４３および受電部２４を経て導体２に負極性（マイナス）の静電高電圧を印加し、導体２の全体をマイナスに帯電させるようになっている。

【0051】

高圧コントローラ４２は、カスケード４１に接続され、カスケード４１から出力する電圧（負極性の静電高電圧）の出力の開始および停止を制御すると共に、この電圧を任意の値に設定可能となっている。尚、このカスケード４１から出力する電圧（導体２をマイナスに帯電させる電位）としては特に限定されるものではないが、後述する静電塗装において、塗装機６から吐出される塗料ミストとの電位差を大きく確保して、無駄となる塗料（オーバスプレーミスト）を十分に削減できる値として実験的にまたは経験的に設定されたものである。

【0052】

（除電ユニット）
除電ユニット５は、除電管５１、気圧調整ユニット５２、および、除電コントローラ５３を備えている。

【0053】

除電管５１は樹脂製のパイプ（非導電性の部材）で構成されている。この除電管５１の上端部は金属製の上側導体５１ａによって閉塞されている。この上側導体５１ａは導体２の支柱部２２に接続されており、この支柱部２２と電気的に導通されている。

【0054】

また、除電管５１の下部には金属製のアース配管５１ｂが取り付けられており、このアース配管５１ｂにはアース線５１ｃが接続されている。このアース線５１ｃはアース（接地）されている。

【0055】

気圧調整ユニット５２は、水平方向に延在するエア配管５２ａを備えている。このエア配管５２ａには、前記除電管５１の下端部が接続されており、これらエア配管５２ａの内部空間と除電管５１の内部空間とが連通している。

【0056】

また、エア配管５２ａの一端（図１における右端）には真空ポンプ５２ｂが接続されている。また、エア配管５２ａには真空レギュレータ５２ｃが取り付けられており、真空ポンプ５２ｂが作動して、エア配管５２ａの内部空間および除電管５１の内部空間が真空引きされる際にはこれらの内部圧力が真空レギュレータ５２ｃによって調整可能となっている。

【0057】

除電コントローラ５３は、真空ポンプ５２ｂおよび真空レギュレータ５２ｃに接続され、真空ポンプ５２ｂのＯＮ／ＯＦＦ制御、および、真空レギュレータ５２ｃの制御（除電管５１の内部空間の圧力を調整するための制御）を行う。つまり、導体２が帯電した状態において、除電コントローラ５３からの制御信号によって真空ポンプ５２ｂが作動し、真空レギュレータ５２ｃの制御によって除電管５１の内部空間の圧力が調整され、この圧力が所定以下に達した際に（除電管５１の内部空間の空気量が所定量以下となった際に）、除電管５１の内部で真空放電が行われ、導体２からアース線５１ｃに亘るアース経路での通電が可能となって、導体２の電荷がアース線５１ｃを介してアースされるようになっている。

【0058】

（塗装機）
図４に示すように、塗装機６は、塗料を微粒化（霧化）して塗料ミストを生成し、この塗料ミストをバンパＷの被塗装面Ｗ１に向けて吐出するスプレーガン６１と、該スプレーガン６１を移動させる図示しない多関節ロボットと、スプレーガン６１および多関節ロボットの作動を制御する塗装機コントローラ６２とを備えている。

【0059】

スプレーガン６１において塗料を微粒化する方式としては、エアを使って塗料を微粒化するエア霧化方式（エアスプレーガン方式）、塗料液圧を使って微粒化する液圧霧化方式（エアレススプレーガン方式）、回転する霧化頭を使って塗料を微粒化する回転霧化方式が挙げられる。本実施形態に係る塗装機６のスプレーガン６１としてはエア霧化方式が採用されているが、他の方式を採用してもよいし、これら方式のうち複数を組み合わせたものとしてもよい。

【0060】

また、塗装機６はアース（接地）されており、スプレーガン６１からバンパＷの被塗装面Ｗ１に向けて吐出される塗料ミストが帯電されないものとなっている。この塗装機６のアースの形態としては、図示しないアース線が接続された構成や、多関節ロボットを介してアースされる構成等が挙げられる。

【0061】

尚、本実施形態において塗装機６から吐出される塗料としては水性塗料が使用される。塗料の種類としては特に問うものではなく、溶剤系塗料を使用することも可能である。

【0062】

塗装機コントローラ６２は、後述する静電塗装において、スプレーガン６１および多関節ロボットの作動を制御し、スプレーガン６１からの塗料ミストの吐出と、該塗料ミストの吐出方向がバンパＷの被塗装面Ｗ１に向くように多関節ロボットの稼働とを制御する。具体的に、塗装機コントローラ６２には、予めオフラインティーチングによって、塗装対象であるバンパＷの被塗装面Ｗ１に向けてスプレーガン６１を移動させるための情報（多関節ロボットの各関節の回動角度量等の情報）が記憶されている。そして、静電塗装時には、塗装機コントローラ６２からの制御信号に従い、前記情報に基づいて多関節ロボットが作動することで、スプレーガン６１が塗装対象箇所に対向され、このスプレーガン６１から塗料ミストが吐出されることでバンパＷの被塗装面Ｗ１が塗装されていくことになる。

【0063】

前述した各コントローラ（高圧コントローラ４２、除電コントローラ５３、および、塗装機コントローラ６２）は、信号線によって接続され、互いに情報の送受信が可能となっており、この信号の送受信に従って各デバイス（カスケード４１、真空ポンプ５２ｂ、真空レギュレータ５２ｃ、スプレーガン６１および多関節ロボット）に対する制御の開始および終了を指令する指令信号を送信する。

【0064】

－塗装方法の手順－
次に、前述の如く構成された塗装装置１による塗装方法の手順について説明する。図２は、この塗装方法の手順を説明するためのシーケンス図である。

【0065】

この塗装方法の手順としては、図２に示すように、塗装準備工程としてのアースｏｆｆ工程および高電圧印加工程、塗装工程、高電圧解除工程、除電工程が順に行われる。以下、具体的に説明する。

【0066】

尚、静電塗装の前処理として、従来の静電塗装の場合と同様に、バンパＷの被塗装面Ｗ１に付着した油脂分を分解する脱脂処理、この分解した油脂分および脱脂用液を洗い流す洗浄処理、洗浄水を蒸発させる乾燥処理が施される。

【0067】

図３は、塗装準備工程（アースｏｆｆ工程および高電圧印加工程）を説明するための図である。

【0068】

アースｏｆｆ工程は、除電ユニット５の除電コントローラ５３から真空ポンプ５２ｂに対してポンプ停止指令信号が出力されると共に真空レギュレータ５２ｃに圧力調整停止指令信号が出力され、これによってエア配管５２ａの内部空間および除電管５１の内部空間が大気に開放される等して所定値以上の圧力（真空放電が生じない圧力）に設定される。このアースｏｆｆ工程は、導体２上にバンパ（未塗装のバンパ）Ｗを載置した状態で行ってもよいし、導体２上にバンパＷを載置する前に行ってもよい。

【0069】

このアースｏｆｆ工程が終了すると、除電コントローラ５３から高圧コントローラ４２に向けてアースｏｆｆ完了信号が出力される。高圧コントローラ４２がアースｏｆｆ完了信号を受信することに伴い高電圧印加工程が開始される。この高電圧印加工程は、高圧コントローラ４２からカスケード４１に向けて高電圧印加指令信号が出力され、これによってカスケード４１は、電力線４３および受電部２４を経て導体２にマイナスの静電高電圧を印加し、導体２の全体がマイナスに帯電される。この導体２に対するマイナスの静電高電圧の印加は、後述する塗装完了信号（塗装機コントローラ６２からの塗装完了信号）を受信するまで継続（塗装工程中において継続）される。

【0070】

この高電圧印加工程によって導体２の全体が所定の電位（マイナスの電位）まで帯電されると、高圧コントローラ４２から塗装機コントローラ６２に向けて高電圧印加完了信号が出力される。塗装機コントローラ６２が高電圧印加完了信号を受信することに伴い塗装工程が開始される。この塗装工程は、塗装機コントローラ６２からスプレーガン６１および多関節ロボットに向けて塗装指令信号が出力され、これによってスプレーガン６１からの塗料ミストの吐出、および、該塗料ミストの吐出方向がバンパＷに向くように多関節ロボットの稼働が制御されることになる。図４は、この塗装工程を説明するための図である。図４において実線で示すスプレーガン６１は、バンパＷの前面（車体に装着された場合の前面）を塗装している状態を示しており、二点鎖線で示すスプレーガン６１は、バンパＷの側面（車体に装着された場合の側面）を塗装している状態を示している。

【0071】

この塗装工程では、スプレーガン６１からバンパＷの被塗装面Ｗ１に向けて吐出された塗料ミストがバンパＷの被塗装面Ｗ１に引きつけられて該被塗装面Ｗ１が塗装されることになる。この際、スプレーガン６１から吐出された塗料ミストは、帯電しているバンパＷの被塗装面Ｗ１に近づくことで静電気を帯びることになるため、静電引力に沿って導体２および被塗装面Ｗ１に向かって飛行することになり、被塗装面Ｗ１に塗着することになる。また、この塗料ミストは、空気中の浮遊ダストに比べて質量が大きいので、前記静電引力が浮遊ダストよりも大きく働くことになり、浮遊ダストよりも優先して被塗装面Ｗ１に向かって飛行して該被塗装面Ｗ１に塗着することになる。

【0072】

このような塗装工程が所定時間行われ、塗装工程が終了すると、塗装機コントローラ６２から高圧コントローラ４２に向けて塗装完了信号が出力される。高圧コントローラ４２が塗装完了信号を受信することに伴い高電圧解除工程が開始される。この高電圧解除工程は、高圧コントローラ４２からカスケード４１に向けて高電圧印加解除指令信号が出力され、これによってカスケード４１は、電力線４３および受電部２４を経て導体２に印加していたマイナスの静電高電圧を解除（電荷の供給を解除）する。これにより、導体２にマイナスの電荷が供給されることはなくなるが、前述したように導体２は床面Ｆから絶縁された状態で支持されているため、該導体２にはマイナスの電荷が残存した状態にある。

【0073】

高電圧解除工程によって導体２への電荷の供給が解除されると、高圧コントローラ４２から除電コントローラ５３に向けて高電圧解除完了信号が出力される。除電コントローラ５３が高電圧解除完了信号を受信することに伴い除電工程が開始される。この除電工程は、除電コントローラ５３から真空ポンプ５２ｂに対してポンプ作動指令信号が出力されると共に真空レギュレータ５２ｃに圧力調整指令信号が出力され、これによって真空ポンプ５２ｂが作動し、真空レギュレータ５２ｃの制御によって除電管５１の内部空間の圧力が調整される。そして、この圧力が所定以下に達した際に（除電管５１の内部空間の空気量が所定量以下となった際に）、除電管５１の内部で真空放電が行われ、導体２からアース線５１ｃに亘るアース経路での通電が可能となって、導体２の電荷がアース線５１ｃを介してアースされることになる。図５は、この除電工程を説明するための図である。図５に破線で示す矢印のように、導体２からアース線５１ｃに亘るアース経路（導体２、上側導体５１ａ、除電管５１の内部空間、アース配管５１ｂ、アース線５１ｃ）で通電が可能となって、導体２がアースされる。

【0074】

このような除電工程によって、導体２およびバンパＷに残存している電荷が排出され、これら導体２およびバンパＷが除電される。このように除電管５１の内部での真空放電を利用した除電工程が行われることにより、導体２およびバンパＷは、瞬時に除電される。

【0075】

以上の動作により、バンパＷにおける一つの塗装膜の生成が完了する。

【0076】

尚、バンパＷの塗装膜は多層膜として構成される。例えば、被塗装面Ｗ１の表面にベース塗装膜が生成され、このベース塗装膜の表面にカラー塗装膜が生成され、このカラー塗装膜の表面にクリヤ塗装膜が生成されて成る３層膜として塗装膜は構成される。前述した塗装装置１による塗装方法は、何れの塗装膜を生成する場合にも適用が可能である。そして、全ての塗装膜の生成に対して前述の塗装方法を適用する場合、一つの塗装膜を生成し、その後、塗料の乾燥工程を経た後、次の塗装膜の生成動作に移ることになる。つまり、３層膜を生成する場合、前述した塗装方法の手順が３回繰り返されることになる。

【0077】

以上の塗装動作が終了すると、導体２からバンパＷが離脱され（搬送ロボットまたは作業者により離脱され）、該バンパＷは車体組立ラインへと搬送されて車体に組み付けられることになる。

【0078】

－実施形態の効果－
以上説明したように本実施形態では、絶縁体であるバンパＷの被塗装面Ｗ１の反対側（バンパＷの裏面）に、帯電させた導体２を接触させながら、バンパＷの被塗装面Ｗ１に向けて塗装機６のスプレーガン６１から塗料ミストを吐出することによって、バンパＷの被塗装面Ｗ１を塗装するようにしている。このため、バンパＷの被塗装面Ｗ１を直接的に帯電させる場合（前述した特許文献１の技術）に比べて、被塗装面Ｗ１上における電荷の分布のバラツキを緩和することができ、被塗装面Ｗ１の帯電状態を所望の状態として得ることが可能になる。例えばバンパＷの全体を均一に帯電させることができる。被塗装面Ｗ１の帯電状態は、静電塗装における塗装の仕上がりに大きく影響を及ぼすことになるため、被塗装面Ｗ１の帯電状態を所望の状態として得ることが可能となることによって高い塗装品質を得ることができる。

【0079】

また、一般的な静電塗装では、塗料ミストをマイナスに帯電させるようにしており、絶縁体の塗装を行う場合には、被塗装面に塗着した塗料ミストの電荷が絶縁体上に残存し、その後に被塗装面に向けて吐出されてくる塗料ミストと電気的に反発してしまって塗装膜の膜厚を十分に得ることが難しく高い塗装品質を得ることが困難であったが、本実施形態では、塗装機６がアースされていることで、塗料ミストを帯電させないものとしているため、塗料ミスト同士が電気的に反発してしまうことを抑制でき、塗装膜の膜厚を十分に得ることが可能になり、これによっても高い塗装品質を得ることができる。

【0080】

また、前述した特許文献１は絶縁体をプラスに帯電させるものであるが、ポリプロピレン等の樹脂材料はプラスに帯電させ難い。本実施形態では、絶縁体（バンパＷ）をマイナスに帯電させるものであるため、絶縁体として採用可能な材質が多種類に亘ることになり、汎用性の高いものである。

【0081】

また、本実施形態では、絶縁体であるバンパＷに導電性材料を塗装するといった工程を必要としない。このため、導電性材料を塗装する場合の専用材料や専用工程が必要なく、コストの低廉化を図ることができる。また、この導電性材料を塗装する場合、導電性材料はカーボン等の導電顔料を含むため、静電塗装において所望の発色が得られない場合があったが、本実施形態では、導電性材料を塗装する工程を必要としないことから所望の発色を得ることができ、これによっても高い塗装品質を得ることができる。

【0082】

また、本実施形態では、帯電ユニット４による導体２への通電が行われた状態で且つ塗装機６がアース状態で塗装工程が行われるようになっているため、帯電状態の制御としてはバンパＷを帯電させるための導体２の通電のみを制御すればよく（高圧コントローラ４２による制御のみを行えばよく）、塗装機６を帯電させるための通電制御を行う必要がない。このため、比較的簡単な制御で、バンパＷの被塗装面Ｗ１の帯電状態を所望の状態として得ることが可能になり、高い塗装品質を得ることができる。

【0083】

また、本実施形態では、塗装工程の終了後、導体２への通電を停止し、除電ユニット５の作動によって導体２をアースすることによって当該導体２およびバンパＷの除電を行うようにしている。このため、帯電したバンパ自体をアースして除電する場合に比べて、導体２をアースすることによる導体２およびバンパＷの迅速且つ確実な除電が可能になり、前述した各工程を含む塗装作業のタクトタイムの短縮化を図ることができ、効率の良い塗装方法を実現することができる。

【0084】

また、本実施形態では、導体２は、非導電性支柱部３１を備えた支持部材３によって支持されている。このため、塗装工程では、導体２はアースされていない状態（絶縁状態）であるため、導体２における電荷を高く維持した状態でバンパＷの被塗装面Ｗ１を塗装することができる。つまり、バンパＷと塗料ミストとの電位差が大きい状態を維持することができ、塗料ミストに作用する被塗装面Ｗ１に向けての引力（静電引力）を大きく得ることができて、無駄となる塗料を削減することができる。このため、塗装機６のスプレーガン６１からバンパＷに向けての吹き付けエア量としては例えば４００ＮＬ／ｍｉｎ（一般的な吹き付けエア量は１０００ＮＬ／ｍｉｎ程度）といった比較的少なく設定することが可能である。また、塗装動作をスプレーガン６１のエア圧で管理する場合にあっては、該エア圧を例えば０．０２ＭＰａ（一般的なエア圧は０．１５ＭＰａ程度）といった比較的小さな値に設定することが可能である。つまり、吹き付けエア量やエア圧の値を小さくしても、スプレーガン６１から吐出された塗料ミストの大部分をバンパＷに塗着させることができ、無駄となる塗料を削減することができる。

【0085】

－他の実施形態－
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。

【0086】

例えば、前記実施形態では、自動車の樹脂製バンパＷを静電塗装によって塗装する場合を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、その他の絶縁体を静電塗装によって塗装する場合にも適用が可能である。また、本発明に適用可能な絶縁体の大きさとしては特に限定されるものではなく、前述したバンパＷよりも大型の絶縁体を静電塗装によって塗装する場合や、バンパＷよりも小型の絶縁体を静電塗装によって塗装する場合にも適用が可能である。また、導体２の形状を改良することにより、絶縁体の一部（静電塗装を行いたい所望の一部）のみを帯電させることも可能であり、この場合、この絶縁体の一部を均一に帯電させることができ、高い塗装品質を得ることができる。

【0087】

また、前述した実施形態では、導体２に複数の接触体２３，２３，…を備えさせ、これら接触体２３，２３，…をバンパＷに接触させることによって当該バンパＷを帯電させるようにしていた。本発明はこれに限らず、導体２をバンパＷに近接配置させることによって当該バンパＷを帯電させるようにしてもよい。この場合、バンパＷにおける電位が十分に得られるように、前記カスケード４１から出力する電圧（導体２をマイナスに帯電させる電位）およびバンパＷに対する導体２の近接距離が適宜設定される。また、この場合、バンパＷを支持するための治具を別途設けておく。この場合の治具としては、導電性を有するものであってもよいし、導電性を有しないものであってもよい。

【0088】

また、前述した実施形態では、塗装機６をアースしておくことで塗料ミストに帯電させないようにしていた。本発明は、塗装機６をプラスに帯電させ、塗料ミストをプラスに帯電（導体２とは逆極性の電荷に帯電）させるようにしてもよい。これによれば、バンパＷと塗料ミストとの電位差を大きくすることが可能になり（帯電されていない塗料ミストを使用する場合に比べて電位差を大きくすることが可能になり）、塗料ミストに作用する被塗装面Ｗ１に向けての引力を大きく得ることができる。その結果、塗料ミストを効果的にバンパＷの被塗装面Ｗ１に塗着させることができ、無駄となる塗料を削減することができる。また、塗料ミストを帯電させることによる静電微粒化効果によって塗料ミストの粒径を小さくすることが可能であり、高い塗装品質を得ることができる。また、本発明にあっては、この場合における塗料ミストに帯電させる電位としては、導体２とは逆極性の電荷で且つ該導体２よりも絶対値が低い電位とされる。これによれば、バンパＷの被塗装面Ｗ１に塗着した塗料ミストの電荷が被塗装面Ｗ１上に残存し難く（塗料ミストの電荷の殆どがバンパＷの被塗装面Ｗ１上の一部の電荷によって中和されることにより、塗料ミストの電荷が被塗装面Ｗ１上に残存し難く）、被塗装面Ｗ１に向けて吐出されてくる塗料ミストと電気的に反発してしまうことを抑制でき、塗装膜の膜厚を十分に得ることが可能になり、これによっても高い塗装品質を得ることができる。一例として、導体２の帯電電位を－２０ｋＶとし、塗料ミストの帯電電位を＋２ｋＶとすること等が挙げられる。これらの値はこれに限定されるものではないが、塗料ミストに帯電させる電位の絶対値を、導体２に帯電させる電位の絶対値よりも十分に小さいものとして、バンパＷの被塗装面Ｗ１に塗着した塗料ミストの電荷が被塗装面Ｗ１上に残存し難いものとする。

【0089】

また、前述した実施形態では、除電ユニット５は真空放電を利用して、導体２をアースするアース経路の電気抵抗を低くするようにしていた。本発明における除電のための構成としては特に問うものではなく、周知の可変電気抵抗器を利用するようにしたり、導体２にアース線を接続しておき、このアース線に開閉自在なスイッチを配設した構成とし、除電工程においてスイッチを閉じて、導体２およびバンパＷに残存している電荷を排出するようにしてもよい。

【0091】

更に、前述した実施形態では、除電管５１の内部での真空放電を利用した除電工程によって、導体２およびバンパＷを瞬時に除電するようにしていた。本発明はこれに限定されるものではなく、除電工程において、導体２をアースするアース経路の電気抵抗を徐々に低くしていくことで、電荷の移動を緩やかにし、これによって安定的に除電を行うようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0092】

本発明は、自動車の樹脂製バンパ等の樹脂成形品の被塗装面を静電塗装によって塗装する塗装方法および塗装装置に適用可能である。

【符号の説明】

【0093】

１ 塗装装置
２ 導体
２３ 接触体
３ 支持部材
３１ 非導電性支柱部（非導電性の部材）
４ 帯電ユニット
５ 除電ユニット
５１ 除電管
５２ 気圧調整ユニット
６ 塗装機（吐出装置）
Ｗ バンパ（絶縁体）
Ｗ１ 被塗装面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】