筒体の塗装方法
【課題】長手方向で断面形状が変化する筒体の内表面及び外表面に一定膜厚の塗装膜を精度良く塗布する。
【解決手段】筒体１の軸線を中心に回転させる回転駆動手段３と、移動手段１２により筒体１の軸線と平行且つ筒体１の内表面１ａと間隔を隔てて移動し円錐状に塗料を噴射するスプレーガン５と、噴射圧を調整してスポット径ｄを調整する圧力調節手段１０とを設け、スプレーガン５と筒体１の長手方向表面との相対距離Ｌを予め計測しておき、スポット径ｄが相対距離Ｌに応じて一定に保持されるよう噴射圧を調整して筒体１の回転とスプレーガン５の移動とを行い、同時に、相対距離Ｌの減少時にはスプレーガン５の移動速度の増加と筒体１の回転速度の減少の少なくとも一方を行い、相対距離Ｌの増加時にはスプレーガン５の移動速度の減少と筒体１の回転速度の増加の少なくとも一方を行って、筒体表面に一定の塗布パターン幅で且つ一定のパターン間隔による一定膜厚の塗装膜を形成する。
【解決手段】筒体１の軸線を中心に回転させる回転駆動手段３と、移動手段１２により筒体１の軸線と平行且つ筒体１の内表面１ａと間隔を隔てて移動し円錐状に塗料を噴射するスプレーガン５と、噴射圧を調整してスポット径ｄを調整する圧力調節手段１０とを設け、スプレーガン５と筒体１の長手方向表面との相対距離Ｌを予め計測しておき、スポット径ｄが相対距離Ｌに応じて一定に保持されるよう噴射圧を調整して筒体１の回転とスプレーガン５の移動とを行い、同時に、相対距離Ｌの減少時にはスプレーガン５の移動速度の増加と筒体１の回転速度の減少の少なくとも一方を行い、相対距離Ｌの増加時にはスプレーガン５の移動速度の減少と筒体１の回転速度の増加の少なくとも一方を行って、筒体表面に一定の塗布パターン幅で且つ一定のパターン間隔による一定膜厚の塗装膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒体、特にシャフトのように長さが長く更に長手方向で部分的に断面形状が変化するような筒体の内表面及び外表面に一定膜厚の塗装膜を形成するようにした筒体の塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばシャフトには、図１３に一例を示すように例えば直径が１５０ｍｍ前後で長さが３０００ｍｍ前後のような細長い筒体１によって構成されたものがあり、このようなシャフトは、断面形状が長手方向において均一ではなく、内表面及び外表面の夫々に部分的な凹凸部Ａが形成されているものがある。そして、このようなシャフトにおいて、内表面と外表面に５０〜６０μｍの薄い膜厚の塗装膜を形成することが実施されており、この塗装膜は塗布後に焼き付け処理を行って筒体と一体化しているがこの焼き付け処理の安定性を保持するために前記塗装膜の膜厚の誤差を３０μｍ程度内に収めるという厳しい要求がある。
【０００３】
従来、このようなシャフトの内表面を塗装する際は、長尺のアームの先端に周方向全周へ向けて塗料を噴射するようにしたスプレーガンを取り付けたスプレー装置を用意し、作業員がアームを把持してスプレーガンを筒体内に挿入することにより塗布していた。又、筒体の外表面を塗装する際は、作業員がスプレーガンを手で把持して塗布していた。
【０００４】
前記したように５０〜６０μｍの薄い膜厚を均一に塗布するために、従来は１０μｍ以下程度の極めて薄い塗装膜を６〜７回重ねて塗布するようにしているが、従来は前記したように作業員が手作業で行っているために、５０〜６０μｍのような薄い塗装膜を均一に塗布することは難しく、塗装には熟練を要していた。特にシャフトの内表面を塗布する際は目視によって確認することができないために熟練した作業員によっても均一な塗装を行うことは非常に困難であり、しかも塗装作業に長時間を要するという問題を有していた。
【０００５】
一方、電子写真用感光ドラムのような筒体を回転させ、ノズルヘッドを回転軸と平行に移動させて筒体の外表面に連続した塗布膜を形成するものがある（特許文献１参照）。
【０００６】
又、塗布剤を略一定の吐出流量で塗布ガンから噴出させ、その時の塗布剤の塗布パターン幅を検知するパターン幅検知工程と、検知された塗布パターン幅を目標パターン幅と比較し、両パターン幅の偏差に基づき、両パターン幅を一致させるための塗布ガンとワークとの距離を設定する距離設定工程とを備えることにより、塗布材の温度変化や粘性変化等によらずに、所定の目標パターン幅で塗布ガンから噴出させつつ塗布材を均一にワークに塗布するようにしたものがある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０４−０７４５７０号公報
【特許文献２】特開平０９−０２９１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１は、電子写真用感光ドラムのような均一外径の筒体に適用するものであって、前記したシャフトのように断面形状が長手方向で部分的に変化する筒体の表面に適用した場合には、形状が変化する表面に塗装膜を一定膜厚で精度良く形成することはできず、又、特許文献２は、塗布パターン幅を目標パターン幅に一致させることはできても、単に目標パターン幅で塗装を行うのみでは、前記したシャフトのように断面形状が長手方向で部分的に変化する筒体の表面に適用した場合には、形状が変化する表面に塗装膜を一定膜厚で精度良く形成することはできないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、特にシャフトのように長手方向で部分的に断面形状が変化するような筒体の内表面及び外表面に一定膜厚の塗装膜を精度良く塗布できるようにした筒体の塗装方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、筒体の表面に一定膜厚の塗装膜を形成する筒体の塗装方法であって、
筒体の軸線を中心に回転駆動可能に支持する回転駆動手段と、移動手段により前記筒体の軸線と平行且つ筒体の表面と間隔を隔てて移動し筒体の表面に錐状に塗料を噴射するスプレーガンと、該スプレーガンからの塗料の噴射量及び空気の噴射圧を調整して筒体表面に塗布されるスポット径及び塗布量を調整するようにした圧力調節手段とを設け、
スプレーガンと筒体の長手方向表面との相対距離を予め求めておき、
筒体表面に塗布されるスポット径が前記相対距離に応じて一定に保持されるよう噴射圧を調整して筒体の回転とスプレーガンの移動とを行うことにより螺旋状の塗布パターンを形成し、同時に、前記相対距離の減少時にはスプレーガンの移動速度の増加と筒体の回転速度の減少の少なくとも一方を行い、又、前記相対距離の増加時にはスプレーガンの移動速度の減少と筒体の回転速度の増加の少なくとも一方を行うことにより、
筒体表面に一定の塗布パターン幅で且つ一定のパターン間隔による一定膜厚の塗装膜を形成することを特徴とする筒体の塗装方法、に係るものである。
【００１０】
上記筒体の塗装方法において、前記スプレーガンの移動速度をＶｓ、筒体の回転速度をωとしたとき、
【数１】
【数２】
Ｖｐ：スポットが筒体表面を移動する速度
ｄ：スポット径
ａ：塗布パターンの重なり幅
であることは好ましい。
【００１１】
又、前記筒体の塗装方法において、筒体の内表面を塗装することができる。
【００１２】
又、前記筒体の塗装方法において、筒体の外表面を塗装することができる。
【００１３】
又、前記筒体の塗装方法において、螺旋状に塗布した塗装膜上に更に塗装膜を形成する際は、前回の塗布パターンに対して位相をずらした塗布パターンで塗布することが好ましい。
【００１４】
又、前記筒体の塗装方法において、筒体の表面に筒体の長手方向中間位置まで塗装膜を形成して塗布を停止した後、筒体を長手方向に反転し、残りの表面に前記停止位置である繋ぎ部まで塗装膜を形成することができる。
【００１５】
又、前記筒体の塗装方法において、繋ぎ部を有して形成された塗装膜上に更に塗装膜を形成する際は、前回の繋ぎ部とは異なる位置まで塗装膜を形成して塗布を停止した後、筒体を長手方向に反転し、残りの表面に今回の停止位置である繋ぎ部まで塗装膜を形成し、塗装膜の繋ぎ部が前回と今回とで重ならないようにすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の筒体の塗装方法によれば、スプレーガンと筒体表面との相対距離の変化に応じて筒体表面に塗布されるスポット径が常に一定に保持されるように噴射圧を調整した状態において、前記相対距離の減少時にはスプレーガンの移動速度と筒体の回転速度とを増加し、前記相対距離の増加時にはスプレーガンの移動速度と筒体の回転速度とを減少するようにしたので、筒体の断面形状が変化しても筒体表面に一定の塗布パターン幅で且つ塗布パターンが互いに一定の重なり幅でラップした一定膜厚の塗装膜を形成できるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は筒体の一部にコーン状に拡がった形状変化部を有する筒体の内表面に塗装膜を形成する場合の本発明の一例を示す側面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。図１、図２において、１は筒状の長手方向の一部にコーン拡径部２ａからなる形状変化部２を有する筒体、３は例えばローラ４により筒体１を支持して筒体１の軸線を中心に回転駆動するようにした回転駆動手段、５は移動手段１２に支持されているアーム６の先端に固定したスプレーガンである。移動手段１２は、前記筒体１の軸線と平行に設けたガイドレール７に沿って移動する移動台車８を備えており、アーム６を介して移動手段１２に支持されたスプレーガン５は、噴射口５ａが筒体１の内表面１ａとの間に所要の相対距離Ｌを有して移動するようになっている。
【００１９】
前記スプレーガン５には塗料供給装置９により一定量の塗料が供給されるようになっており、更に、スプレーガン５には圧力調節手段１０からの任意の噴射圧Ｐに設定された加圧空気が供給されるようになっており、これによりスプレーガン５の噴射口５ａからは塗料が円錐状に噴射されて、筒体１の内表面１ａに所要のスポット径ｄで塗料を塗布するようになっている。
【００２０】
図３は筒体１の長手方向の一部にコーン拡径部２ａからなる形状変化部２を有する筒体１の外表面１ｂに塗装膜を形成する場合の本発明の一例を示すもので、図３では回転駆動手段３が筒体１の両端に嵌合して筒体１の軸線を中心に回転駆動する回転治具１１を備えた場合を示している。そしてこの場合のスプレーガン５は、該スプレーガン５の噴射口５ａと筒体１の外表面１ｂとの間に所要の相対距離Ｌを有して移動するようにガイドレール７に沿って移動する移動台車８にアーム６を介して固定されている。
【００２１】
図４、図５は、前記スプレーガン５と筒体１の表面１ａ，１ｂとの相対距離Ｌと、スポット径ｄと、噴射圧Ｐの関係を示したもので、相対距離Ｌが大きくなるとスポット径ｄは大きくなり、相対距離Ｌが小さくなるとスポット径ｄは小さくなり、又、噴射圧Ｐが大きくなるとスポット径ｄは小さくなり、噴射圧Ｐが小さくなるとスポット径ｄは大きくなる関係を有している。
【００２２】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２３】
図１、図３の装置によって筒体１の塗装を行うには、先ずスプレーガン５と筒体１の長手方向の表面１ａ，１ｂとの相対距離Ｌを計測する。この時、筒体１の形状寸法については製造の段階におけるデータが存在しているので、このデータに基づき、筒体１の軸線と平行に移動するスプレーガン５と表面１ａ，１ｂとの間隔位置を設定することで、相対距離Ｌは容易に求めることができる。この相対距離Ｌは図示しないパーソナルコンピュータ等の制御装置に入力する。図１の例では、スプレーガン５の噴射口５ａの位置を筒体１の軸線に一致させているが、スプレーガン５と筒体１の表面１ａ，１ｂとの間隔はスポット径ｄの大きさや噴射時の気流の乱れ等を考慮して任意に設定することができる。
【００２４】
図１における筒体１の内表面１ａを塗装する場合と、図３における筒体１の外表面１ｂを塗装する場合とは、全く同一の方法を用いて塗装することができるので、以下では、図１における筒体１の内表面１ａを塗装する場合について説明し、図３における筒体１の外表面１ｂを塗装する場合については説明を省略する。
【００２５】
前記スプレーガン５には、塗料供給装置９により一定量の塗料が供給され、且つ圧力調節手段１０によって噴射圧Ｐに調節された加圧空気が供給されているので、スプレーガン５からは一定量の塗料が加圧空気により円錐状に噴射され、筒体１の内表面１ａにスポット状に塗布される。ここで、図６に示すように、スプレーガン５と筒体１の内表面１ａとの相対距離Ｌが一定である平坦部においては、スポット径ｄ（図４参照）が所望の設定値になるようにスプレーガン５に供給する空気の噴射圧Ｐを一定の設定圧Ｐ1に設定する。又、スプレーガン５と内表面１ａとの相対距離Ｌが増加するコーン拡径部２ａにおいては、前記設定されたスポット径ｄと同一の径が保持されるように、相対距離Ｌの増加に応じてスプレーガン５の噴射圧Ｐを増加させる設定圧Ｐ2に設定する。
【００２６】
同時に、スプレーガン５と内表面１ａとの相対距離Ｌが一定の平坦部においては、図７に示すように前記設定されたスポット径ｄによる塗布パターン１３が相互に所要の間隔を保持して（塗布パターン１３が相互に一定の重なり幅ａでラップして）設定された膜厚になるようにスプレーガン５の移動速度と筒体１の回転速度とを設定する。一方、スプレーガン５と内表面１ａとの相対距離Ｌが増加するコーン拡径部２ａにおいては、前記一定の重なり幅ａを保持し且つ設定された膜厚になるように図６に示す如くスプレーガン５の移動速度と筒体１の回転速度を相対距離Ｌに応じて減少させるように制御する。
【００２７】
上記スプレーガン５の移動速度と筒体１の回転速度の関係については、図８を参照して行う以下の方法によって設定することができる。図８中、太い矢印は前回と今回の塗布パターンの方向を示す軌跡であり、Ｖｓはスプレーガン５の移動速度、Ｖｐはスポットが筒体１の内表面１ａを移動する塗装速度、Ｓ１はピッチ周期、θはピッチ角、ｄはスポット径、ａはスポット径の重なり幅である。
【００２８】
先ず、塗装速度Ｖｐを一定とするためには、筒体１の回転速度をωとすると
【数３】
ｒ：筒体１の半径
である。
【００２９】
又、塗布パターンの重なり幅ａを一定にするためには
【数４】
Ｓ０＝ｄ−ａ
【数５】
である。
【００３０】
上記式をスプレーガン５の移動速度Ｖｓと筒体１の回転速度ωについて解くと、
【数６】
【数７】
となる。
【００３１】
図６の原点Ｏを始点として塗装を開始し、予め求められているスプレーガン５と筒体１の内表面１ａとの相対距離Ｌに基づいて、前記噴射圧Ｐと、スプレーガン５の移動速度Ｖｓと、筒体１の回転速度ωを自動的に制御すると、筒体１の内表面１ａには、図７、図８に示すように一定幅の塗布パターン１３が一定の塗布パターン間隔Ｓ０を有して（塗布パターン１３が円の場合には塗布パターン１３が相互に一定の重なり幅ａでラップして）一定の膜厚を有する螺旋状の塗装膜が形成されるようになる。
【００３２】
上記したように、筒体１の内表面１ａに塗布されるスポット径ｄがスプレーガン５と内表面１ａとの相対距離Ｌの変化に応じて常に一定に保持されるよう噴射圧Ｐを調整した状態において、前記相対距離Ｌの減少時には、筒体１の回転速度を一定とした状態においてスプレーガン５の移動速度を増加させる、或いは、スプレーガン５の移動速度を一定とした状態おいて筒体１の回転速度を減少させる、又はスプレーガン５の移動速度を増加させると同時に筒体１の回転速度を減少させる制御を行う。
【００３３】
又、前記相対距離Ｌの増加時には、筒体１の回転速度を一定とした状態においてスプレーガン５の移動速度を減少させる、或いは、スプレーガン５の移動速度を一定とした状態おいて筒体１の回転速度を増加させる、又はスプレーガン５の移動速度を減少させると同時に筒体１の回転速度を増加させる制御を行う。
【００３４】
このように、筒体１の内表面１ａに塗布されるスポット径ｄが常に一定になるように噴射圧Ｐを調整した状態において、スプレーガン５と内表面１ａとの相対距離Ｌに応じてスプレーガン５の移動速度Ｖｓと筒体１の回転速度ωとを制御することにより、筒体１の断面形状が変化しても内表面１ａに一定の塗布パターン幅で且つ塗布パターン１３が互いに一定の重なり幅ａでラップした一定膜厚の塗装膜を精度良く形成することができる。
【００３５】
この時、前記塗布パターン１３が楕円の場合には、塗布パターン間隔Ｓ０を一定にすると、塗布パターン１３の重なり幅ａが変化することになるため、この場合には塗布パターン１３の重なり幅ａが一定になるように、スプレーガン５の移動速度Ｖｓと、筒体１の回転速度ωを補正するようにしてもよい。
【００３６】
又、上記したように筒体１の内表面１ａに形成した塗装膜上に、更に塗装膜を形成する際には、図９に示すように、前回の塗布パターン１３ａに対して位相をずらした塗布パターン１３ｂ，１３ｃで塗布することが好ましい。図９では塗布パターン１３ａの１ピッチの中に更に２つの塗装膜が形成されるように位相を１／３ずつずらして重ね塗りした場合を示しているが、位相をずらす回数は重ね塗りの回数に応じて任意に設定することができる。又、位相をずらす方法としては、塗装作業の始点を図６の原点０からずらすことで行うことができる。
【００３７】
図１０に示すように位相を同じくして複数の重ね塗りを行った場合には、塗装膜の膜厚に厚い部分と薄い部分が生じてしまうが、前記図９に示したように位相をずらして塗布することにより、塗装膜の膜厚が平坦化されて一定膜厚の塗装膜を精度良く形成できるようになる。
【００３８】
又、上記形態では筒体１の内表面１ａを全長に亘って一回の操作で塗装する場合について説明したが、筒体１の内表面１ａを筒体１の長手方向で２回に分けて塗布することもできる。即ち、図１１（ａ）に示すように、筒体１の内表面１ａに筒体１の長手方向中間位置まで塗装膜を形成して塗布を停止した後、筒体１を長手方向に反転し、図１１（ｂ）に示すように、残りの内表面１ａに前記停止位置である繋ぎ部１４まで塗装膜を形成する。尚、上記塗布を停止する位置では塗り残しが無く且つ不要な重ね塗りが生じないように、スプレーガン５の移動の停止と塗料の噴射の停止を制御する。
【００３９】
更に、上記したように繋ぎ部１４を有する塗装膜上に更に塗装膜を形成する際には、図１２（ａ）に示すように、前回の繋ぎ部１４とは異なる位置まで塗装膜を形成して塗布を停止した後、筒体１を長手方向に反転し、図１２（ｂ）に示すように、残りの表面に今回の停止位置である繋ぎ部１４'まで塗装膜を形成し、今回の塗装膜の繋ぎ部１４'が前回の繋ぎ部１４と重ならないように塗布する。
【００４０】
このように、筒体１の長手方向で２回に分けて塗布を行うと、特に内表面１ａを塗布する際における図１のアーム６の長さ及びスプレーガン５の移動ストロークを短縮できるので、塗装装置を小型化することができる。
【００４１】
なお、本発明は上記形態にのみ限定されるものできなく、シャフト以外にも長手方向で断面形状が変化する種々の筒体の塗装に適用できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】コーン状に拡がった形状変化部を有する筒体の内表面に塗装膜を形成する場合の本発明の一例を示す側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】コーン状に拡がった形状変化部を有する筒体の外表面に塗装膜を形成する場合の本発明の一例を示す側面図である。
【図４】スプレーガンと筒体の表面との相対距離と、スポット径の関係を示す側面図である。
【図５】相対距離とスポット径と噴射圧の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の溶接方法の原理作動を示す線図である。
【図７】本発明により筒体の内表面に形成された螺旋状の塗装膜の概略図である。
【図８】スプレーガンの移動速度と筒体の回転速度を設定するための概念図である。
【図９】前回の塗布パターンに対して位相をずらして塗布した塗布パターンによる塗装膜の断面図である。
【図１０】前回の塗布パターンに対して位相を同じくして塗布した塗布パターンによる塗装膜の断面図である。
【図１１】（ａ）は筒体の内表面の長手方向途中まで塗布した状態の概略図、（ｂ）は筒体を長手方向に反転し、内表面の残りを塗布して繋ぎ部を形成した状態の概略図である。
【図１２】（ａ）は図１１で形成した塗装膜の上に更に前記繋ぎ部とは異なる位置まで塗布した状態の概略図、（ｂ）は筒体を長手方向に反転し、残りを塗布して前記とは異なる位置に繋ぎ部を形成した状態の概略図である。
【図１３】シャフトの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 筒体
１ａ 内表面（表面）
１ｂ 外表面（表面）
３ 回転駆動手段
５ スプレーガン
１０ 圧力調節手段
１２ 移動手段
１３ 塗布パターン
１４ 繋ぎ部
１４' 繋ぎ部
Ａ 凹凸部
Ｌ 相対距離
Ｐ 噴射圧
Ｐ1 設定圧
Ｐ2 設定圧
ａ 重なり幅
ｄ スポット径
ω 筒体の回転速度
Ｖｓ スプレーガンの移動速度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒体、特にシャフトのように長さが長く更に長手方向で部分的に断面形状が変化するような筒体の内表面及び外表面に一定膜厚の塗装膜を形成するようにした筒体の塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばシャフトには、図１３に一例を示すように例えば直径が１５０ｍｍ前後で長さが３０００ｍｍ前後のような細長い筒体１によって構成されたものがあり、このようなシャフトは、断面形状が長手方向において均一ではなく、内表面及び外表面の夫々に部分的な凹凸部Ａが形成されているものがある。そして、このようなシャフトにおいて、内表面と外表面に５０〜６０μｍの薄い膜厚の塗装膜を形成することが実施されており、この塗装膜は塗布後に焼き付け処理を行って筒体と一体化しているがこの焼き付け処理の安定性を保持するために前記塗装膜の膜厚の誤差を３０μｍ程度内に収めるという厳しい要求がある。
【０００３】
従来、このようなシャフトの内表面を塗装する際は、長尺のアームの先端に周方向全周へ向けて塗料を噴射するようにしたスプレーガンを取り付けたスプレー装置を用意し、作業員がアームを把持してスプレーガンを筒体内に挿入することにより塗布していた。又、筒体の外表面を塗装する際は、作業員がスプレーガンを手で把持して塗布していた。
【０００４】
前記したように５０〜６０μｍの薄い膜厚を均一に塗布するために、従来は１０μｍ以下程度の極めて薄い塗装膜を６〜７回重ねて塗布するようにしているが、従来は前記したように作業員が手作業で行っているために、５０〜６０μｍのような薄い塗装膜を均一に塗布することは難しく、塗装には熟練を要していた。特にシャフトの内表面を塗布する際は目視によって確認することができないために熟練した作業員によっても均一な塗装を行うことは非常に困難であり、しかも塗装作業に長時間を要するという問題を有していた。
【０００５】
一方、電子写真用感光ドラムのような筒体を回転させ、ノズルヘッドを回転軸と平行に移動させて筒体の外表面に連続した塗布膜を形成するものがある（特許文献１参照）。
【０００６】
又、塗布剤を略一定の吐出流量で塗布ガンから噴出させ、その時の塗布剤の塗布パターン幅を検知するパターン幅検知工程と、検知された塗布パターン幅を目標パターン幅と比較し、両パターン幅の偏差に基づき、両パターン幅を一致させるための塗布ガンとワークとの距離を設定する距離設定工程とを備えることにより、塗布材の温度変化や粘性変化等によらずに、所定の目標パターン幅で塗布ガンから噴出させつつ塗布材を均一にワークに塗布するようにしたものがある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０４−０７４５７０号公報
【特許文献２】特開平０９−０２９１６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１は、電子写真用感光ドラムのような均一外径の筒体に適用するものであって、前記したシャフトのように断面形状が長手方向で部分的に変化する筒体の表面に適用した場合には、形状が変化する表面に塗装膜を一定膜厚で精度良く形成することはできず、又、特許文献２は、塗布パターン幅を目標パターン幅に一致させることはできても、単に目標パターン幅で塗装を行うのみでは、前記したシャフトのように断面形状が長手方向で部分的に変化する筒体の表面に適用した場合には、形状が変化する表面に塗装膜を一定膜厚で精度良く形成することはできないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、特にシャフトのように長手方向で部分的に断面形状が変化するような筒体の内表面及び外表面に一定膜厚の塗装膜を精度良く塗布できるようにした筒体の塗装方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、筒体の表面に一定膜厚の塗装膜を形成する筒体の塗装方法であって、
筒体の軸線を中心に回転駆動可能に支持する回転駆動手段と、移動手段により前記筒体の軸線と平行且つ筒体の表面と間隔を隔てて移動し筒体の表面に錐状に塗料を噴射するスプレーガンと、該スプレーガンからの塗料の噴射量及び空気の噴射圧を調整して筒体表面に塗布されるスポット径及び塗布量を調整するようにした圧力調節手段とを設け、
スプレーガンと筒体の長手方向表面との相対距離を予め求めておき、
筒体表面に塗布されるスポット径が前記相対距離に応じて一定に保持されるよう噴射圧を調整して筒体の回転とスプレーガンの移動とを行うことにより螺旋状の塗布パターンを形成し、同時に、前記相対距離の減少時にはスプレーガンの移動速度の増加と筒体の回転速度の減少の少なくとも一方を行い、又、前記相対距離の増加時にはスプレーガンの移動速度の減少と筒体の回転速度の増加の少なくとも一方を行うことにより、
筒体表面に一定の塗布パターン幅で且つ一定のパターン間隔による一定膜厚の塗装膜を形成することを特徴とする筒体の塗装方法、に係るものである。
【００１０】
上記筒体の塗装方法において、前記スプレーガンの移動速度をＶｓ、筒体の回転速度をωとしたとき、
【数１】
【数２】
Ｖｐ：スポットが筒体表面を移動する速度
ｄ：スポット径
ａ：塗布パターンの重なり幅
であることは好ましい。
【００１１】
又、前記筒体の塗装方法において、筒体の内表面を塗装することができる。
【００１２】
又、前記筒体の塗装方法において、筒体の外表面を塗装することができる。
【００１３】
又、前記筒体の塗装方法において、螺旋状に塗布した塗装膜上に更に塗装膜を形成する際は、前回の塗布パターンに対して位相をずらした塗布パターンで塗布することが好ましい。
【００１４】
又、前記筒体の塗装方法において、筒体の表面に筒体の長手方向中間位置まで塗装膜を形成して塗布を停止した後、筒体を長手方向に反転し、残りの表面に前記停止位置である繋ぎ部まで塗装膜を形成することができる。
【００１５】
又、前記筒体の塗装方法において、繋ぎ部を有して形成された塗装膜上に更に塗装膜を形成する際は、前回の繋ぎ部とは異なる位置まで塗装膜を形成して塗布を停止した後、筒体を長手方向に反転し、残りの表面に今回の停止位置である繋ぎ部まで塗装膜を形成し、塗装膜の繋ぎ部が前回と今回とで重ならないようにすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の筒体の塗装方法によれば、スプレーガンと筒体表面との相対距離の変化に応じて筒体表面に塗布されるスポット径が常に一定に保持されるように噴射圧を調整した状態において、前記相対距離の減少時にはスプレーガンの移動速度と筒体の回転速度とを増加し、前記相対距離の増加時にはスプレーガンの移動速度と筒体の回転速度とを減少するようにしたので、筒体の断面形状が変化しても筒体表面に一定の塗布パターン幅で且つ塗布パターンが互いに一定の重なり幅でラップした一定膜厚の塗装膜を形成できるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は筒体の一部にコーン状に拡がった形状変化部を有する筒体の内表面に塗装膜を形成する場合の本発明の一例を示す側面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。図１、図２において、１は筒状の長手方向の一部にコーン拡径部２ａからなる形状変化部２を有する筒体、３は例えばローラ４により筒体１を支持して筒体１の軸線を中心に回転駆動するようにした回転駆動手段、５は移動手段１２に支持されているアーム６の先端に固定したスプレーガンである。移動手段１２は、前記筒体１の軸線と平行に設けたガイドレール７に沿って移動する移動台車８を備えており、アーム６を介して移動手段１２に支持されたスプレーガン５は、噴射口５ａが筒体１の内表面１ａとの間に所要の相対距離Ｌを有して移動するようになっている。
【００１９】
前記スプレーガン５には塗料供給装置９により一定量の塗料が供給されるようになっており、更に、スプレーガン５には圧力調節手段１０からの任意の噴射圧Ｐに設定された加圧空気が供給されるようになっており、これによりスプレーガン５の噴射口５ａからは塗料が円錐状に噴射されて、筒体１の内表面１ａに所要のスポット径ｄで塗料を塗布するようになっている。
【００２０】
図３は筒体１の長手方向の一部にコーン拡径部２ａからなる形状変化部２を有する筒体１の外表面１ｂに塗装膜を形成する場合の本発明の一例を示すもので、図３では回転駆動手段３が筒体１の両端に嵌合して筒体１の軸線を中心に回転駆動する回転治具１１を備えた場合を示している。そしてこの場合のスプレーガン５は、該スプレーガン５の噴射口５ａと筒体１の外表面１ｂとの間に所要の相対距離Ｌを有して移動するようにガイドレール７に沿って移動する移動台車８にアーム６を介して固定されている。
【００２１】
図４、図５は、前記スプレーガン５と筒体１の表面１ａ，１ｂとの相対距離Ｌと、スポット径ｄと、噴射圧Ｐの関係を示したもので、相対距離Ｌが大きくなるとスポット径ｄは大きくなり、相対距離Ｌが小さくなるとスポット径ｄは小さくなり、又、噴射圧Ｐが大きくなるとスポット径ｄは小さくなり、噴射圧Ｐが小さくなるとスポット径ｄは大きくなる関係を有している。
【００２２】
次に、上記図示例の作動を説明する。
【００２３】
図１、図３の装置によって筒体１の塗装を行うには、先ずスプレーガン５と筒体１の長手方向の表面１ａ，１ｂとの相対距離Ｌを計測する。この時、筒体１の形状寸法については製造の段階におけるデータが存在しているので、このデータに基づき、筒体１の軸線と平行に移動するスプレーガン５と表面１ａ，１ｂとの間隔位置を設定することで、相対距離Ｌは容易に求めることができる。この相対距離Ｌは図示しないパーソナルコンピュータ等の制御装置に入力する。図１の例では、スプレーガン５の噴射口５ａの位置を筒体１の軸線に一致させているが、スプレーガン５と筒体１の表面１ａ，１ｂとの間隔はスポット径ｄの大きさや噴射時の気流の乱れ等を考慮して任意に設定することができる。
【００２４】
図１における筒体１の内表面１ａを塗装する場合と、図３における筒体１の外表面１ｂを塗装する場合とは、全く同一の方法を用いて塗装することができるので、以下では、図１における筒体１の内表面１ａを塗装する場合について説明し、図３における筒体１の外表面１ｂを塗装する場合については説明を省略する。
【００２５】
前記スプレーガン５には、塗料供給装置９により一定量の塗料が供給され、且つ圧力調節手段１０によって噴射圧Ｐに調節された加圧空気が供給されているので、スプレーガン５からは一定量の塗料が加圧空気により円錐状に噴射され、筒体１の内表面１ａにスポット状に塗布される。ここで、図６に示すように、スプレーガン５と筒体１の内表面１ａとの相対距離Ｌが一定である平坦部においては、スポット径ｄ（図４参照）が所望の設定値になるようにスプレーガン５に供給する空気の噴射圧Ｐを一定の設定圧Ｐ1に設定する。又、スプレーガン５と内表面１ａとの相対距離Ｌが増加するコーン拡径部２ａにおいては、前記設定されたスポット径ｄと同一の径が保持されるように、相対距離Ｌの増加に応じてスプレーガン５の噴射圧Ｐを増加させる設定圧Ｐ2に設定する。
【００２６】
同時に、スプレーガン５と内表面１ａとの相対距離Ｌが一定の平坦部においては、図７に示すように前記設定されたスポット径ｄによる塗布パターン１３が相互に所要の間隔を保持して（塗布パターン１３が相互に一定の重なり幅ａでラップして）設定された膜厚になるようにスプレーガン５の移動速度と筒体１の回転速度とを設定する。一方、スプレーガン５と内表面１ａとの相対距離Ｌが増加するコーン拡径部２ａにおいては、前記一定の重なり幅ａを保持し且つ設定された膜厚になるように図６に示す如くスプレーガン５の移動速度と筒体１の回転速度を相対距離Ｌに応じて減少させるように制御する。
【００２７】
上記スプレーガン５の移動速度と筒体１の回転速度の関係については、図８を参照して行う以下の方法によって設定することができる。図８中、太い矢印は前回と今回の塗布パターンの方向を示す軌跡であり、Ｖｓはスプレーガン５の移動速度、Ｖｐはスポットが筒体１の内表面１ａを移動する塗装速度、Ｓ１はピッチ周期、θはピッチ角、ｄはスポット径、ａはスポット径の重なり幅である。
【００２８】
先ず、塗装速度Ｖｐを一定とするためには、筒体１の回転速度をωとすると
【数３】
ｒ：筒体１の半径
である。
【００２９】
又、塗布パターンの重なり幅ａを一定にするためには
【数４】
Ｓ０＝ｄ−ａ
【数５】
である。
【００３０】
上記式をスプレーガン５の移動速度Ｖｓと筒体１の回転速度ωについて解くと、
【数６】
【数７】
となる。
【００３１】
図６の原点Ｏを始点として塗装を開始し、予め求められているスプレーガン５と筒体１の内表面１ａとの相対距離Ｌに基づいて、前記噴射圧Ｐと、スプレーガン５の移動速度Ｖｓと、筒体１の回転速度ωを自動的に制御すると、筒体１の内表面１ａには、図７、図８に示すように一定幅の塗布パターン１３が一定の塗布パターン間隔Ｓ０を有して（塗布パターン１３が円の場合には塗布パターン１３が相互に一定の重なり幅ａでラップして）一定の膜厚を有する螺旋状の塗装膜が形成されるようになる。
【００３２】
上記したように、筒体１の内表面１ａに塗布されるスポット径ｄがスプレーガン５と内表面１ａとの相対距離Ｌの変化に応じて常に一定に保持されるよう噴射圧Ｐを調整した状態において、前記相対距離Ｌの減少時には、筒体１の回転速度を一定とした状態においてスプレーガン５の移動速度を増加させる、或いは、スプレーガン５の移動速度を一定とした状態おいて筒体１の回転速度を減少させる、又はスプレーガン５の移動速度を増加させると同時に筒体１の回転速度を減少させる制御を行う。
【００３３】
又、前記相対距離Ｌの増加時には、筒体１の回転速度を一定とした状態においてスプレーガン５の移動速度を減少させる、或いは、スプレーガン５の移動速度を一定とした状態おいて筒体１の回転速度を増加させる、又はスプレーガン５の移動速度を減少させると同時に筒体１の回転速度を増加させる制御を行う。
【００３４】
このように、筒体１の内表面１ａに塗布されるスポット径ｄが常に一定になるように噴射圧Ｐを調整した状態において、スプレーガン５と内表面１ａとの相対距離Ｌに応じてスプレーガン５の移動速度Ｖｓと筒体１の回転速度ωとを制御することにより、筒体１の断面形状が変化しても内表面１ａに一定の塗布パターン幅で且つ塗布パターン１３が互いに一定の重なり幅ａでラップした一定膜厚の塗装膜を精度良く形成することができる。
【００３５】
この時、前記塗布パターン１３が楕円の場合には、塗布パターン間隔Ｓ０を一定にすると、塗布パターン１３の重なり幅ａが変化することになるため、この場合には塗布パターン１３の重なり幅ａが一定になるように、スプレーガン５の移動速度Ｖｓと、筒体１の回転速度ωを補正するようにしてもよい。
【００３６】
又、上記したように筒体１の内表面１ａに形成した塗装膜上に、更に塗装膜を形成する際には、図９に示すように、前回の塗布パターン１３ａに対して位相をずらした塗布パターン１３ｂ，１３ｃで塗布することが好ましい。図９では塗布パターン１３ａの１ピッチの中に更に２つの塗装膜が形成されるように位相を１／３ずつずらして重ね塗りした場合を示しているが、位相をずらす回数は重ね塗りの回数に応じて任意に設定することができる。又、位相をずらす方法としては、塗装作業の始点を図６の原点０からずらすことで行うことができる。
【００３７】
図１０に示すように位相を同じくして複数の重ね塗りを行った場合には、塗装膜の膜厚に厚い部分と薄い部分が生じてしまうが、前記図９に示したように位相をずらして塗布することにより、塗装膜の膜厚が平坦化されて一定膜厚の塗装膜を精度良く形成できるようになる。
【００３８】
又、上記形態では筒体１の内表面１ａを全長に亘って一回の操作で塗装する場合について説明したが、筒体１の内表面１ａを筒体１の長手方向で２回に分けて塗布することもできる。即ち、図１１（ａ）に示すように、筒体１の内表面１ａに筒体１の長手方向中間位置まで塗装膜を形成して塗布を停止した後、筒体１を長手方向に反転し、図１１（ｂ）に示すように、残りの内表面１ａに前記停止位置である繋ぎ部１４まで塗装膜を形成する。尚、上記塗布を停止する位置では塗り残しが無く且つ不要な重ね塗りが生じないように、スプレーガン５の移動の停止と塗料の噴射の停止を制御する。
【００３９】
更に、上記したように繋ぎ部１４を有する塗装膜上に更に塗装膜を形成する際には、図１２（ａ）に示すように、前回の繋ぎ部１４とは異なる位置まで塗装膜を形成して塗布を停止した後、筒体１を長手方向に反転し、図１２（ｂ）に示すように、残りの表面に今回の停止位置である繋ぎ部１４'まで塗装膜を形成し、今回の塗装膜の繋ぎ部１４'が前回の繋ぎ部１４と重ならないように塗布する。
【００４０】
このように、筒体１の長手方向で２回に分けて塗布を行うと、特に内表面１ａを塗布する際における図１のアーム６の長さ及びスプレーガン５の移動ストロークを短縮できるので、塗装装置を小型化することができる。
【００４１】
なお、本発明は上記形態にのみ限定されるものできなく、シャフト以外にも長手方向で断面形状が変化する種々の筒体の塗装に適用できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】コーン状に拡がった形状変化部を有する筒体の内表面に塗装膜を形成する場合の本発明の一例を示す側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向矢視図である。
【図３】コーン状に拡がった形状変化部を有する筒体の外表面に塗装膜を形成する場合の本発明の一例を示す側面図である。
【図４】スプレーガンと筒体の表面との相対距離と、スポット径の関係を示す側面図である。
【図５】相対距離とスポット径と噴射圧の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の溶接方法の原理作動を示す線図である。
【図７】本発明により筒体の内表面に形成された螺旋状の塗装膜の概略図である。
【図８】スプレーガンの移動速度と筒体の回転速度を設定するための概念図である。
【図９】前回の塗布パターンに対して位相をずらして塗布した塗布パターンによる塗装膜の断面図である。
【図１０】前回の塗布パターンに対して位相を同じくして塗布した塗布パターンによる塗装膜の断面図である。
【図１１】（ａ）は筒体の内表面の長手方向途中まで塗布した状態の概略図、（ｂ）は筒体を長手方向に反転し、内表面の残りを塗布して繋ぎ部を形成した状態の概略図である。
【図１２】（ａ）は図１１で形成した塗装膜の上に更に前記繋ぎ部とは異なる位置まで塗布した状態の概略図、（ｂ）は筒体を長手方向に反転し、残りを塗布して前記とは異なる位置に繋ぎ部を形成した状態の概略図である。
【図１３】シャフトの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 筒体
１ａ 内表面（表面）
１ｂ 外表面（表面）
３ 回転駆動手段
５ スプレーガン
１０ 圧力調節手段
１２ 移動手段
１３ 塗布パターン
１４ 繋ぎ部
１４' 繋ぎ部
Ａ 凹凸部
Ｌ 相対距離
Ｐ 噴射圧
Ｐ1 設定圧
Ｐ2 設定圧
ａ 重なり幅
ｄ スポット径
ω 筒体の回転速度
Ｖｓ スプレーガンの移動速度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体の表面に一定膜厚の塗装膜を形成する筒体の塗装方法であって、
筒体の軸線を中心に回転駆動可能に支持する回転駆動手段と、移動手段により前記筒体の軸線と平行且つ筒体の表面と間隔を隔てて移動し筒体の表面に錐状に塗料を噴射するスプレーガンと、該スプレーガンからの塗料の噴射量及び空気の噴射圧を調整して筒体表面に塗布されるスポット径及び塗布量を調整するようにした圧力調節手段とを設け、
スプレーガンと筒体の長手方向表面との相対距離を予め求めておき、
筒体表面に塗布されるスポット径が前記相対距離に応じて一定に保持されるよう噴射圧を調整して筒体の回転とスプレーガンの移動とを行うことにより螺旋状の塗布パターンを形成し、同時に、前記相対距離の減少時にはスプレーガンの移動速度の増加と筒体の回転速度の減少の少なくとも一方を行い、又、前記相対距離の増加時にはスプレーガンの移動速度の減少と筒体の回転速度の増加の少なくとも一方を行うことにより、
筒体表面に一定の塗布パターン幅で且つ一定のパターン間隔による一定膜厚の塗装膜を形成することを特徴とする筒体の塗装方法。
【請求項２】
前記スプレーガンの移動速度をＶｓ、筒体の回転速度をωとしたとき、
【数１】
【数２】
Ｖｐ：スポットが筒体表面を移動する速度
ｄ：スポット径
ａ：塗布パターンの重なり幅
である請求項１に記載の筒体の塗装方法。
【請求項３】
筒体の内表面を塗装する請求項１又は２に記載の筒体の塗装方法。
【請求項４】
筒体の外表面を塗装する請求項１又は２に記載の筒体の塗装方法。
【請求項５】
螺旋状に塗布した塗装膜上に更に塗装膜を形成する際は、前回の塗布パターンに対して位相をずらした塗布パターンで塗布する請求項１〜４のいずれか１つに記載の筒体の塗装方法。
【請求項６】
筒体の表面に筒体の長手方向中間位置まで塗装膜を形成して塗布を停止した後、筒体を長手方向に反転し、残りの表面に前記停止位置である繋ぎ部まで塗装膜を形成する請求項１〜５のいずれか１つに記載の筒体の塗装方法。
【請求項７】
繋ぎ部を有して形成された塗装膜上に更に塗装膜を形成する際は、前回の繋ぎ部とは異なる位置まで塗装膜を形成して塗布を停止した後、筒体を長手方向に反転し、残りの表面に今回の停止位置である繋ぎ部まで塗装膜を形成し、塗装膜の繋ぎ部が前回と今回とで重ならないようにした請求項６に記載の筒体の塗装方法。
【請求項１】
筒体の表面に一定膜厚の塗装膜を形成する筒体の塗装方法であって、
筒体の軸線を中心に回転駆動可能に支持する回転駆動手段と、移動手段により前記筒体の軸線と平行且つ筒体の表面と間隔を隔てて移動し筒体の表面に錐状に塗料を噴射するスプレーガンと、該スプレーガンからの塗料の噴射量及び空気の噴射圧を調整して筒体表面に塗布されるスポット径及び塗布量を調整するようにした圧力調節手段とを設け、
スプレーガンと筒体の長手方向表面との相対距離を予め求めておき、
筒体表面に塗布されるスポット径が前記相対距離に応じて一定に保持されるよう噴射圧を調整して筒体の回転とスプレーガンの移動とを行うことにより螺旋状の塗布パターンを形成し、同時に、前記相対距離の減少時にはスプレーガンの移動速度の増加と筒体の回転速度の減少の少なくとも一方を行い、又、前記相対距離の増加時にはスプレーガンの移動速度の減少と筒体の回転速度の増加の少なくとも一方を行うことにより、
筒体表面に一定の塗布パターン幅で且つ一定のパターン間隔による一定膜厚の塗装膜を形成することを特徴とする筒体の塗装方法。
【請求項２】
前記スプレーガンの移動速度をＶｓ、筒体の回転速度をωとしたとき、
【数１】
【数２】
Ｖｐ：スポットが筒体表面を移動する速度
ｄ：スポット径
ａ：塗布パターンの重なり幅
である請求項１に記載の筒体の塗装方法。
【請求項３】
筒体の内表面を塗装する請求項１又は２に記載の筒体の塗装方法。
【請求項４】
筒体の外表面を塗装する請求項１又は２に記載の筒体の塗装方法。
【請求項５】
螺旋状に塗布した塗装膜上に更に塗装膜を形成する際は、前回の塗布パターンに対して位相をずらした塗布パターンで塗布する請求項１〜４のいずれか１つに記載の筒体の塗装方法。
【請求項６】
筒体の表面に筒体の長手方向中間位置まで塗装膜を形成して塗布を停止した後、筒体を長手方向に反転し、残りの表面に前記停止位置である繋ぎ部まで塗装膜を形成する請求項１〜５のいずれか１つに記載の筒体の塗装方法。
【請求項７】
繋ぎ部を有して形成された塗装膜上に更に塗装膜を形成する際は、前回の繋ぎ部とは異なる位置まで塗装膜を形成して塗布を停止した後、筒体を長手方向に反転し、残りの表面に今回の停止位置である繋ぎ部まで塗装膜を形成し、塗装膜の繋ぎ部が前回と今回とで重ならないようにした請求項６に記載の筒体の塗装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２６２０９４（Ｐ２００９−２６２０９４Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１６９２２（Ｐ２００８−１１６９２２）
【出願日】平成２０年４月２８日（２００８．４．２８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２８日（２００８．４．２８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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