JP3589022B2

JP3589022B2 - メタリック塗料塗装方法

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Publication number: JP3589022B2
Application number: JP10986098A
Authority: JP
Inventors: 修田中; 重徳風間; 加代久保田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2018-04-20
Also published as: JPH11300239A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタリック塗料塗装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車上塗りベース塗装工程においては、ベル型塗装装置を使用した自動塗装装置に一般的に移行しつつあるが、この塗装工程において従来は規定膜厚（通常、上塗りベース塗装では塗膜の物理性能、下地隠蔽性等を考慮して約１５μｍ程度の厚さが必要）を得るために、１つのステージ若しくは２つのステージに配置した自動塗装装置で塗装を行っている。
【０００３】
また、１つのステージで規定膜厚が得られれば問題ないが、仕上がり品質、作業性等を考慮して一般的には２つのステージにて塗装を行っているのが現状である。この時第１ステージと第２ステージでは塗料の吐出量比は１対１若しくは第１ステージ目を多少多めに吐出して通常塗装を行っている。なお、上塗りベース塗装工程に用いられるベル型塗装装置は、高速回転する金属製等のカップ（「ベル」と称する。）の噴霧頭の内面側に塗料を供給し、該噴霧頭の遠心力によって塗料を霧化させ、しかもこのような噴霧頭に塗料の帯電および静電場を形成するための高電圧を印加する方式が一般的であり、さらに、噴霧頭により霧化された塗料を、シェーピングエアと称する噴霧頭背面側から吹き出す高速空気流によって霧化頭前方に位置する被塗物方向に向けると共に、被塗物近傍へと達する運動量を付与することがなされており、これによって、比較的均一な微粒化能力を有し、かつ高い塗着効率を発揮することができるものである。なお、このような構造は、例えば、特開平６−２１８３０１号公報に詳しい（後述する図４参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
自動車上塗りベース塗装工程において、ベル型塗装装置を採用するに当たって、従来ベル型塗装装置は中塗りや上塗りクリヤ塗装工程で採用していた塗装ガンであり塗着効率が高いことが特徴であった。この塗装ガンをベース塗装用に採用するには、ベース塗装の要求品質の１つであるメタリック感（アルミニウム片等のメタリック用乱反射材の並び方で反射光が多い程、メタリック感が高いと言われている）を出すため、中塗り塗装時に比べて約１．５〜２倍程度のエア流量を供給する必要がある。この結果、塗料の飛散量が多くなり塗着効率向上を目的にベース塗装にベル型塗装装置を採用したにも拘わらず塗着効率の効果が半減している。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、自動車上塗りベース塗装工程において、ベル型塗装装置を採用して、ベース塗装の要求品質として下地を隠蔽すると共にメタリック感を出し、かつ塗着効率が高いメタリック塗料塗装方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、各請求項毎に次のように構成される。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、自動車上塗りベース塗装工程におけるベル型塗装装置によるメタリック塗料塗装方法において、第１ステージ目で該第１ステージに設けられたベル型塗装装置の各個にそれぞれエア圧力１９６〜２９４ｋＰａでかつエア流量５００〜７００ＮＬ／ｍｉｎとするシェーピングエアを供給して塗装し、第１ステージ目と第２ステージ目の間に、塗装を行わないステップを挟み、次いで、第２ステージ目で該第２ステージに設けられたベル型塗装装置の各個にそれぞれエア圧力２４５〜２９４ｋＰａでかつエア流量６００〜７００ＮＬ／ｍｉｎとするシェーピングエアを供給して塗装することを特徴とするメタリック塗料塗装方法である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のメタリック塗料塗装方法において、第１ステージ目で、メタリック感測定器によって測定したＩＶ値が１７０超〜１９０の範囲で、塗着効率が７０％以上となるように、エア圧力およびエア流量を設定したシェーピングエアを第１ステージに設けたベル型塗装装置の各個に供給して塗装し、第１ステージ目と第２ステージ目の間に、塗装を行わないステップを挟み、第２ステージ目で、メタリック感測定器によって測定したＩＶ値が１９０超で、塗着効率が７０％以上となるように、エア圧力およびエア流量を設定したシェーピングエアを第２ステージに設けたベル型塗装装置の各個に供給して塗装することを特徴とするメタリック塗料塗装方法である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のメタリック塗料塗装方法であって、さらにベース塗装工程での規定膜厚を得る上で、第２ステージにおける塗料吐出量をメタリック感測定器によって測定したＩＶ値が１９０超とするのに必要最低限の塗料吐出量に止めることを特徴とするメタリック塗料塗装方法である。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明によれば、各請求項毎に次のような効果を奏する。
【００１３】
請求項１および３に記載の発明にあっては、第１ステージで低圧力、大容量のエアを供給して塗装することにより、第１ステージで塗料の飛散を抑えられ、被塗物近傍へと達するに適当な運動量を付与することができるために、塗着効率を大幅に向上することができ、下地隠蔽が図れると共に、塗料吐出量を低減することができ塗料コストの低減が図れる。なお、必要に応じて、第２ステージで従来どおりエア量を中塗り塗装時に比べて約１．５〜２倍程度に高めて塗装することにより、メタリック感を出すことができるので、ベース塗装の要求品質（下地隠蔽とメタリック感をもたせること）を達成することもでき、これは第１ステージでの上記効果を損なうものではない。
【００１４】
請求項２および４に記載の発明にあっては、第１ステージで膜厚確保を目的としてベル型塗装装置へのエア供給圧力、供給量を、低圧大容量でのエア供給を主体とした塗装方法を採用し、第２ステージで品質確保を主目的としてベル型塗装装置へのエア供給量を第１ステージよりもさらに大容量でのエア供給を主体としたしぶき塗り塗装方法を採用して、第１、第２ステージの役割を分担化することにより、第１ステージでは下地隠蔽が可能となり、さらに塗着効率が大幅に向上し塗料の飛散量を低減することができ塗料コストの低減が図れ、第２ステージではメタリック感を出すことができ、要求品質を十分に満足することができ、さらに塗着効率も向上でき、塗料吐出量、さらには塗料コストのより一層の低減が図れる。
【００１５】
請求項５に記載の発明にあっては、さらに第１、第２ステージの塗料供給量を各ステージの役割に応じて分配することにより、下地隠蔽とメタリック感を持たせてベース塗装の要求品質を十分に満たした上で、最適な塗料供給量により効果的に塗着効率を高めることができ、塗料コストの低減が図れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施態様を図面を用いて具体的に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る自動車上塗りベース塗装工程におけるベル型塗装装置による塗装方法に用いられるベル型塗装装置を使用した自動塗装装置のステージ配置の一実施例を表す平面概略図である。
【００１８】
図１に示すように、自動車上塗りベース塗装工程を行う上塗りブースには、被塗物としての自動車車体（図示せず）を搬送するコンベアが（図中の矢印に沿って）敷設されている。自動車上塗りベース塗装工程を行う上塗りブースには、ベル型塗装装置を使用した自動塗装装置を具備してなる第１ステージと第２ステージとが配置されている。
【００１９】
上記ステージ配置としては、まず第１ステージには、コンベアの直上に配置されたトップ自動塗装装置１１１およびコンベアの両側に配置されたサイド自動塗装装置１１３が設置されている。そして、トップ自動塗装装置１１１およびサイド自動塗装装置１１３は、膜厚確保を主目的として低圧力、大容量のエア供給に適したベル型塗装装置１１５、１１７をそれぞれ有している。上記第１ステージに続く第２ステージにも、コンベアの直上に配置されたトップ自動塗装装置１２１およびコンベアの両側に配置されたサイド自動塗装装置１２３が設置されている。そして、トップ自動塗装装置１２１およびサイド自動塗装装置１２３は、品質確保を主目的としてより大容量のエア供給に適したベル型塗装装置１２５、１２７をそれぞれ有している。
【００２０】
自動車上塗りベース塗装工程では、上塗りブース内に搬送された被塗物たる自動車車体は、本発明に係るメタリック塗料塗装方法により塗装がなされるものであり、まず、トップ自動塗装装置１１１およびサイド自動塗装装置１１３が配置されてなる第１ステージに到達すると、該トップ自動塗装装置１１１およびサイド自動塗装装置１１３による塗装作業が開始される。
【００２１】
第１ステージでは、トップ自動塗装装置１１１およびサイド自動塗装装置１１３の各個のベル型塗装装置１１５、１１７に、それぞれ所望の膜厚を確保し下地隠蔽を行うことを目的として、エア圧力１９６〜２９４ｋＰａでかつエア流量５００〜７００ＮＬ／ｍｉｎとするシェーピングエアを供給して塗装を行う。あるいは、第１ステージ目で、メタリック感測定器によって測定したＩＶ値が１７０〜１９０の範囲で、塗着効率が７０％以上となるように、例えば、事前に試験的にサンプル片等を用いてＩＶ値及び塗着効率の条件を満足するエア圧力およびエア流量を確認した上で、当該ＩＶ値及び塗着効率の条件を満足するエア圧力およびエア流量に調整したシェーピングエアを第１ステージに設けたトップ自動塗装装置１１１およびサイド自動塗装装置１１３の各個のベル型塗装装置１１５、１１７にそれぞれ供給して塗装を行う。ここで、メタリック感測定器によって測定したＩＶ値とは、以下により定義されるものであって、メタリック感（色味）を客観的に表す尺度の１つである。
【００２２】
ＩＶ（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙｖａｌｕｅ）値の定義；関西ペイント株式会社製の市販による測定器で用いている値であり、直進性の強いレーザー光線を光源に用い、レーザー光源から投射された光はメタリック塗膜内のメタルフレーク表面で多重反射を繰り返し、アルミ片のならびに応じた反射光となる。この投射光と反射光の比率を表したものがＩＶ値である。
【００２３】
なお、色味とは、自動車塗装用語で塗装基準色に対する色の差を称する。基準色に対する統一基準板を作成し、基準板に対する実車での色の差を色味と称してラインは管理を行っている。
【００２４】
これは、図５、６および９に示すように、第１ステージ目では、外観品質（メタリック感）はさほど問題とならないため、ＩＶ値（メタリック感を客観的に表す尺度の１つであって、メタリック感測定器（関西ペイント株式会社製）による数値である）が１７０〜１９０の範囲であっても（一般にＩＶ値が１９０を超えているとアルミ等の反射材の配向が良い状態であり、本来のメタリック感が得られる値とされる）、塗料の飛散を抑えることができるように低圧力で大容量のエアを供給することで塗膜形成を容易にし所望の膜厚を確保することができ、塗着効率の向上に大きく寄与し得ることを見出したことによるものである。エア圧力が１９６ｋＰａ未満の場合には、塗料の飛散が少なく、図５にもあるように塗着効率は高いものの、アルミニウム片等の反射材を配向するだけの運動量を付与するエア圧力にかけるので、ＩＶ値が１７０未満となり外観品質（メタリック感）が無視できないほど低下し、次の第２ステージでの塗装によってもその外観品質（メタリック感）としての色味を測るＩＶ値が１９０を超えるようにリカバリーすることはできない。一方、エア圧力が２９４ｋＰａを超える場合には、塗料の飛散量が多くなり、所望の膜厚を確保するにはより多くの塗料を要することになり、塗着効率が低下（具体的には、従来の静電エアスプレー方式での塗着効率６０％に比して経済的優位性が十分に発揮し得る塗着効率７０％以上とする目標値を下回る）し、ひいてはベル型塗装装置を採用して塗着効率向上を図る意味が無くなる。また、エア流量が５００ＮＬ／ｍｉｎ未満の場合にも、塗料内のアルミニウム片等の反射材を配向させるに足りる運動量の付与が困難であり所望の品質確保が容易ではなく、ＩＶ値が１７０未満となり外観品質（メタリック感）が無視できないほど低下し、第２ステージによる塗装では外観品質（メタリック感）としての色味を測るＩＶ値を１９０を超えるようにリカバリーすることはできない。一方、エア流量が７００ＮＬ／ｍｉｎを超える場合にも、塗着効率が低下しひいてはベル型塗装装置を採用して塗着効率向上を図る意味が無くなるほか、高容量エアにより被塗物上の塗料が乾燥されやすく、塗装面の滑らかさが失われざらつきなどの問題が生じるなど好ましくない。
【００２５】
次に、上記第１ステージにおける塗装作業が完了すると、車体はコンベアによって第２ステージに搬送され、トップ自動塗装装置１２１およびサイド自動塗装装置１２３による塗装作業が開始される。
【００２６】
第２ステージでは、トップ自動塗装装置１２１およびサイド自動塗装装置１２３の各個のベル型塗装装置１２５、１２７に、所望の外観品質（メタリック感）の確保を目的として、従来なされていたと同様に中塗り塗装時に比べて約１．５〜２倍のエア量、具体的には図９に示すように、ＩＶ値が１９０を超えるエア流量５００ＮＬ／ｍｉｎ以上（エア圧力３９２ｋＰａ以上）とするシェーピングエアを供給して塗装を行うこともできる。これは、表１および図７〜９に示すように、第２ステージでは、膜厚確保はすでに第１ステージの塗装作業で行っており、膜厚確保に重点をおかなくてもよい。よって、使用する塗料量も多くは要さず、第２ステージでの塗着効率は従来程度でもベース塗装工程全体で塗着効率向上が図れれば問題ないためである。
【００２７】
【表１】

【００２８】
なお、上記表１中、アルミ＋従来リングとは、アルミニウム片を反射材として含有する塗料と、図４に示す従来既知のベル型塗装装置とを用いて塗装を行ったものである。アルミ＋低圧大容量リングとは、アルミニウム片を反射材として含有する塗料と、図２に示す好適なベル型塗装装置とを用いて塗装を行ったものである。また、吐出量計とは、第１ステージと第２ステージの塗料吐出量の合計量を表す。付着膜厚とは、第１、第２ステージで塗装を行い被塗物である車体表面に付着された塗膜の厚さ（焼付け乾燥後）を表す。
【００２９】
第２ステージでは、さらに好ましくは各個のベル型塗装装置１２５、１２７にそれぞれ、エア圧力２４５〜２９４ｋＰａでかつエア流量６００〜７００ＮＬ／ｍｉｎとするシェーピングエアを供給して塗装するか、あるいは第２ステージ目で、メタリック感測定器によって測定したＩＶ値が１９０超で、塗着効率が７０％以上となるように、例えば、事前に試験的にサンプル片等を用いてＩＶ値及び塗着効率の条件を満足するエア圧力およびエア流量を確認した上で、当該ＩＶ値及び塗着効率の条件を満足するエア圧力およびエア流量に調整したシェーピングエアを第２ステージに設けたベル型塗装装置の各個に供給して塗装することが望ましい。
【００３０】
これは、第２ステージでの塗装により本来のメタリック感が得られるように、低圧力、より大容量のエアを供給することでアルミニウム片等の反射材の配向を良い状態にし、所望の外観品質を確保することができるばかりか、塗着効率の向上も図れることを見出したことによるものである。エア圧力が２４５ｋＰａ未満の場合には、塗着効率は高くできるものの、第１ステージでの塗装後のＩＶ値が１７０を超える程度であった場合に、該第１ステージでの塗装後の色味（メタリック感）を十分にリカバリーすることができず、第２ステージでの塗装後のＩＶ値が１９０を超えることができず、本来のメタリック感が得られず外観不良となるおそれがある。一方、エア圧力が２９４ｋＰａを超える場合には、ＩＶ値は１９０を超えており本来のメタリック感を十分付与できており、さらにアルミニウム片等の反射材の配向が良い状態の塗膜の厚さを高めてもさらなる外観品質の改善余地（メリット）は小さく、むしろ塗料の飛散量が増加することによるデメリットが大きい。すなわち、塗着効率が７０％を下回ることとなり望ましくない。また、エア流量が６００ＮＬ／ｍｉｎ未満の場合には、アルミニウム片等の反射材を配向させるには運動量が不足するため、ＩＶ値が１７０を超える程度であった場合の第１ステージでの塗装後の色味（メタリック感）を十分にリカバリーすることができず、第２ステージでの塗装後のＩＶ値が１９０を超えることができず、本来のメタリック感が得られない。一方、エア流量が７００ＮＬ／ｍｉｎを超える場合には、ＩＶ値は１９０を超えており本来のメタリック感を十分付与できており、さらに高エア流量での塗装を続けることは、塗着効率の低下を招き、ひいてはベル型塗装装置を採用して塗着効率向上を図る意味が無くなるほか、高容量エアにより被塗物上の塗料が急激に乾燥され、塗装面の滑らかさが失われざらつきなどの問題が生じるなど好ましくない。
【００３１】
なお、各ステージでの塗料の吐出量に関しては、第１ステージでの塗料の吐出量は、下地隠蔽に必要な膜厚を形成するに足る吐出量以上であればよく、第２ステージでの塗料の吐出量は、本来のメタリック感を出すのに必要な膜厚を得るに足る吐出量以上であればよいが、ベース塗装工程での規定膜厚を得る上で好ましくは、ベース塗装工程での要求品質（下地隠蔽と共にメタリック感をもたせる）を損なわずに、ベース塗装工程全体での塗料吐出量の低減が図れるようにする観点から、第１、第２ステージでの塗料の吐出量を調整（最適化）することが望ましく、第２ステージにおける塗料吐出量をメタリック感測定器によって測定したＩＶ値が１９０超とするのに必要最低限の塗料吐出量に止め（すなわち、第２ステージにおける塗料吐出量を本来のメタリック感を出すのに必要な膜厚を得るに足る塗料吐出量に止め）、規定膜厚の残りを第１ステージの塗装作業で形成し得るようにその塗料吐出量を決定することが望ましいといえる。
【００３２】
尚、本発明に係る自動車上塗りベース塗装工程におけるベル型塗装装置による塗装方法では、図１に示す第１ステージのみの構成とし、第２ステージの構成を設けなくても請求項１に記載の構成により所期の目的を達成することができる。これは、メタリック塗料が濃色の場合は、色味（メタリック感）があまり必要でないため、上記に規定したＩＶ値が１７０〜１９０の範囲であっても本来のメタリック感が得られるからである。よって、この場合には、請求項１に規定した第１ステージの構成要件を満足する条件で塗装を行うだけで、塗着効率が大幅に向上し、さらに塗料吐出量を低減可能（例えば、図２に示すベル型塗装装置によれば、約１０％程度の塗料吐出量が低減できる）となり、同時に濃色な塗膜における下地隠蔽とメタリック感を出すこともでき、ベース塗装の要求品質を満たすことが第１ステージのみでできるものである。尚、ここでいう濃色とは、白系や淡彩色系の色に対し色の濃いものを言う。
【００３３】
尚、本発明に係る自動車上塗りベース塗装工程におけるベル型塗装装置による塗装方法に用いられるベル型塗装装置を使用した自動塗装装置としては、特に制限されるものではなく、従来既知のベル型塗装装置を使用した自動塗装装置をそのまま適用することができるものであり、またその機能も従来と同様に、トップ自動塗装装置１１１、１２１は、被塗物である自動車車体の上面部、前部、後部を塗装する機能を有しており、サイド自動塗装装置１１３、１２３は、被塗物である自動車車体の側面を塗装する機能を有している。さらに、該自動塗装装置の配置も特に制限されるものではなく、例えば、トップ自動塗装装置をサイド自動塗装装置よりも車体の進行方向前方に配置してもよいし、反対にサイド自動塗装装置をトップ自動塗装装置よりも車体の進行方向前方に配置してもよい。
【００３４】
ここで、第１ステージで用いることのできるトップ自動塗装装置１１１およびサイド自動塗装装置１１３に使用するベル型塗装装置１１５、１１７は、膜厚確保を主目的として請求項１に規定する低圧力、大容量のエアを供給して塗装を行うことができるものであれば特に制限されるものではないが、好ましくは、本発明者らが先に提案してなる特願平８−２１２６３９号に記載の静電塗装装置が望ましい。かかる好適なベル型塗装装置は、（１）塗料を回転する噴霧頭により霧化し、該噴霧頭において霧化される塗料粒子を帯電させ、この塗料微粒子を空気流によって被塗物方向に偏向し、搬送して塗装を行なう静電塗装装置であって、前記空気流を、前記噴霧頭の外周縁部近傍を通過する位置において比較的低速で厚い幅の定常的な流れとして形成することを特徴とするものである。
【００３５】
上記好適なベル型塗装装置はまた、（２）塗料を回転する噴霧頭により霧化し、該噴霧頭において霧化される塗料粒子を帯電させ、この塗料微粒子を空気流によって被塗物方向に偏向し、搬送して塗装を行なう静電塗装装置であって、前記空気流を噴出する空気吹出し口を、回転する前記噴霧頭よりもその回転軸方向において十分後方に位置させて、回転する前記噴霧頭の回転軸と略同軸的に環状に配置し、さらに前記空気吹出し口よりも内周側に、該空気吹出し口近傍より前記噴霧頭外周縁部近傍へと至る略筒状のガイド面を設けてなることを特徴とするものである。
【００３６】
上記好適なベル型塗装装置はさらに、（３）前記ガイド面が滑かな連続面で構成されていることを特徴とする上記（２）記載の静電塗装装置を示すものである。
【００３７】
上記好適なベル型塗装装置ははまた、（４）前記ガイド面が４°以上の突起状の段差形状を有しないことを特徴とする上記（２）または（３）記載の静電塗装装置を示すものである。
【００３８】
上記好適なベル型塗装装置はまた、（５）前記噴霧頭の外縁部よりも前記ガイド面先端が後方側に位置し、また前記回転軸に沿った断面において、前記ガイド面の断面線の噴霧頭側端部からの延長線と、前記噴霧頭の外周縁部へと至る噴霧頭裏面の断面線とが、４°未満の角度で交わることを特徴とする上記（２）〜（４）のいずれかに記載の静電塗装装置を示すものである。
【００３９】
上記好適なベル型塗装装置ははまた、（６）前記ガイド面の先端の外側口径が噴霧頭の直径よりも小さいことを特徴とする上記（２）〜（５）のいずれかに記載の静電塗装装置を示すものである。
【００４０】
上記好適なベル型塗装装置ははさらに、（７）前記ガイド面の先端部から前記空気吹出し口の回転軸方向におけるオフセット量が３０ｍｍよりも大きいものであることを特徴とする上記（２）〜（６）のいずれかに記載の静電塗装装置を示すものである。
【００４１】
そして、図２は、上記好適なベル型塗装装置（静電塗装装置）の一実施例における先端部構造を概略示す断面図である。
【００４２】
図２に示す実施例の装置において、装置本体ケース１内部には、エアモータ２０２が組込まれており、このエアモータの中空の回転軸２０３は図示しないエア供給源より供給されるエアによって高速回転される。この回転軸の先端部には、樹脂製カップ（ベル）２０４が固定されており、一方中空回転軸２０３の内部には図示しない塗料ポンプに連通する塗料ノズル２０５が配してあり、その先端開口部は樹脂製カップ２０４内部に位置し、カップ２０４の前面側中央部位に開口する塗料出口孔２０６（多数の細孔が環状に配されている。）に連通している。なお、樹脂製カップ２０４の後面には、導電性塗料により、カップ外周縁部へと延長された複数の先端部を有する略星型形状の導電性皮膜（図示せず）が形成されており、この導電性皮膜は、カップ２０４の中心部側において、前記回転軸２０３と電気的に接続されている。前記回転軸は、図示しない高電圧発生装置がケーブル等により電気的に接続されているため、この回転軸と導通する導電性皮膜による放電電極に印加電圧を負荷できるようになっており、前記噴霧頭の外周縁部から放電が行なわれる。
【００４３】
しかしてこの装置におけるシェーピングエア供給機構は以下のような構成とされている。すなわち、この装置における本体ケース１の外周には、エアモータ２０２の側面に概略位置する部位に２つの凹部が設けられており、さらにこの２つの凹部のうち前方側の凹部よりさらに前方の先端部位と、後方側の凹部の直近後方の部位の外周面はそれぞれ雄捩子部２０７、２０８とされている。
【００４４】
後方側の雄捩子部２０８には本体ケース２０１先端側外周を囲繞する略筒状のエアバッファケース２０９の後端内周に形成された雌捩子部２１０が螺合し、本体ケース２０１にエアバッファケース２０９が螺着されて、前記本体ケース２０１の外周の２つの凹部とエアバッファケース２０９の内面とで、第１空気溜まり２１１および第２空気溜まり２１２が形成されている。さらにこの第１空気溜まり２１１と第２空気溜まり２１２との間は、本体ケース２０１の外周面凸部およびこれに対峙するエアバッファケース２０９の内周面凸部とにより薄い隙間（スリット）となっており、この隙間が第１空気溜まり２１１と第２空気溜まり２１２とを連通する整流部２１３として機能する。
【００４５】
一方、本体ケース２０１の前方側の雄捩子部２０７には、略筒状の先端ケーシング２１４の後端内周に形成された雌捩子部２１５が螺合し、本体ケース２０１前方に先端ケーシング２１４が接続されている。この先端ケーシング２１４の後端部は、前記エアバッファケース２０９の先端部内に位置しており、先端ケーシングの後端外周面とエアバッファケースの先端内周面との間の間隙によって、前記第２空気溜まり２１２と連通する空気吹出し口２１６が形成されている。一方、先端ケーシング２１４の先端部は、前記カップ２０４の外周縁部後面近傍に位置しており、これによって先端ケーシング２１４の外周面が、前記空気吹出し口近傍より噴霧頭外周縁部近傍へと至る、シェーピングエアに対するガイド面２１７を形成している。本実施例においては、このようにガイド面２１７と空気吹出し口２１６の内方面が、いずれも先端ケーシング２１４の外周面によって形成されているため、ガイド面と空気吹出し口とは面一である。また本実施例においては、前記カップ２０４の外周縁部より空気吹出し口２１６が半径方向外周側に位置しており、ガイド面２１７、すなわち先端ケーシング２１４の外周面は、先端側に向って漸次縮径されたテーパ面とされているが、図示するように途中に段差等を有せず、滑らかな連続面とされている。なお、本実施例において、カップ２１４の外周縁部と空気吹出し口２１６とを結んだ直線は、前記ガイド面２１７とほぼ一致し、また前記回転軸に沿った断面において、前記ガイド面２１７の断面線のカップ側端部からの延長線と、前記カップ２０４の外周縁部へと至る噴霧頭裏面の断面線は、４°未満の角度である２．５°で交わるものとされている。
【００４６】
なお先端ケーシング２１４の内周面は、回転軸２０３およびカップ２０４の回転を阻害しないように、これらとは適当な間隙をもって離間される断面形状とされている。
【００４７】
また本実施例において、前記ガイド面２１７の先端部から前記空気吹出し口２１６の回転軸方向におけるオフセット量は３０ｍｍ以上の距離である４０ｍｍとされている。
【００４８】
この装置において、塗料は、カップ２０４の回転軸の中心に位置する塗料ノズル２０５を通って、塗料出口孔２０６からカップ２０４前面（カップ内面）に供給される。このカップ２０４はエアモータ２０２によって高速回転されているために、カップ前面に供給された塗料は遠心力によってカップ前面を伝って薄く引伸ばされ、カップ外周縁部へと向い、カップ外周縁部から霧状に放出される。
【００４９】
一方、シェーピングエアは、図示しないエア供給源から本体ケース２０１内部に形成されたシェーピングエア流路２１８を介して連通する第１空気溜まり２１１に高圧で導かれ、さらに整流部２１３を通って第２空気溜まり２１２へと至り、次いで空気吹出し口２１６から大気中へと吹き出されガイド面２１７に沿ってカップ２０４の外周縁部近傍へと送られる。ここで、２つの空気溜まり２１１、２１２を設ける理由は、単一の空気溜まりでは細い流路を通って送られてきた高圧の空気を全周にわたり均等にエア吹出し口から送り出すことが困難なためで、前記整流部を通過する際の圧力勾配を利用して空気圧の配分を行なうためである。このような整流部は実用上は本実施例におけるようにスリットで構成することで十分であるが、多数の細孔で構成してもかまわない。また特に多数の細孔の場合、整流部を回転軸と平行でなく設けることも圧力勾配を大きくすることに有効である。
【００５０】
またガイド面に沿って滑らかに空気を吹き出すためには、空気吹出し口２１６と第２空気溜まり２１２の圧力差は小さいほうが望ましい。この状態で均一に吹き出すためには整流部２１３の全開口面積は空気吹き出し口の全開口面積よりも小さいことが望ましい。
【００５１】
空気吹出し口２１６から大気中へと吹き出されたシェーピングエアは、上記したようにガイド面２１７に沿って前方へと流れるが、前記ガイド面２１７の先端部から前記エア吹出し口２１６のオフセット量が３０ｍｍ以上あるために、カップ２０４の外周縁部近傍に到達したシェーピングエアの流速は遅くなるものの、厚い空気流れとなり、カップ２０４の外周縁部から霧状に放出された塗料粒子は、当該遅く厚い空気流によって、その塗料粒子の大小にあまり影響されることなく、すべての粒子がほぼ均等に被塗物方向に向う慣性力を与えられる。
【００５２】
一方、カップ２０４裏面に設けられた導電性皮膜からなる放電電極には高電圧が印加されているために、カップの外周縁部に存在する各放電電極の先端からは、ほぼ定常的に、被塗物に向ってコロナ放電が行われおり、カップ外周縁部で霧化され、さらにシェーピングエアによって被塗物方向へと運ばれる塗料粒子は、このコロナ放電によって帯電され、このように帯電された塗料粒子はクローン力によって効率良く被塗物に付着する。
【００５３】
図３は、上記好適なベル型塗装装置（静電塗装装置）の別の実施例における先端部構造を概略示す断面図である。
【００５４】
図３に示す実施例の装置は、前記した図２に示す実施例の装置におけるものと、空気吹出し口２１６と３１６の位置、およびガイド面２１７と３１７の形状等において若干の相違がある以外は、ほぼ同様の構成を有している。なお図３において各部材に対し付した符号は、図２におけるそれぞれ共通する各部材に対し付した符号と下２桁を同一符号としている。
【００５５】
この図３に示す実施例においては、前記図２に示す実施例におけるものと比較して、エアバッファケース３０９の先端部がよりカップ３０４に近い位置まで延長され、このエアバッファケース３０９の先端部内に位置する先端ケーシング３１４の後端部の長さが長くなり、結局、先端ケーシングの後端外周面とエアバッファケースの先端内周面との間の間隙によって形成される空気吹出し口３１６の開口部が、よりカップ３０４に近い位置、しかしながら、ガイド面３１７の先端部よりは十分後方（３０ｍｍ以上）にオフセットされた位置、に設けられている。そして上記空気吹出し口３１６の開口部より前方に位置する先端ケーシング３１４の外周面が、前記空気吹出し口近傍より噴霧頭外周縁部近傍へと至る、シェーピングエアに対するガイド面３１７を形成するが、本実施例においては、ガイド面３１７の断面線が略曲線状である、すなわちガイド面途中で角度が変化するものとされている。しかしながらこのガイド面における角度変化部は、いずれも４°以上の角度ではなく、離反角でもないため、空気吹出し口３１６より吹き出されたシェーピングエアは、当該ガイド面によって、図２における実施例の場合と同様に、所望の良好な流れとされるものである。
【００５６】
次に、第２ステージで用いることのできるトップ自動塗装装置１２１およびサイド自動塗装装置１２３に使用するベル型塗装装置１２５、１２７としては、特に制限されるものではなく従来既知のベル型塗装装置をそのまま適用することができる。これは第１ステージにおいて請求項１で規定したエア圧力及びエア流量を満足することにより、第２ステージでは従来既知のベル型塗装装置をそのまま適用したとしても、ベース塗装での要求品質（下地隠蔽とメタリック感を出すこと）を達成でき、かつ塗着効率を向上させることができるからである。図４に従来既知のベル型塗装装置（回転霧化静電塗装装置）の代表的な一例の先端部構造を概略示す断面図を表す。図４に示すベル型塗装装置において、装置内部に組込まれたモーターの中空回転軸４２１の先端部には、金属製ベルカップ４２２が固定されており、一方中空回転軸４２１の内部には図示しない塗料ポンプに連通する塗料ノズル４２３が配してあり、その先端開口部はカップ４２２内部に位置し、カップ４２２の内面側中央部位に開口する塗料出口孔４２４（多数の細孔が環状に配されている。）に連通している。また前記カップ４２２の裏面側直近には、前記中空回転軸４２１の外周を定間隔をもって囲繞するエアリング４２５が取付けられており、このエアリング４２５内部には、カップ４２２の外面に対向する先端面に開口する数多くの空気吹出し口４２６と、側面側に開口するエア導入口４２７とを結ぶリング状マニホールドが形成されており、このエア導入口４２７は図示しないエア供給ポンプに連通している。また、前記中空回転軸４２１は、図示しない高電圧発生装置がケーブル等により電気的に接続され、中空回転軸４２１と導通するカップ４２２に所定の印加電圧を負荷できるようになっている。この装置において、塗料は、カップの回転軸の中心に位置する塗料ノズル４２３を通って、塗料出口孔４２４からカップ４２３内面に供給される。このカップ４２３はモーターによって高速回転しているために、カップ内面に供給された塗料は、遠心力によってカップ内面を伝って薄く引伸ばされ、カップ外縁部へと向い、カップ外縁部から薄いフィルム状もしくは多数の糸状に放出されることによって細かい粒状に霧化される。さらに微粒化された塗料は、エアリング４２５の空気吹出し口４２６より概ねカップの回転軸方向に噴出されるシェーピングエアによって被塗物方向に進路を曲げられる。一方、金属製カップには高電圧が印加されているためにカップ先端から被塗物に向ってコロナ放電が行われている。このため接触帯電によって微粒化前の塗料液体が帯電され、さらにコロナ放電によって得られるイオンによっても微粒化後の塗料粒子が帯電され、このように帯電された塗料粒子はクローン力によって効率良く被塗物へと運ばれるものである。さらに、上記ベル型塗装装置１２５、１２７として好ましくは、本発明の請求項２に規定する低圧力で、より大容量のエア供給を行うことができるものが望ましく、例えば、第１ステージで既に詳述した特願平８−２１２６３９号に記載の静電塗装装置などを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自動車上塗りベース塗装工程におけるベル型塗装装置による塗装方法に用いられるベル型塗装装置を使用した自動塗装装置のステージ配置の一実施例を表す平面概略図である。
【図２】好適なベル型塗装装置（静電塗装装置）の一実施例における先端部構造を概略示す断面図である。
【図３】好適なベル型塗装装置（静電塗装装置）の別の実施例における先端部構造を概略示す断面図である。
【図４】従来既知のベル型塗装装置（回転霧化静電塗装装置）の代表的な一例の先端部構造を概略示す断面図を表す。
【図５】図２に示す好適なベル型塗装装置で１ステージ目の塗装作業を行った際に、該ベル型塗装装置に供給したシェーピングエア流量（エア圧力）と得られた塗膜の品質（色味を測るＩＶ値＝メタリック感測定器による数値（関西ペイント株式会社製））および塗着効率との関係を示すグラフである。
【図６】図２に示す好適なベル型塗装装置と図４に示す従来既知のベル型塗装装置によるシェーピングエア流量とエア圧力との関係を示すグラフである。さらに、これに請求項１に記載の発明の構成要件となる、１ステージ目でベル型塗装装置に供給されるシェーピングエア流量とエア圧力の範囲（使用域）を示したものである。
【図７】図２に示す好適なベル型塗装装置で２ステージ目の塗装作業を行った際に、該ベル型塗装装置に供給したシェーピングエア流量（エア圧力）と得られた塗膜の品質（色味を測るＩＶ値＝メタリック感測定器による数値（関西ペイント株式会社製））および塗着効率との関係を示すグラフである。なお、サンプルには、１ステージ目の塗装作業を図２に示す好適なベル型塗装装置にエア流量５００ＮＬ／ｍｉｎ（エア圧力１９６ｋＰａ）のシェーピングエアを供給して行いＩＶ値が１７０であったものを用いた。
【図８】図２に示す好適なベル型塗装装置と図４に示す従来既知のベル型塗装装置によるシェーピングエア流量とエア圧力との関係を示すグラフである。さらに、これに請求項２に記載の発明の構成要件となる、２ステージ目でベル型塗装装置に供給されるシェーピングエア流量とエア圧力の範囲（使用域）を示したものである。
【図９】図４に示す従来既知のベル型塗装装置で塗装作業を行った際に、該ベル型塗装装置に供給したシェーピングエア流量（エア圧力）と得られた塗膜の品質（色味を測るＩＶ値＝メタリック感測定器による数値（関西ペイント株式会社製））および塗着効率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１１１、１２１…トップ自動塗装装置、１１３、１２３…サイド自動塗装装置、
１１５、１１７、１２５、１２７…ベル型塗装装置、２０１…装置本体ケース、
２０２…エアモータ、２０３…回転軸、
２０４…樹脂製カップ、２０５…塗料ノズル、
２０６…塗料出口孔、２０７、２０８…雄捩子部、
２０９…エアバッファケース、２１０…雌捩子部、
２１１…第１空気溜まり、２１２…第２空気溜まり、
２１３…整流部、２１４…先端ケーシング、
２１５…雌捩子部、２１６…空気吹出し口、
２１７…ガイド面、２１８…シェーピングエア流路、
３０４…カップ、３０９…エアバッファケース、
３１４…先端ケーシング、３１６…空気吹出し口、
３１７…ガイド面、４２１…中空回転軸、
４２２…金属製ベルカップ、４２３…塗料ノズル、
４２４…塗料出口孔、４２５…エアリング、
４２６…空気吹出し口、４２７…エア導入口。

Claims

自動車上塗りベース塗装工程におけるベル型塗装装置によるメタリック塗料塗装方法において、
第１ステージ目で該第１ステージに設けられたベル型塗装装置の各個にそれぞれエア圧力１９６〜２９４ｋＰａでかつエア流量５００〜７００ＮＬ／ｍｉｎとするシェーピングエアを供給して塗装し、
第１ステージ目と第２ステージ目の間に、塗装を行わないステップを挟み、
次いで、第２ステージ目で該第２ステージに設けられたベル型塗装装置の各個にそれぞれエア圧力２４５〜２９４ｋＰａでかつエア流量６００〜７００ＮＬ／ｍｉｎとするシェーピングエアを供給して塗装することを特徴とするメタリック塗料塗装方法。
請求項１に記載のメタリック塗料塗装方法において、
第１ステージ目で、メタリック感測定器によって測定したＩＶ値が１７０超〜１９０の範囲で、塗着効率が７０％以上となるように、エア圧力およびエア流量を設定したシェーピングエアを第１ステージに設けたベル型塗装装置の各個に供給して塗装し、
第１ステージ目と第２ステージ目の間に、塗装を行わないステップを挟み、
第２ステージ目で、メタリック感測定器によって測定したＩＶ値が１９０超で、塗着効率が７０％以上となるように、エア圧力およびエア流量を設定したシェーピングエアを第２ステージに設けたベル型塗装装置の各個に供給して塗装することを特徴とするメタリック塗料塗装方法。
請求項１または２に記載のメタリック塗料塗装方法であって、さらにベース塗装工程での規定膜厚を得る上で、第２ステージにおける塗料吐出量をメタリック感測定器によって測定したＩＶ値が１９０超とするのに必要最低限の塗料吐出量に止めることを特徴とするメタリック塗料塗装方法。