JP4612047B2 - 静電塗装装置 - Google Patents

Description

本発明は、高電圧を印加した状態で塗料を噴霧するようにした静電塗装装置に関する。

一般に、静電塗装装置として、例えばエアモータと回転霧化頭とからなる噴霧器と、該噴霧器のエアモータを保持するハウジング部材と、噴霧器の回転霧化頭から噴霧された塗料粒子をマイナスの高電圧に帯電させる高電圧発生器とを備えたものが知られている（例えば、特開平１０−５７８４８号公報、実開平３−７５８５６号公報参照）。
このような従来技術による静電塗装装置では、マイナスの高電圧が印加された回転霧化頭と被塗物との間には、電気力線による静電界域が形成される。この状態で、高速回転する回転霧化頭を用いて塗料を噴霧すると、回転霧化頭から噴霧された塗料粒子は、マイナスの高電圧に帯電された帯電塗料粒子となる。これにより、帯電塗料粒子は、アースに接続された被塗物に向けて飛行し、該被塗物の表面に塗着する。
また、従来技術では、ハウジング部材の外周側には、帯電塗料粒子と同極性の高電圧を印加した反発電極を設けている。これにより、反発電極と帯電塗料粒子との間に反発力を作用させて、帯電塗料粒子を被塗物に向けて指向させて、塗料粒子がハウジング部材に付着するのを防止している。
ところで、特開平１０−５７８４８号公報、実開平３−７５８５６号公報による静電塗装装置では、ハウジング部材の外周側に反発電極を設ける構成としているものの、反発電極は帯電塗料粒子に対して反発力を作用させるに過ぎない。このため、反発電極は、例えば帯電量が減衰してハウジング部材の周囲を漂う塗料粒子に対しては十分な反発力を作用させることができなかった。
また、特開平１０−５７８４８号公報、実開平３−７５８５６号公報による静電塗装装置では、反発電極とアース体との間の火花放電を防止するために、反発電極は電界の集中が生じない滑らかなリング状またはボール状に形成している。このため、ハウジング部材の外表面に十分な量の放電イオンを供給することができず、ハウジング部材の外表面の高電圧電位を維持できなかった。
この結果、静電塗装を継続するに従って、ハウジング部材の外表面には徐々に塗料粒子が付着して付着塗料となる。このため、この付着塗料によって、ハウジング部材の外表面の絶縁度が低下するという問題がある。
一方、ハウジング部材の高電圧電位を維持するためには、例えば反発電極を外径の大きな電極を用いて形成し、高電圧の放電面積を広げればよい。しかし、反発電極には常に高電圧が印加されているから、被塗物や他のアース物体との間で火花放電が生じないように、反発電極と被塗物等との間に十分な距離を確保する必要がある。
このため、外径の大きな反発電極を用いた場合には、噴霧器の可動範囲が狭くなると共に、操作性が悪くなるという問題がある。特に、自動車車体の内部のように狭い空間で塗装を行うときには、反発電極と自動車車体等のアース体との間の距離を確保することができず、塗装作業が困難となる。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、電極を小型化しつつ高電圧の放電面積を広げることができる静電塗装装置を提供することにある。
（１）．上述した課題を解決するために、本発明は、供給された塗料を被塗物に噴霧する塗料噴霧手段と、絶縁材料によって形成され前側に該塗料噴霧手段を保持するハウジング部材と、前記塗料噴霧手段から噴霧された塗料粒子を高電圧に帯電させ帯電塗料粒子を被塗物に塗着させる高電圧印加手段と、前記ハウジング部材を取囲む環状体として形成され該高電圧印加手段から高電圧が印加されることによりコロナ放電を発生するコロナリングとからなる静電塗装装置に適用される。
そして、本発明が採用する構成の特徴は、前記コロナリングは、前記ハウジング部材の前，後方向および内径，外径方向のうち少なくともいずれか一方向に延び、その先端が全周に亘って薄刃状に尖ったエッジ部となったブレードリングからなり、該ブレードリングのエッジ部の全体で高電圧の放電を継続的に行う構成としたことにある。
これにより、コロナリングを先端が薄刃状に尖ったエッジ部となったブレードリングによって形成したから、ブレードリングのエッジ部に電界を集中させることができ、ブレードリングの全周でコロナ放電を発生させることができる。このため、ハウジング部材に十分な量の放電イオンを供給でき、ハウジング部材の外表面の高電圧電位を安定して維持することができる。
また、ブレードリングのエッジ部によるコロナ放電によって、帯電量が減衰した塗料粒子に対して再度帯電させることができる。この結果、再帯電した塗料粒子とブレードリングまたはハウジング部材との間で反発力を作用させることができ、ハウジング部材に塗料粒子が付着するのを確実に防止することができる。
さらに、ブレードリングのエッジ部を用いてハウジング部材を取囲む環状のブレードリングの全体でコロナ放電を生じさせることができる。このため、ブレードリングのうち部分的にコロナ放電させた場合に比べて、ブレードリングを小型化することができ、ブレードリングと被塗物との間に十分な距離を確保することができる。この結果、ブレードリングと被塗物との間の火花放電を防止できると共に、狭い空間で塗装を行うときでも、噴霧器の可動範囲を広げて、操作性を高めることができる。
（２）．この場合、本発明では、前記ブレードリングのエッジ部には、前記ブレードリングの全周のうち複数箇所に切欠きを設ける構成としてもよい。
このように構成したことにより、ブレードリングのエッジ部のうち切欠きの周方向両端部位に電界を集中させることができる。これにより、切欠きの周方向両端部位で放電を起こし易くすることができ、ブレードリングのコロナ放電を促進することができる。
（３）．本発明が採用する構成の特徴は、前記コロナリングは、前記ハウジング部材に接近、離間を交互に繰返すように複数箇所で屈曲させたワイヤをリング状に形成した星型リングからなり、該星型リングの全体で高電圧の放電を継続的に行う構成としたことにある。
このように構成したことにより、コロナリングは複数箇所で屈曲してなるワイヤをリング状に形成した星型リングによって構成したから、星型リングの屈曲部位で電界集中をさらに高めることができる。これにより、星型リングの屈曲部位で放電を起こし易くすることができ、屈曲部位のコロナ放電を促進することができる。
また、ワイヤの直径を小さくすることによって、星型リングの全体で電界集中を高め、コロナ放電を継続的に行うことができる。このため、ハウジング部材に十分な量の放電イオンを供給でき、ハウジング部材の外表面の高電圧電位を安定して維持することができる。
また、星型リングによるコロナ放電によって、帯電量が減衰した塗料粒子に対して再度帯電させることができる。この結果、再帯電した塗料粒子と星型リングまたはハウジング部材との間で反発力を作用させることができ、ハウジング部材に塗料粒子が付着するのを確実に防止することができる。
さらに、星型リングの全体でコロナ放電を生じさせるから、星型リングのうち部分的にコロナ放電させた場合に比べて、星型リングを小型化することができ、星型リングと被塗物との間に十分な距離を確保することができる。この結果、星型リングと被塗物との間の火花放電を防止できると共に、狭い空間で塗装を行うときでも、噴霧器の可動範囲を広げて、操作性を高めることができる。
（４）．本発明が採用する構成の特徴は、前記コロナリングは、螺旋状に巻回したワイヤをリング状に形成した螺旋リングからなり、該螺旋リングの全体で高電圧の放電を継続的に行う構成したことにある。
これにより、コロナリングを螺旋状に巻回してなるワイヤをリング状に形成した螺旋リングによって構成したから、螺旋リングの外形を小さくしつつ、ワイヤの全長を長くすることができる。また、ワイヤの直径を小さくすることによって、螺旋リングの全体で電界集中を高め、コロナ放電を継続的に行うことができる。このため、全長の長い螺旋リングの全体でコロナ放電を生じさせることができるから、放電イオンの量を増加させてハウジング部材に十分な量の放電イオンを供給でき、ハウジング部材の外表面の高電圧電位を安定して維持することができる。
また、螺旋リングによるコロナ放電によって、帯電量が減衰した塗料粒子に対して再度帯電させることができる。この結果、再帯電した塗料粒子と螺旋リングまたはハウジング部材との間で反発力を作用させることができ、ハウジング部材に塗料粒子が付着するのを確実に防止することができる。
さらに、螺旋リング全体でコロナ放電を生じさせるから、螺旋リングのうち部分的にコロナ放電させた場合に比べて、螺旋リングを小型化することができ、螺旋リングと被塗物との間に十分な距離を確保することができる。この結果、螺旋リングと被塗物との間の火花放電を防止できると共に、狭い空間で塗装を行うときでも、噴霧器の可動範囲を広げて、操作性を高めることができる。
（５）．この場合、本発明では、前記ワイヤは、その直径が０．３ｍｍ以上で５ｍｍ以下の値に設定してもよい。
これにより、ワイヤ周囲の電界を高めることができ、コロナリングの全体で継続的にコロナ放電を発生させることができる。このため、ハウジング部材に十分な量の放電イオンを供給できると共に、塗料粒子の再帯電を行うことができる。

図１は、第１の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示す縦断面図である。
図２は、図１中の噴霧器の周囲を拡大して示す縦断面図である。
図３は、高電圧放電電極を図１中の矢示ＩＩＩ−ＩＩＩ方向からみた右側面図である。
図４は、図１中の高電圧放電電極を単体で示す斜視図である。
図５は、第２の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示す正面図である。
図６は、図５中の塗装機をカバー部材を破断した状態で拡大して示す正面図である。
図７は、図５中の塗装機を示す縦断面図である。
図８は、第２の実施の形態による塗装機を示す図６の左側面図である。
図９は、図８中の矢示ＩＸ−ＩＸ方向からみた高電圧放電電極を単体で示す縦断面図である。
図１０は、図８中の高電圧放電電極を単体で示す斜視図である。
図１１は、第３の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示す図８と同様な左側面図である。
図１２は、図１１中の矢示ＸＩＩ−ＸＩＩ方向からみた高電圧放電電極を単体で示す縦断面図である。
図１３は、図１１中の高電圧放電電極を単体で示す斜視図である。
図１４は、第４の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置をカバー部材を破断した状態で示す図６と同様の正面図である。
図１５は、第４の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示す図８と同様な左側面図である。
図１６は、図１５中の高電圧放電電極を単体で示す斜視図である。
図１７は、星型リングのワイヤと被塗物との配置関係を示す説明図である。
図１８は、第５の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示す図８と同様な左側面図である。
図１９は、図１８中の高電圧放電電極を単体で示す斜視図である。
図２０は、図１８中の螺旋リングを矢示ＸＸ−ＸＸ方向から拡大してみた拡大縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態による静電塗装装置として回転霧化頭型塗装装置を例に挙げて添付図面に従って詳細に説明する。
まず、図１ないし図４は第１の実施の形態を示している。図において、１はアース電位にある被塗物（図示せず）に向けて塗料を噴霧する塗料噴霧手段としての噴霧器で、該噴霧器１は、後述するエアモータ２、回転霧化頭３等によって構成されている。
２は導電性金属材料からなるエアモータで、該エアモータ２は、モータハウジング２Ａと、該モータハウジング２Ａ内に静圧エア軸受２Ｂを介して回転可能に支持された中空の回転軸２Ｃと、該回転軸２Ｃの基端側に固定されたエアタービン２Ｄとによって構成されている。そして、エアモータ２は、エアタービン２Ｄに駆動エアを供給することにより、回転軸２Ｃと回転霧化頭３を、例えば３０００〜１０００００ｒｐｍで高速回転させるものである。
３はエアモータ２の回転軸２Ｃ先端側に取付けられた回転霧化頭で、該回転霧化頭３は、例えば金属材料または導電性の樹脂材料によって形成されている。そして、回転霧化頭３は、エアモータ２によって高速回転された状態で後述のフィードチューブ４を通じて塗料を供給することにより、その塗料を遠心力によって先端側の放出端縁３Ａから噴霧する。また、回転霧化頭３は、エアモータ２等を介して後述の高電圧発生器７に接続されている。これにより、静電塗装を行う場合に、回転霧化頭３全体に高電圧を印加することができ、これらの表面を流れる塗料を直接的に高電圧に帯電させることができる。
４は回転軸２Ｃ内に挿通して設けられたフィードチューブで、該フィードチューブ４の先端側は、回転軸２Ｃの先端から突出して回転霧化頭３内に延在している。また、フィードチューブ４内には塗料通路５が設けられると共に、該塗料通路５は色替弁装置等を介して塗料供給源および洗浄シンナ供給源（いずれも図示せず）に接続されている。また、フィードチューブの中間部位は後述する弁体６Ａが離着座する弁座４Ａが形成されている。これにより、フィードチューブ４は、塗装時には塗料通路５を通じて回転霧化頭３に向けて塗料供給源からの塗料を供給すると共に、洗浄時、色替時等には洗浄シンナ供給源からの洗浄流体（シンナ、空気等）を供給する。
なお、フィードチューブ４は、本実施の形態に限らず、例えば内筒に塗料通路が形成され、外筒に洗浄シンナ通路が配置された二重筒状に形成してもよい。また、塗料通路５は、本実施の形態のようにフィードチューブ４内を通るものに限らず、噴霧器１の種類に応じて種々の通路形態が採用可能である。
６は塗料通路５の途中に設けられた例えば常閉型の塗料供給弁である。この塗料供給弁６は、塗料通路５内を延び先端が弁座４Ａに離着座する弁体６Ａと、該弁体６Ａの基端側に位置してシリンダ６Ｂ内に設けられたピストン６Ｃと、シリンダ６Ｂ内に設けられ弁体６Ａを閉弁方向に付勢する弁ばね６Ｄと、シリンダ６Ｂ内で弁ばね６Ｄと反対側に設けられた受圧室６Ｅとから構成されている。そして、塗料供給弁６は、受圧室６Ｅに供給弁駆動エア（パイロットエア）が供給されることによって、弁ばね６Ｄに抗して弁体６Ａが開弁し、塗料通路５内の塗料の流通を許可する。
７はエアモータ２に接続された高電圧印加手段としての高電圧発生器で、該高電圧発生器７は、複数のコンデンサ、ダイオード（いずれも図示せず）からなる多段式整流回路（所謂、コッククロフト回路）によって構成されている。また、高電圧発生器７は、高電圧制御装置８から供給される直流の電源電圧を昇圧して、例えば−３０〜−１５０ｋＶの高電圧を発生する。このとき、高電圧発生器７は、高電圧制御装置８による電源電圧に応じて発生する高電圧が設定されるから、高電圧制御装置８によって出力電圧（高電圧）が制御されている。そして、高電圧発生器７は、高電圧ケーブル７Ａを介してエアモータ２および回転霧化頭３に接続され、該回転霧化頭３によって塗料を直接的に高電圧に帯電させている。
９はエアモータ２と高電圧発生器７とが取付けられたハウジング部材である。このハウジング部材９は、例えばＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＨＰ−ＰＥ（高圧ポリエチレン）、ＨＰ−ＰＶＣ（高圧塩化ピニル）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ポリメチルペンテン等の絶縁性樹脂材料によって略円柱状に形成されている。
そして、ハウジング部材９は、円筒状の外表面９Ａを有すると共に、その後端９Ｂは大径な鍔状に形成されている。また、ハウジング部材９の前側にはエアモータ２を収容するエアモータ収容穴９Ｃが形成されると共に、ハウジング部材９の後側には高電圧発生器７を収容する高電圧発生器収容穴９Ｄが形成されている。
１０はハウジング部材９の外表面９Ａと隙間をもって設けられた筒状のカバー部材である。そして、カバー部材１０は、高絶縁性、非吸水性をもつ絶縁性樹脂材料として、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）または表面撥水処理を施したＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等を用いて形成されている。また、カバー部材１０は、機械的強度を保持するために、例えば０．１〜５ｍｍ程度の厚さ寸法をもって筒状に形成されている。さらに、カバー部材１０の前端側には、内周側に向けて環状に突出し、ハウジング部材９の前端側を閉塞する前閉塞部材１１が設けられている。
ここで、カバー部材１０は、後端側がハウジング部材９の大径な後端９Ｂに取付けられ、前端側が前閉塞部材１１に取付けられている。しかし、カバー部材１０とハウジング部材９とが互いに径方向で対面する部位（カバー部材１０の軸方向中間部位）は、略全面に亘ってハウジング部材９と離間している。この結果、カバー部材１０とハウジング部材９との間には横断面が環状の環状空間１２が形成されている。これにより、環状空間１２は、エアモータ２および高電圧発生器７の外周側を略全面に亘って取囲んでいる。そして、環状空間１２は、カバー部材１０からハウジング部材９に向うリーク電流を防止するために、カバー部材１０とハウジング部材９との間に例えば５ｍｍ以上の間隔寸法をもって形成されている。
１３はシェーピングエアを噴出するシェーピングエアリングで、該シェーピングエアリング１３は、回転霧化頭３の外周側を覆うようにカバー部材１０の先端側（前端側）に前閉塞部材１１を介して設けられている。そして、シェーピングエアリング１３は、カバー部材１０とほぼ同様の材料として、例えばＰＴＦＥ、ＰＯＭまたは表面撥水処理を施したＰＥＴ等を用いて筒状に形成されている。また、シェーピングエアリング１３には複数個のエア吐出孔１３Ａが穿設され、該エア吐出孔１３Ａはハウジング部材９内に設けられたシェーピングエア通路１４に連通している。そして、エア吐出孔１３Ａにはシェーピングエア通路１４を通じてシェーピングエアが供給され、エア吐出孔１３Ａは、該シェーピングエアを回転霧化頭３から噴霧される塗料に向けて噴出する。これにより、シェーピングエアは、回転霧化頭３から噴霧された塗料粒子の噴霧パターンを整形する。
１５はシェーピングエアリング１３の外周側に設けられた高電圧放電電極で、該高電圧放電電極１５は、後述する支持腕部１６、ブレードリング１７等によって構成されている。
１６はシェーピングエアリング１３から径方向外側に向けて延びる支持腕部で、該支持腕部１６は、シェーピングエアリング１３の周囲に等間隔に例えば４本設けられ、ブレードリング１７を支持している。また、支持腕部１６は、導電性材料を用いて形成されると共に、接続線路１６Ａを介してエアモータ２に電気的に接続されている。
１７は支持腕部１６の先端に設けられたブレードリングで、該ブレードリング１７は、例えば金属等の導電性材料を用いて略円筒状に形成されている。また、ブレードリング１７は、前側に位置する円環状のリング部１８と、該リング部１８から後方に向けて突出したエッジ部１９とによって構成されている。そして、ブレードリング１７は、エアモータ２の周囲に位置してシェーピングエアリング１３を取囲んでいる。
ここで、ブレードリング１７は、その内径寸法がシェーピングエアリング１３の外径寸法よりも例えば１５０〜２５０％程度大きな円形に形成されている。そして、ブレードリング１７の周方向の長さ寸法は、例えば３００〜９００ｍｍ程度に設定されている。また、ブレードリング１７は、エアモータ２の回転軸２Ｃと同軸の略同心円状に配置されている。これにより、ブレードリング１７は、その全周に亘ってシェーピングエアリング１３との距離が略一定になっている。
そして、ブレードリング１７は、接続線路１６Ａ、支持腕部１６を介してエアモータ２に接続されている。これにより、ブレードリング１７およびエッジ部１９には高電圧発生器７による高電圧が印加されている。
１８はブレードリング１７の前側に設けられたリング部で、該リング部１８は、支持腕部１６の先端に取付けられて、シェーピングエアリング１３を取囲んでいる。そして、リング部１８は、前側が滑らかな円弧面となり、後側が薄刃状に突出している。
１９はリング部１８の後方に突出して設けられたエッジ部で、該エッジ部１９は、ブレードリング１７のうち厚さ寸法が薄く形成された後端部に配置され、先端が薄刃状に尖っている。そして、エッジ部１９は、ブレードリング１７の全周に亘って電界を高めている。これにより、エッジ部１９は、例えば９０ｋＶの高電圧を印加したときに、２０μＡ〜１００μＡ程度の放電電流が流れて、安定したコロナ放電を生じさせるものである。
第１の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置は上述のような構成を有するもので、次に、該塗装装置を用いた塗装動作について説明する。
噴霧器１は、エアモータ２によって回転霧化頭３を高速回転させ、この状態でフィードチューブ４を通じて回転霧化頭３に塗料を供給する。これにより、噴霧器１は、回転霧化頭３が回転するときの遠心力によって塗料を微粒化し、塗料粒子として噴霧する。また、シェーピングエアリング１３からシェーピングエアが供給され、このシェーピングエアによって塗料粒子からなる噴霧パターンが制御される。
また、回転霧化頭３にはエアモータ２を介して高電圧発生器７による高電圧が印加されている。これにより、回転霧化頭３に供給された塗料は、回転霧化頭３を通じて直接的に高電圧に帯電すると共に、帯電塗料粒子となって回転霧化頭３と被塗物との間に形成された静電界に沿って飛行し、被塗物に塗着する。
然るに、第１の実施の形態では、シェーピングエアリング１３の外周側には高電圧放電電極１５を設ける構成としている。このため、高電圧発生器７からの高電圧は、エアモータ２等を介してブレードリング１７に印加され、エッジ部１９から放電される。
これにより、高電圧放電電極１５は、帯電塗料粒子と同極性にある高電圧が印加されることによって、コロナ放電を生じ、カバー部材１０に対して当該同極性の電荷を積極的に帯電させることができる。また、高電圧放電電極１５は、カバー部材１０の外周側に高電圧の静電界を形成する。このため、高電圧放電電極１５の静電界によって、帯電塗料粒子がカバー部材１０に近付くのを防止できると共に、高電圧に帯電したカバー部材１０によって帯電塗料粒子が付着するのを防止することができる。
一方、被塗物から離れる方向に延びたエッジ部１９によってブレードリング１７の全周に亘ってコロナ放電を発生するから、カバー部材１０の後側まで高電圧の電荷で積極的に帯電させることができる。これにより、カバー部材１０の広い範囲で高電圧電位を保持することができ、帯電塗料粒子が付着するのを防止することができる。
特に、本実施の形態では、ブレードリング１７には薄刃状に尖ったエッジ部１９を形成している。このため、エッジ部１９は、例えば３〜５ｋＶ／ｍ程度の放電開始電界よりも高い電界を形成することができる。この結果、エッジ部１９によって連続的に高い電界を得ることができるから、安定して多量の電荷を得ることができる。
また、エッジ部１９はブレードリング１７の全周に亘って形成したから、ハウジング部材９を取囲む環状のブレードリング１７の全体でコロナ放電を生じさせることができる。これにより、ハウジング部材９の外表面側に位置するカバー部材１０には十分な量の放電イオンを供給することができ、カバー部材１０の高電圧電位を安定して維持することができる。
また、エッジ部１９によるコロナ放電によって、帯電量が減衰した塗料粒子に対して再度帯電させることができる。この結果、再帯電した塗料粒子と高電圧放電電極１５またはカバー部材１０との間で反発力を作用させることができ、カバー部材１０に塗料粒子が付着するのを確実に防止することができる。
さらに、エッジ部１９を用いてカバー部材１０を取囲む環状のブレードリング１７の全体でコロナ放電を生じさせることができるから、例えば環状のコロナリングの表面に針状電極を部分的に配置してコロナ放電させた場合に比べて、ブレードリング１７を小型化することができる。この結果、高電圧放電電極１５と被塗物との間で火花放電を防止するために十分な距離を確保することができるから、狭い空間で塗装を行うときでも、噴霧器１の可動範囲を広げて、操作性を高めることができる。
また、第１の実施の形態では、ハウジング部材９の外表面をカバー部材１０を用いて覆うと共に、ハウジング部材９とカバー部材１０との間には環状空間１２を設ける構成としている。このため、空気に比べて電気抵抗の低いハウジング部材９がカバー部材１０に接触する部位を減らすことができる。これにより、高電圧に帯電したカバー部材１０の外表面の電荷がハウジング部材９を介して漏洩するのを減らすことができるから、カバー部材１０の帯電状態を保持し、帯電塗料粒子の付着を防止することができる。
なお、第１の実施の形態では、シェーピングエアリング１３は、絶縁樹脂材料を用いて形成するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばシェーピングエアリングを導電性金属材料を用いて形成してもよい。この場合、金属材料からなるシェーピングエアリングには、エアモータを介して塗料と同電位の高電圧が印加される。これにより、シェーピングエアリングは反発電極として機能するから、シェーピングエアリングに帯電塗料粒子が付着するのを防止することができる。
次に、図５ないし図１０は第２の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示している。第２の実施の形態の特徴は、ハウジング部材を、前，後方向に延伸して前側に塗料噴霧手段を保持する胴部と、該胴部から分岐したネック部とによって構成し、カバー部材を、ハウジング部材の胴部を覆う胴部側カバーと、前記ハウジング部材のネック部を覆うネック部側カバーとによって構成したことにある。
図において、２１は自動塗装作業を行うためのロボット装置で、該ロボット装置２１は、後述する塗装機３１を用いた塗装作業を実行するものである。そして、ロボット装置２１は、基台２２と、該基台２２上に回転可能かつ揺動可能に設けられ複数の関節をもったロボットアーム２３（アーム）とによって大略構成されている。そして、ロボット装置２１は、塗装機３１を被塗物Ａに対して移動させると共に、アースに接続されている。
３１はロボット装置２１に取付けられたカートリッジ式の塗装機で、該塗装機３１は、後述の噴霧器３２、ハウジング部材３５、カートリッジ４２等によって大略構成されている。
３２はアース電位にある被塗物Ａに向けて塗料を噴霧する塗料噴霧手段としての噴霧器で、該噴霧器３２は、後述するエアモータ３３、回転霧化頭３４等によって構成されている。
３３は導電性金属材料からなるエアモータで、該エアモータ３３は、モータハウジング３３Ａと、該モータハウジング３３Ａ内に静圧エア軸受３３Ｂを介して回転可能に支持された中空の回転軸３３Ｃと、該回転軸３３Ｃの基端側に固定されたエアタービン３３Ｄとによって構成されている。そして、エアモータ３３は、後述のエア通路３９を通じて駆動エアをエアタービン３３Ｄに供給することにより、回転軸３３Ｃと回転霧化頭３４を、例えば３０００〜１０００００ｒｐｍで高速回転させるものである。
３４はエアモータ３３の回転軸３３Ｃ先端側に取付けられた回転霧化頭で、該回転霧化頭３４は、例えば金属材料または導電性の樹脂材料によって形成されている。そして、回転霧化頭３４は、エアモータ３３によって高速回転された状態で後述のフィードチューブ４４を通じて塗料を供給することにより、その塗料を遠心力によって先端側の放出端縁３４Ａから噴霧する。また、回転霧化頭３４にはエアモータ３３等を介して後述の高電圧発生器４５が接続されている。これにより、静電塗装を行う場合に、回転霧化頭３４全体に高電圧を印加することができ、これらの表面を流れる塗料を直接的に高電圧に帯電させることができる。
３５はエアモータ３３等を保持するハウジング部材で、該ハウジング部材３５は、第１の実施の形態によるハウジング部材９と同様に、例えばＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＨＰ−ＰＥ（高圧ポリエチレン）、ＨＰ−ＰＶＣ（高圧塩化ピニル）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ポリメチルペンテン等の絶縁性樹脂材料によって形成されている。
また、ハウジング部材３５は、軸方向（前，後方向）に延伸した円柱状の胴部３６と、該胴部３６の軸方向の途中位置から外周側に向けて斜めに分岐したネック部３７とによって構成されている。
そして、胴部３６の前側には、エアモータ３３を収容するエアモータ収容穴３６Ａが形成されると共に、胴部３６の後側には、後述するカートリッジ４２のボンベ４３を取付けるためのボンベ取付部３６Ｂが形成されている。また、胴部３６内には、エアモータ収容穴３６Ａとボンベ取付部３６Ｂの中心位置を通るフィードチューブ挿通孔３６Ｃが軸方向に延びて形成されている。
一方、ネック部３７内には、後述の高電圧発生器４５を収容する高電圧発生器収容穴３７Ａが形成されている。そして、ネック部３７の先端は、絶縁性樹脂材料からなる筒状のコネクタ部材３８を用いてロボット装置２１のロボットアーム２３の先端に取付けられている。さらに、ハウジング部材３５内には、エアモータ３３に駆動エアを供給するエア通路３９が形成されると共に、後述するカートリッジ４２に塗料流量制御用の押出し液体を供給する押出し液体通路４０が形成されている。
４１は回転霧化頭３４を囲繞するようにハウジング部材３５の胴部３６の前端側に設けられたシェーピングエアリングで、該シェーピングエアリング４１は、例えば導電性金属材料を用いて形成され、エアモータ３３に電気的に接続されている。また、シェーピングエアリング４１には複数個のエア吐出孔４１Ａが穿設され、該エア吐出孔４１Ａは回転霧化頭３４から噴霧される塗料に向けてシェーピングエアを噴出する。
４２は塗料を回転霧化頭３４に向けて供給する塗装用のカートリッジで、該カートリッジ４２は、軸方向（前，後方向）に延びる円筒体（シリンダ）として形成されたボンベ４３と、該ボンベ４３から軸方向に延びるフィードチューブ４４と、前記ボンベ４３内を塗料収容室と押出し液体収容室とに画成するピストン（いずれも図示せず）等とにより大略構成されている。
また、カートリッジ４２は、フィードチューブ４４をフィードチューブ挿通孔３６Ｃに挿通した状態でハウジング部材３５のボンベ取付部３６Ｂに取付けられる。そして、塗装時には、ハウジング部材３５の押出し液体通路４０を通じて押出し液体収容室に押出し液体を供給することによってピストンを摺動変位させ、ボンベ４３内の塗料を、フィードチューブ４４を通じて回転霧化頭３４に向けて吐出する。また、塗料の充填時には、カートリッジ４２をボンベ取付部３６Ｂから取外して塗料充填装置（図示せず）に取付け、フィードチューブ４４を通じてボンベ４３の塗料収容室内に塗料を充填する。
４５はハウジング部材３５のネック部３７に内蔵された高電圧印加手段としての高電圧発生器で、該高電圧発生器４５は、入力側がロボット装置２１を介して外部の高電圧制御装置４６に接続され、出力側がエアモータ３３に接続されている。そして、高電圧発生器４５は、例えば複数のコンデンサ、ダイオード（いずれも図示せず）からなる多段式整流回路（所謂、コッククロフト回路）によって構成されている。
また、高電圧発生器４５は、高電圧制御装置４６から供給される直流の電源電圧を昇圧して、例えば−３０〜−１５０ｋＶの高電圧を発生する。このとき、高電圧発生器４５は、高電圧制御装置４６による電源電圧に応じて発生する高電圧が設定されるから、高電圧制御装置４６によって出力電圧（高電圧）が制御されている。そして、高電圧発生器４５は、高電圧ケーブル４５Ａを介してエアモータ３３および回転霧化頭３４を通じて塗料を直接的に高電圧に帯電させている。
４７はハウジング部材３５の外表面を覆って設けられたカバー部材で、該カバー部材４７は、高絶縁性、非吸水性をもつフッ素系の絶縁樹脂として、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（エチレンとテトラフルオロエチレンの共重合体）等からなるフッ素系樹脂フィルム部材を用いて形成されている。また、カバー部材４７は、胴部３６の外表面３６Ｄを取囲む胴部側カバー４８と、ネック部３７の外表面３７Ｂを取囲むネック部側カバー４９とによって構成されている。そして、各カバー４８，４９は、例えば０．１〜５ｍｍ程度の厚さ寸法をもった樹脂フィルム部材を丸めることによってそれぞれ筒状に形成されている。
ここで、胴部側カバー４８は、胴部３６の周囲から後方に向けて延伸している。これにより、胴部側カバー４８は、胴部３６の外表面３６Ｄを覆うと共に、カートリッジ４２のボンベ４３の外表面も覆っている。また、胴部側カバー４８は、胴部３６の前，後方向の両端側に設けられた円環状の鍔部５０に取付けられている。一方、ネック部側カバー４９は、ネック部３７の長さ方向の途中位置に設けられた円環状の鍔部５１とネック部３７の先端位置に設けられたコネクタ部材３８に取付けられている。
そして、胴部側カバー４８のうち胴部３６の外表面３６Ｄと互いに対面する部位は、鍔部５０と接触する僅かな部位を除いて略全面に亘って胴部３６と離間している。また、カバー部材４７のネック部側カバー４９のうちネック部３７の外表面３７Ｂと互いに対面する部位は、鍔部５１、コネクタ部材３８と接触する僅かな部位を除いて略全面に亘ってネック部３７と離間している。
これにより、胴部３６と胴部側カバー４８との間には、横断面が環状の環状空間５２が形成されると共に、ネック部３７とネック部側カバー４９との間にも、横断面が環状の環状空間５２が形成されている。このため、カバー部材４７とハウジング部材３５との間には、略全面に亘って環状空間５２が形成されている。この結果、環状空間５２は、エアモータ３３および高電圧発生器４５の外周側を略全面に亘って取囲んでいる。そして、環状空間５２は、カバー部材４７からハウジング部材３５に向うリーク電流を防止するために、カバー部材４７とハウジング部材３５との間に例えば５ｍｍ以上の間隔寸法をもって形成されている。
５３はシェーピングエアリング４１の外周側に設けられた高電圧放電電極で、該高電圧放電電極５３は、後述する支持腕部５４、ブレードリング５５、エッジ部５６，５７，５８によって構成されている。
５４はシェーピングエアリング４１の周囲に放射状に設けられた支持腕部で、該支持腕部５４は、ハウジング部材３５側から胴部側カバー４８の外周側に向けて径方向に沿って延伸している。そして、支持腕部５４は、シェーピングエアリング４１の周囲に等間隔に例えば３本設けられ、ブレードリング５５を支持している。
５５は支持腕部５４の先端に設けられたブレードリングで、該ブレードリング５５は、例えば金属等の導電性材料を用いて略円筒状に形成されている。また、ブレードリング５５は、前，後両方向にそれぞれ突出した前側突出部５５Ａと後側突出部５５Ｂとを有すると共に、外径方向に突出した円環状の鍔部５５Ｃを備えている。さらに、ブレードリング５５は、エアモータ３３の周囲に位置して胴部側カバー４８の前側を取り囲んでいる。
ここで、ブレードリング５５は、その外径寸法が胴部側カバー４８の外径寸法よりも例えば１５０〜２５０％程度大きな円形に形成されている。そして、ブレードリング５５の周方向の長さ寸法は、例えば３００〜９００ｍｍ程度に設定されている。また、ブレードリング５５は、エアモータ３３の回転軸３３Ｃと同軸の略同心円状に配置されている。これにより、ブレードリング５５は、その全周に亘って胴部側カバー４８との距離が略一定になっている。
そして、ブレードリング５５は、支持腕部５４、シェーピングエアリング４１を介してエアモータ３３に接続されている。これにより、ブレードリング５５には高電圧発生器４５による高電圧が印加されている。
５６，５７，５８はブレードリング５５の前側突出部５５Ａ、後側突出部５５Ｂおよび鍔部５５Ｃの先端にそれぞれ設けられたエッジ部である。ここで、前側エッジ部５６は、前側突出部５５Ａの厚さ寸法を前方に向けて漸次薄くすることによって、薄刃状に尖って形成されている。また、後側エッジ部５７は、後側突出部５５Ｂの厚さ寸法を後方に向けて漸次薄くすることによって、薄刃状に尖って形成されている。さらに、鍔状エッジ部５８は、鍔部５５Ｃの厚さ寸法を外径方向に向けて漸次薄くすることによって、薄刃状に尖って形成されている。
そして、エッジ部５６，５７，５８は、ブレードリング５５の全周に亘って電界を高めている。これにより、エッジ部５６，５７，５８は、例えば９０ｋＶの高電圧を印加したときに、２０μＡ〜１００μＡ程度の放電電流が流れて、安定したコロナ放電を生じさせるものである。
第２の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置は上述のような構成を有するもので、次に、塗装装置としての作動について説明する。
コンベア装置等を用いて被塗物Ａがロボット装置２１の近傍に配置されると、ロボット装置２１は、予め記憶されたティーチング動作に基いてプレイバック動作し、被塗物Ａの近くに塗装機３１を移動させる。
このとき、塗装機３１は、エアモータ３３によって回転霧化頭３４を高速回転させ、この状態でボンベ４３内の塗料をフィードチューブ４４を通じて回転霧化頭３４に向けて供給する。これにより、塗装機３１は、回転霧化頭３４が回転するときの遠心力によって塗料を微粒化し、塗料粒子として噴霧する。また、シェーピングエアリング４１からシェーピングエアが供給され、このシェーピングエアによって塗料粒子からなる噴霧パターンが制御される。
また、回転霧化頭３４にはエアモータ３３を介して高電圧発生器４５による高電圧が印加されている。これにより、回転霧化頭３４に供給された塗料は、回転霧化頭３４を通じて直接的に高電圧に帯電すると共に、帯電塗料粒子となって回転霧化頭３４と被塗物Ａとの間に形成された静電界に沿って飛行し、アース電位となった被塗物Ａに塗着する。
かくして、第２の実施の形態では、胴部側カバー４８の外周側には高電圧放電電極５３を設ける構成としたから、高電圧発生器４５からの高電圧は、エアモータ３３、シェーピングエアリング４１等を介してブレードリング５５に印加され、前側エッジ部５６、後側エッジ部５７、鍔状エッジ部５８から放電される。このため、高電圧放電電極５３を用いて帯電塗料粒子と同極性のイオンを放電し、カバー部材４７に対して積極的に当該同極性の電荷を帯電させることができる。
また、ブレードリング５５によってカバー部材４７の外周側に高電圧の静電界を形成することができる。このため、ブレードリング５５の静電界によって帯電塗料粒子がカバー部材４７に近付くのを防止できると共に、高電圧に帯電したカバー部材４７によって帯電塗料粒子が付着するのを防止することができる。
さらに、ブレードリング５５は胴部側カバー４８を取囲むから、高電圧放電電極５３を省いた場合に比べて、ブレードリング５５の全周からの高電圧の放電によってカバー部材４７を広い範囲で高電圧の電荷で帯電させることができる。これにより、カバー部材４７の広い範囲で帯電塗料粒子が付着するのを防止することができる。
ここで、仮にエッジ部を持っていない放電用のリングを用いる場合には、該リングのうち接地間距離が最も短い部分で常に放電が強く起きる。この場合、この強い放電による電子雲の影響で、他の部分は弱い放電となる可能性がある。
これに対し、第２の実施の形態では、ブレードリング５５は薄刃状に尖ったエッジ部５６〜５８を一体的に形成している。このため、エッジ部５６〜５８では、例えば３〜５ｋＶ／ｍ程度の放電開始電界よりも極めて高い電界を確保することができる。これにより、ブレードリング５５の一部分が被塗物（接地物）に接近する場合でも、部分的な強い放電を抑制し、エッジ部５６〜５８によってブレードリング５５の全周に亘って安定した放電を行うことができる。
また、エッジ部５６〜５８はブレードリング５５の全周に亘って形成したから、カバー部材４７を取囲む環状のブレードリング５５の全体でコロナ放電を生じさせることができる。これにより、カバー部材４７には十分な量の放電イオンを供給することができ、カバー部材４７の高電圧電位を安定して維持することができる。
また、エッジ部５６〜５８によるコロナ放電によって、帯電量が減衰した塗料粒子に対して再度帯電させることができる。この結果、再帯電した塗料粒子とブレードリング５５またはカバー部材４７との間で反発力を作用させることができ、カバー部材４７に塗料粒子が付着するのを確実に防止することができる。
さらに、エッジ部５６〜５８を用いてカバー部材４７を取囲む環状のブレードリング５５の全体でコロナ放電を生じさせることができるから、ブレードリング５５のうち部分的にコロナ放電させた場合に比べて、ブレードリング５５を小型化することができる。この結果、ブレードリング５５と被塗物Ａとの間で火花放電を防止するために十分な距離を確保することができるから、狭い空間で塗装を行うときでも、噴霧器３２の可動範囲を広げて、操作性を高めることができる。
また、ブレードリング５５には前，後方向の突出部５５Ａ，５５Ｂに加えて径方向外側に延びる鍔部５５Ｃを設け、これらの突出部５５Ａ，５５Ｂおよび鍔部５５Ｃに薄刃状のエッジ部５６，５７，５８をそれぞれ形成している。このため、ブレードリング５５の前，後方向の突出部５５Ａ，５５Ｂに設けたエッジ部５６，５７に加えて、鍔部５５Ｃのエッジ部５８にも電界を集中させてコロナ放電を発生させることができる。これにより、カバー部材４７に十分な量の放電イオンを供給できると共に、塗料粒子の再帯電を促進することができる。
さらに、第２の実施の形態では、ハウジング部材３５をカバー部材４７を用いて覆うと共に、ハウジング部材３５とカバー部材４７との間には環状空間５２を設ける構成としている。従って、環状空間５２によってハウジング部材３５がカバー部材４７に接触する部位を減らすことができる。このため、高電圧に帯電したカバー部材４７の外表面の電荷がハウジング部材３５を介して漏洩するのを減らすことができるから、カバー部材４７の帯電状態を保持し、帯電塗料粒子の付着を防止することができる。
次に、図１１ないし図１３は第３の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示し、第３の実施の形態の特徴は、ブレードリングのエッジ部には、ブレードリングの全周のうち複数箇所に切欠きを設けたことにある。なお、第３の実施の形態では第２の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
６１はシェーピングエアリング４１の外周側に設けられた高電圧放電電極で、該高電圧放電電極６１は、後述する支持腕部６２、ブレードリング６３、エッジ部６４〜６６、切欠き６７〜６９等によって構成されている。
６２はシェーピングエアリング４１の周囲に放射状に設けられた支持腕部で、該支持腕部６２は、ハウジング部材３５側から胴部側カバー４８の外周側に向けて径方向に沿って延伸している。そして、支持腕部６２は、シェーピングエアリング４１の周囲に等間隔に例えば３本設けられ、ブレードリング６３を支持している。
６３は支持腕部６２の先端に設けられたブレードリングで、該ブレードリング６３は、第２の実施の形態によるブレードリング５５とほぼ同様に、例えば金属等の導電性材料を用いて略円筒状に形成されている。また、ブレードリング６３は、前，後両方向にそれぞれ突出した前側突出部６３Ａと後側突出部６３Ｂとを有すると共に、径方向外側に突出した円環状の鍔部６３Ｃを備えている。さらに、ブレードリング６３は、胴部側カバー４８の前側を取囲んでいる。そして、ブレードリング６３は、支持腕部５４、シェーピングエアリング４１等を介して高電圧発生器４５に接続されている。これにより、ブレードリング６３には高電圧発生器４５による高電圧が印加されている。
６４，６５，６６はブレードリング６３の前側突出部６３Ａ、後側突出部６３Ｂおよび鍔部６３Ｃの先端にそれぞれ設けられたエッジ部である。
ここで、前側エッジ部６４は、前側突出部６３Ａの厚さ寸法を前方に向けて漸次薄くすることによって、薄刃状に尖って形成されている。しかも、前側エッジ部６４は、隣合う切欠き６７を挟んで、複数個（第３の実施の形態の場合は１０個）形成されている。
また、後側エッジ部６５は、後側突出部６３Ｂの厚さ寸法を後方に向けて漸次薄くすることによって、薄刃状に尖って１０個形成されている。さらに、鍔状エッジ部６６は、鍔部６３Ｃの厚さ寸法を外径方向に向けて漸次薄くすることによって、薄刃状に尖って１０個形成されている。
そして、エッジ部６４，６５，６６は、ブレードリング６３の全周に亘って電界を高めている。これにより、エッジ部６４，６５，６６は、例えば９０ｋＶの高電圧を印加したときに、２０μＡ〜１００μＡ程度の放電電流が流れて、安定したコロナ放電を生じさせるものである。
６７，６８，６９はエッジ部６４，６５，６６のうちブレードリング６３の周方向に沿って複数箇所に設けられた切欠きで、該切欠き６７〜６９は、例えばブレードリング６３の周方向に対して等間隔に１０個設けられている。
このとき、各切欠き６７は、円弧形状をなしてエッジ部６４の周方向に沿って延びている。しかも、切欠き６７は、隣合う２つのエッジ部６４に挟まれて複数個（第３の実施の形態の場合は１０個）形成されている。これにより、切欠き６７は、エッジ部６４のうちその周方向の両側の端部６４Ａにさらに電界を集中し、放電を促進させるものである。
同様に、切欠き６８も、隣合う２つのエッジ部６５に挟まれて１０個形成され、その周方向の両側の端部６５Ａにさらに電界を集中させている。さらに、切欠き６９も、隣合う２つのエッジ部６６に挟まれて１０個形成され、その周方向の両側の端部６６Ａにさらに電界を集中させている。
また、切欠きの周方向の長さ寸法Ｌが短い場合には、放電によるイオン雲が擬似電極として作用するから、電界緩和作用が発生し、放電が逆に抑制されることになる。このため、本実施の形態では、切欠き６７〜６９は、コロナ雲の間隔に比べて十分に大きな値として例えば２０ｍｍ以上の長さ寸法Ｌを有している。
かくして、第３の実施の形態でも第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、第３の実施の形態では、エッジ部６４〜６６には周方向の複数箇所に切欠き６７〜６９を設けたから、切欠き６７〜６９の周方向両側に位置する端部６４Ａ〜６６Ａで電界集中をさらに高めることができる。これにより、端部６４Ａ〜６６Ａで放電を起こし易くすることができ、エッジ部６４〜６６のコロナ放電を促進することができる。
次に、図１４ないし図１７は第４の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示している。第４の実施の形態の特徴は、ハウジング部材に接近、離間を交互に繰返すようにワイヤを複数箇所で屈曲させた星型リングを使用したことにある。なお、第４の実施の形態では第２の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
７１はシェーピングエアリング４１の外周側に設けられた高電圧放電電極で、該高電圧放電電極７１は、後述する支持腕部７２、星型リング７３等によって構成されている。
７２はシェーピングエアリング４１の周囲に放射状に設けられた支持腕部で、該支持腕部７２は、ハウジング部材３５側から胴部側カバー４８の外周側に向けて径方向に沿って延伸している。そして、支持腕部７２は、シェーピングエアリング４１の周囲に等間隔に例えば３本設けられ、星型リング７３を支持している。
７３は支持腕部７２の先端に設けられた星型リングで、該星型リング７３は、例えば金属等の導電性材料のワイヤを用いて星形状に形成されている。このとき、星型リング７３は、例えば作業者等に接触したときに変形可能とし、かつ形状が復元可能となるように、例えばばね鋼からなるワイヤを用いて形成するのが好ましい。また、星型リング７３に用いるワイヤの直径は、放電開始電界が得られ、かつ形状維持ができるように、例えば０．３〜５ｍｍ程度の値に設定されている。
そして、星型リング７３は、カバー部材４７に接近、離間を交互に繰返すようにワイヤを複数箇所で屈曲させると共に、該ワイヤを用いてリング状に形成されている。これにより、星型リング７３には、カバー部材４７に接近した第１の屈曲部７３Ａとカバー部材４７から離間した第２の屈曲部７３Ｂとが形成されている。また、屈曲部７３Ａ，７３Ｂは、周方向に向けて等間隔に例えば１５個配置されている。
このとき、互いに隣合う第１の屈曲部７３Ａは、コロナ雲の間隔に比べて十分に大きな値として例えば２０ｍｍ以上の間隔寸法Ｌだけ離れている。同様に、互いに隣合う第２の屈曲部７３Ｂも、例えば２０ｍｍ以上の間隔寸法だけ離れている。これにより、屈曲部７３Ａ，７３Ｂには、さらに電界を集中している。
ここで、星型リング７３のワイヤの直径と放電開始電界との関係について検討する。
まず、図１７に示すように、ワイヤを無限長の円柱と仮定し、半径ｒの円柱を空間絶縁距離ｄだけアース電位の平板（被塗物Ａ）と離間した位置に配置する。このとき、円柱（ワイヤ）の周囲に生じる電界Ｅは、以下の（１）式に示す電界集中係数ηを平均電界Ｅ０に乗じた値（Ｅ＝η×Ｅ０）となる。
ここで、星型リング７３に印加する電圧を６０ｋＶとし、星型リング７３と被塗物Ａとの距離ｄを３００ｍｍとする。このとき、星型リング７３と被塗物Ａとの間の平均電界Ｅ０は０．２ｋＶ／ｍｍとなる。一方、標準大気中でコロナ放電が開始する放電開始電界は、３ｋＶ／ｍｍ程度である。そこで、被塗物Ａとの距離ｄや星型リング７３に印加する電圧等が変動したときでも、安定してコロナ放電を継続する余裕を持たせるために、星型リング７３の周囲の電界は、例えば放電開始電界の約３倍以上の値（９ｋＶ／ｍｍ以上）に設定するのが好ましい。
そこで、星型リング７３の周囲の電界を放電開始電界の約３倍の値にするためには、電界集中係数ηを４５以上に設定する必要がある。このとき、（１）式のワイヤの半径ｒは１．０５ｍｍ以下に設定する必要があるから、ワイヤの直径は２．１ｍｍ以下に設定する必要がある。
なお、星型リング７３に用いるワイヤの直径は、小さい方が電界を高めることができるものの、機械的な強度は低下する。また、星型リング７３に印加する高電圧の値が高くなれば、ワイヤの直径を大きくしても、星型リング７３の周囲の電界を放電開始電界の約３倍の値にすることができる。以上の点を考慮して、本実施の形態では、星型リング７３に用いるワイヤの直径は、０．３〜５ｍｍ程度の値に設定している。
かくして、第４の実施の形態でも第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、第４の実施の形態では、カバー部材４７に接近、離間を交互に繰返して複数箇所で屈曲した星型リング７３を形成したから、星型リング７３の屈曲部７３Ａ，７３Ｂで電界集中をさらに高めることができる。これにより、星型リング７３の屈曲部７３Ａ，７３Ｂで放電を起こし易くすることができ、屈曲部７３Ａ，７３Ｂのコロナ放電を促進することができる。
また、星型リング７３には直径が０．３ｍｍ以上で５ｍｍ以下のワイヤを使用したから、星型リング７３の全体の電界を放電開始電界以上の値に高めることができ、星型リング７３の全体を高電界部とすることができる。このため、星型リング７３の全体でコロナ放電を生じさせることができ、カバー部材４７に十分な量の放電イオンを供給できると共に、塗料粒子の再帯電を行うことができる。
次に、図１８ないし図２０は第５の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置を示している。第５の実施の形態の特徴は、ハウジング部材を取囲む周方向に向けてワイヤを旋回された螺旋リングを使用したことにある。なお、第５の実施の形態では第２の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
８１はシェーピングエアリング４１の外周側に設けられた高電圧放電電極で、該高電圧放電電極８１は、後述する支持腕部８２、螺旋リング８３等によって構成されている。
８２はシェーピングエアリング４１の周囲に放射状に設けられた支持腕部で、該支持腕部８２は、ハウジング部材３５側から胴部側カバー４８の外周側に向けて径方向に沿って延伸している。そして、支持腕部８２は、シェーピングエアリング４１の周囲に等間隔に例えば３本設けられ、螺旋リング８３を支持している。
８３は支持腕部８２の先端に設けられた螺旋リングで、該螺旋リング８３は、例えば金属等の導電性材料のワイヤを螺旋状（コイル状）に例えば１８回巻回すると共に、該ワイヤを用いてリング状に形成されている。また、螺旋リング８３に用いるワイヤの直径は、第４の実施の形態による星型リング７３とほぼ同様に、放電開始電界が得られ、かつ形状維持ができるように、例えば０．３〜５ｍｍ程度の値に設定されている。そして、互いに隣合う螺旋リング８３の各ターン間のピッチ（間隔寸法Ｌ）は、コロナ雲の間隔に比べて十分に大きな値として例えば２０ｍｍ以上の間隔寸法だけ離れている。
かくして、第５の実施の形態でも第２，第４の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、第５の実施の形態では、胴部側カバー４８を取囲む周方向に向けてワイヤを旋回させた螺旋リング８３を使用している。このため、高電圧放電電極８１の外形を小さくしつつ、螺旋リング８３のワイヤの全長を延ばすことができる。これにより、全長の長いワイヤ全体でコロナ放電を生じさせることができるから、高電圧放電電極８１を小型化しつつ放電イオンの量を増加させることができる。
なお、第２〜第５の実施の形態では、導電性のシェーピングエアリング４１を用いる構成としたが、第１の実施の形態と同様に、絶縁性のシェーピングエアリングを取付ける構成としてもよい。
また、第２〜第５の実施の形態では、ハウジング部材３５を胴部３６とネック部３７とによって構成し、該ハウジング部材３５を備えた回転霧化頭型塗装装置に高電圧放電電極５３，６１，７１，８１を適用する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、第１の実施の形態のように、ネック部を省いたハウジング部材９を備えた回転霧化頭型塗装装置に対して、第２〜第５の実施の形態による高電圧放電電極５３，６１，７１，８１を適用する構成としてもよい。また、第２の実施の形態による回転霧化頭型塗装装置に対して、第１の実施の形態による高電圧放電電極１５を適用する構成としてもよい。
また、第２，第３の実施の形態では、高電圧放電電極５３，６１のブレードリング５５，６３の外周側には鍔部５５Ｃ，６３Ｃを設ける構成としたが、鍔部５５Ｃ，６３Ｃを省く構成としてもよい。また、第２，第３の実施の形態で、ブレードリング５５，６３の前側突出部５５Ａ，６３Ａ、後側突出部５５Ｂ，６３Ｂの両方を省く構成としてもよく、いずれか一方のみ省く構成としてもよい。
さらに、前記各実施の形態では、ハウジング部材９，３５の周囲にはカバー部材１０，４７を設ける構成としたが、カバー部材１０，４７を省く構成としてもよい。この場合、カバー部材１０，４７を帯電させる代りに、高電圧放電電極１５，５３，６１，７１，８１のコロナ放電によって、ハウジング部材９，３５の外表面を帯電させるものである。
また、前記各実施の形態では静電塗装装置として回転霧化頭３，３４を用いて塗料を噴霧する回転霧化頭型塗装装置（回転霧化式静電塗装装置）に適用する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば空気霧化式静電塗装装置、液圧霧化式静電塗装装置等の回転霧化以外の霧化方式を用いた静電塗装装置に適用してもよい。

Claims (5)

1. 供給された塗料を被塗物に噴霧する塗料噴霧手段と、絶縁材料によって形成され前側に該塗料噴霧手段を保持するハウジング部材と、前記塗料噴霧手段から噴霧された塗料粒子を高電圧に帯電させ帯電塗料粒子を被塗物に塗着させる高電圧印加手段と、前記ハウジング部材を取囲む環状体として形成され該高電圧印加手段から高電圧が印加されることによりコロナ放電を発生するコロナリングとからなる静電塗装装置において、
   前記コロナリングは、前記ハウジング部材の前，後方向および内径，外径方向のうち少なくともいずれか一方向に延び、その先端が全周に亘って薄刃状に尖ったエッジ部となったブレードリングからなり、
   該ブレードリングのエッジ部の全体で高電圧の放電を継続的に行う構成としたことを特徴とする静電塗装装置。
2. 前記ブレードリングのエッジ部には、前記ブレードリングの全周のうち複数箇所に切欠きを設けてなる請求項１に記載の静電塗装装置。
3. 供給された塗料を被塗物に噴霧する塗料噴霧手段と、絶縁材料によって形成され前側に該塗料噴霧手段を保持するハウジング部材と、前記塗料噴霧手段から噴霧された塗料粒子を高電圧に帯電させ帯電塗料粒子を被塗物に塗着させる高電圧印加手段と、前記ハウジング部材を取囲む環状体として形成され該高電圧印加手段から高電圧が印加されることによりコロナ放電を発生するコロナリングとからなる静電塗装装置において、
   前記コロナリングは、前記ハウジング部材に接近、離間を交互に繰返すように複数箇所で屈曲してなるワイヤをリング状に形成した星型リングからなり、
   該星型リングの全体で高電圧の放電を継続的に行う構成としたことを特徴とする静電塗装装置。
4. 供給された塗料を被塗物に噴霧する塗料噴霧手段と、絶縁材料によって形成され前側に該塗料噴霧手段を保持するハウジング部材と、前記塗料噴霧手段から噴霧された塗料粒子を高電圧に帯電させ帯電塗料粒子を被塗物に塗着させる高電圧印加手段と、前記ハウジング部材を取囲む環状体として形成され該高電圧印加手段から高電圧が印加されることによりコロナ放電を発生するコロナリングとからなる静電塗装装置において、
   前記コロナリングは、螺旋状に巻回してなるワイヤをリング状に形成した螺旋リングからなり、
   該螺旋リングの全体で高電圧の放電を継続的に行う構成としたことを特徴とする静電塗装装置。
5. 前記ワイヤは、その直径が０．３ｍｍ以上で５ｍｍ以下の値に設定してなる請求項３または４に記載の静電塗装装置。