JP6813087B2 - 回転霧化式塗装装置のベルカップ - Google Patents

Description

本発明は、回転霧化式塗装装置のベルカップに関するものである。

回転霧化式塗装装置のベルカップにおいて、カップ内面の塗料拡散面が回転軸に向かって凸状曲面で構成されたものが知られている（特許文献１）。このベルカップを用いると、塗料の粒径分布がシャープになるとされている。

特開平１０−５２６５７号公報

しかしながら、本発明者らが上記凸状曲面のベルカップを用いて塗料の微粒化性能（平均粒径）を評価したところ、同じ組成の塗料を同じ吐出量、同じ回転数で塗装した場合に、粘度が低い塗料の方が、粘度が高い塗料に比べて微粒化性能が低いことを知見した。そうすると、塗装時の粘度に応じてベルカップの回転数を含む塗装条件を相違させなければならないという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、塗料粘度に依らず微粒化を均一にできる回転霧化式塗装装置のベルカップを提供することである。

本発明は、塗料拡散面の所定範囲が回転軸に向かう凸状の曲面で構成されたベルカップにおいて、塗料拡散面の少なくとも一部の最表面を、珪素を含まず且つフッ素を含有するアモルファスカーボンであって、表面の炭素原子がフッ素原子により終端されていないダイヤモンドライクカーボン膜で被覆することによって上記課題を解決する。

本発明によれば、ベルカップの最表面に形成されたダイヤモンドライクカーボン膜の撥水特性又は撥油特性により、塗料拡散面における塗料の波うち現象が抑制される。これにより、塗料粘度に依らず微粒化を均一にすることができる。

本発明に係るベルカップの一実施の形態を適用した回転霧化式塗装装置の先端部を示す断面図である。 図１のベルカップを示す断面図である。 図１のベルハブ及びスペーサを示す断面図である。 図３のＩＶ部の拡大断面図である。 従来のベルカップを用いて高粘度のクリア塗料を塗装しているときのベルカップを撮影した写真である。 従来のベルカップを用いて低粘度のクリア塗料を塗装しているときのベルカップを撮影した写真である。 実施例１のベルカップを用いて高粘度のクリア塗料を塗装しているときのベルカップを撮影した写真である。 実施例１のベルカップを用いて低粘度のクリア塗料を塗装しているときのベルカップを撮影した写真である。 実施例１及び比較例１のベルカップを用いて粘度が異なる塗料を塗装したときの回転数に対する平均粒径の測定結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るベルカップ３の一実施の形態を適用した回転霧化式塗装装置１の先端部を示す断面図、図２はベルカップ本体３０を示す断面図、図３はベルハブ４０及びスペーサ５２を示す断面図、図４は図３のＩＶ部の拡大断面図である。以下において、ベルカップ本体３０、ベルハブ４０及びスペーサ５２を含めてベルカップ３と総称する。回転霧化式塗装装置に用いられるベルカップ３は、霧化頭又は噴霧頭とも称されるが、本明細書ではベルカップ３という。最初に図１を参照して回転霧化式塗装装置１の一例を説明する。また、ベルカップ３の基端側とは、回転霧化式塗装装置１の中空シャフト１３側をいい、これに対してベルカップ３の先端側とは被塗物側をいうものとする。なお、本発明に係るベルカップ３は、以下に説明する構造の回転霧化式塗装装置１にのみ限定されず、その他の構造の回転霧化式塗装装置にも適用することができる。

図１に示す回転霧化式塗装装置１は、静電印加式塗装装置であって、電気絶縁性材料から形成されたハウジング１１と、このハウジング１１内に設けられた、エアーモータ１２によって回転する中空シャフト１３とを有する。中空シャフト１３の先端には、塗料を噴霧するベルカップ３が、そのねじ部３５（図２参照）を図１に示す中空シャフト１３のねじ部２１にねじ締結することにより固定され、中空シャフト１３とともに回転駆動する。また、中空シャフト１３の中心孔には、塗料供給装置１４から供給される塗料や洗浄シンナーをベルカップ３へ供給する非回転の中空状のフィードチューブ１５が配置されている。なおベルカップ３の背面外周は、ハウジング１１の先端によって覆われている。

回転霧化式塗装装置１は、高圧電源１６からの印加によって帯電した塗料粒子を、被塗物との間に形成された静電界に沿って飛行させて当該被塗物に塗着させるものである。図示はしないが、被塗物は、図１の左側に所定のガン距離を隔てて存在し、塗装台車や塗装ハンガを介して接地されている。高圧印加方式としては、図１に示すように高圧電源１６をハウジング１１内に設け、導電性材料で構成された中空シャフト１３を介して、同じく導電性材料で構成されたベルカップ本体３０に印加する内部印加型を採用することができる。またこれに代えて、ベルカップ本体３０を電気絶縁性材料で構成した場合は、高圧電源が接続された放電電極をベルカップ本体３０の周囲に設け、ベルカップ本体３０から飛び出した塗粒に印加する外部印加型の回転霧化式静電塗装装置も採用することができる。

回転霧化式塗装装置１は、ベルカップ本体３０の背面側からシェーピングエアーと称される空気流をエアー吐出口１７から吐出し、ベルカップ本体３０により微粒化された塗料粒子を、ベルカップ本体３０の前方に位置する被塗物に向かう方向に偏向させる。このため、ハウジング１１の一部に、エアー供給装置１８に接続されたエアー通路１９が形成されるとともに、ハウジング１１の先端に当該エアー通路１９が連通する環状のエアー通路２０が形成されている。そして、環状のエアー通路２０に連通するエアー吐出口１７が、ハウジング１１の先端円周面に沿って所定間隔で複数個形成されている。このエアー吐出口１７から吹き出されるシェーピングエアーの流量や吹き出し角度を調節することにより、ベルカップ本体３０の先端から接線方向に飛び出した塗料粒子の飛行方向、すなわち塗装パターンを制御することができる。また、塗料粒子には上述した静電界による力以外にも、このシェーピングエアーによる運動量が与えられることになる。なお、図１に示すシェーピングエアーのエアー吐出口１７は環状に一列設けたが、シェーピングエアーの吹き出し角度を調整するために複数列設けてもよい。

フィードチューブ１５の先端は、中空シャフト１３の先端から突出し、ベルカップ本体３０の内面に向けて延在している。このフィードチューブ１５には、塗料供給装置１４から塗料又は洗浄シンナーが供給され、その先端からベルカップ本体３０の塗料拡散面３１へ供給される。なお、洗浄シンナーは、ベルカップ本体３０の塗料拡散面３１及び後述するベルハブ４０を洗浄するための洗浄液（有機溶剤系塗料の場合には有機溶剤、水系塗料の場合は水）であり、本例の回転霧化式塗装装置１を、色替え操作を必要とする上塗り塗装工程や中塗り塗装工程に適用した場合に、塗料の色替え時の洗浄用として供給されるものである。したがって、色替え操作が不要な塗装工程、たとえば単一種の中塗り塗料のみを塗装する中塗り塗装工程などにあっては、塗料のみがフィードチューブ１５に供給されることもある。色替え操作は、塗料供給装置１４に含まれる図示しないカラーチェンジバルブなどの色替弁ユニットにより行われる。

本例のベルカップ本体３０は、導電性材料、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、ステンレス合金その他の金属材料で構成されている。ただし、上述した外部印加型の回転霧化式静電塗装装置に適用されるベルカップ本体３０においては、硬質の樹脂材料から構成してもよい。本例のベルカップ本体３０は、略カップ形状をなし、カップ状の内面の塗料拡散面３１、カップ状の外面３２と、内面の先端に位置する塗料が放出される先端縁３３と、を有する。塗料拡散面３１の構成については後述する。

ベルカップ本体３０の基端側の中央であって、フィードチューブ１５の先端近傍には、ベルハブ４０が取り付けられている。このベルハブ４０は、金属などの導電性材料でも樹脂などの電気絶縁性材料でも構成することができるが、樹脂材料で構成することがより好ましい。本例のベルハブ４０は、図３に示すねじ部４６を図２に示すベルカップ本体３０の基端内面に形成されたねじ部３４にネジ締結することで固定され、ベルカップ本体３０及び中空シャフト１３とともに回転する。ただし、ベルハブ４０を中空シャフト１３の先端に装着してもよいし、フィードチューブ１５の先端に装着して非回転に構成してもよい。

また、ベルカップ本体３０が正面視において回転中心軸ＣＬを中心とする円形であることから、ベルハブ４０も正面視において円形とされている。そして、ベルハブ４０の外周部には所定間隔をもって複数の通孔４１が形成され、フィードチューブ１５の先端から供給された塗料又は洗浄シンナーは、ベルハブ４０の通孔４１を通過してベルカップ本体３０の塗料拡散面３１へ導かれ、先端縁３３の全周から飛散することになる。

本例のベルハブ４０は、スペーサ５２を介在させた状態でベルカップ本体３０の基端部にネジ締結により固定される。スペーサ５２は、図３に示すように環状凸部５１を有し、この環状凸部５１がベルカップ本体３０の基端部に形成された環状凸部３６に当接することで、スペーサ５２はベルハブ４０とベルカップ本体３０の基端部との間に挟持される。なお、スペーサ５２は、金属などの導電性材料でも樹脂などの電気絶縁性材料でも構成することができる。また、スペーサ５２は、必要に応じて省略してもよい。

次に、本例のベルカップ本体３０の塗料拡散面３１とベルハブ４０の構成について説明する。
図２は、図１に示すベルカップ本体３０の単体の拡大断面図であり、本例のベルカップ本体３０は、中空シャフト１３の回転中心軸ＣＬ廻りに回転対称とされた塗料拡散面３１を有する。この塗料拡散面３１は、ベルカップ本体３０の内面の基端側、具体的には塗料が吐出する通孔４１が対面する位置を始点とし、ベルカップ本体３０の内面の先端縁３３の位置を終点とする連続した曲面で構成されている。なお、これら始点および終点なる用語は、フィードチューブ１５から吐出される塗料の流動方向に沿って表現した趣旨であり、塗料拡散面３１の両端が、通孔４１の位置とベルカップ本体３０の内面の先端縁３３とで定義される意味である。

特に本例の塗料拡散面３１は、通孔４１に対面する始点を含む基端部までの第１範囲３１Ａは、回転中心軸ＣＬに対して０°を超え５°未満の曲面で構成される一方で、この第１範囲３１Ａに連続する、ベルカップ本体３０の先端縁３３までの第２範囲３１Ｂは、回転中心軸ＣＬに向かう凸状の曲面で構成されている。第１範囲３１Ａの塗料拡散面を第１塗料拡散面３１Ａ、第２範囲３１Ｂの塗料拡散面を第２塗料拡散面３１Ｂともいう。第１範囲の第１塗料拡散面３１Ａの曲面は、図２に示すように中空シャフト１３の回転中心軸ＣＬを含む任意平面の断面において、第１塗料拡散面３１Ａを通る直線Ｌ１と回転中心軸ＣＬとのなす角度αが、０°＜α＜５°となる、先端側に向かって平行な筒体又は拡開する円錐台の側面形状と成されている。

なお、第１塗料拡散面３１Ａを通る直線Ｌ１と回転中心軸ＣＬとのなす角度αが０°であると、第１塗料拡散面３１Ａに吐出された塗料や洗浄用シンナーがベルカップ本体３０の回転による遠心力によって第２塗料拡散面３１Ｂへ流れ難い。また、第１塗料拡散面３１Ａを通る直線Ｌ１と回転中心軸ＣＬとのなす角度αが０°未満であると、すなわち、基端側に向かって拡開する円錐台の側面形状であると、第１塗料拡散面３１Ａに吐出された塗料や洗浄用シンナーがベルカップ本体３０の回転による遠心力によってベルカップ本体３０の基端部に向かって逆に流れることになる。一方、第１塗料拡散面３１Ａを通る直線Ｌ１と回転中心軸ＣＬとのなす角度αが５°以上であると、以下に説明する塗料溜りの効果が得難い。したがって、第１塗料拡散面３１Ａを通る直線Ｌ１と回転中心軸ＣＬとのなす角度αは０°＜α＜５°であることが好ましい。

第２範囲の第２塗料拡散面３１Ｂの曲面は、回転中心軸ＣＬに向かう凸状の曲面であって、回転中心軸ＣＬとその接線とのなす角度が、ベルカップ本体３０の先端縁３３に向かうにしたがって徐々に大きくなる曲面とされている。特に限定はされないが、たとえば、図２に示すように、第２範囲の第２塗料拡散面３１B上の点Ｐにおける接線と回転中心軸ＣＬとのなす角度（鋭角側の角度）をθとすると、第２範囲の第２塗料拡散面３１Ｂの始点（すなわち、第１塗料拡散面３１Ａとの境界部分）におけるθが６０°、第２塗料拡散面３１Ｂの終点（すなわち、ベルカップ本体３１の先端縁）におけるθが９０°とされている。なお、第１塗料拡散面３１Ａと第２塗料拡散面３１Ｂとの境界部分は滑らかに変化する曲面とされている。また、詳細な図示が省略するが、第２塗料拡散面３１Ｂの終点、すなわちベルカップ本体３１の先端縁には、複数の溝が径方向に形成されている。第２塗料拡散面３１Ｂにて拡散された塗料は、この多数の溝によって分配され、糸状になって放出される。

一方、ベルハブ４０は、図３及び図４に示すように各通孔４１の出口である先端部に、当該通孔４１から第１塗料拡散面３１Ａに向かって滑らかに漸近するスカート部４２が形成されている。このスカート部４２によって通孔４１から吐出する塗料が第１塗料拡散面３１Ａに衝突するのを緩和する。また、ベルハブ４０の内面のうち、回転中心軸ＣＬを含む、フィードチューブ１５の先端に対面する中央部の内面は、ベルカップ本体３０の基端方向に向かう凹状曲面４３とされている。一方、ベルハブ４０の内面のうち外周部は、この凹状曲面４３に連続し、ベルカップ本体３０の基端方向に向かう凸状曲面４４とされている。この凹状曲面４３及び凸状曲面４４により、フィードチューブ１５から吐出した塗料の流れ方向が変わることで減速することになる。これにより、通孔４１に達した際の塗料の流速が制限され、第１塗料拡散面３１Ａに衝突するエネルギが小さくなる。ただし、これらスカート部４２、凹状曲面４３及び凸状曲面４４は本発明の必須構成ではないので、必要に応じて省略してもよい。

なお、ベルハブ４０の中央には複数の洗浄孔４５が形成されている。この洗浄孔４５は、ベルハブ４０の内面に複数の開口を有し、ベルハブ４０の外面において一つの開口とされている。すなわち、各洗浄孔４５は回転中心軸ＣＬに向かって傾斜する孔、換言すればベルカップ３の先端に向かって縮径方向に傾斜する孔とされている。本例の洗浄孔４５は、ベルカップ本体３０及びベルハブ４０の外面を洗浄用シンナーにより洗浄する際に用いられ、ベルカップ３の回転速度を低速とした状態でフィードチューブ１５から洗浄用シンナーを供給すると、ベルハブ４０の内面に吐出された洗浄用シンナーには大きな遠心力が作用しない。このため、当該洗浄用シンナーの一部は洗浄孔４５を介してベルハブ４０の外面に至り、当該ベルハブ４０の外面を洗浄することができる。ただし、塗料を塗布する際のようにベルカップ３を高速で回転させると、その遠心力と洗浄孔４５の逆傾斜により、ベルハブ４０の内面に吐出された塗料が洗浄孔４５からベルハブ４０の外面に至ることはない。

さて、本発明者らは、この種の凸状曲面とされた第２塗料拡散面３１Ｂを有するベルカップ３を用いて塗装した場合に、使用する塗料の粘度によって、平均粒径が大きく異なることを知見した。すなわち、塗料粘度が異なる２種類のクリア塗料を、同じ吐出量、同じ回転数で霧化した場合、得られた霧化粒子の平均粒径が異なり、特に高粘度塗料が低粘度塗料に比べて微粒化性能が高い、すなわち平均粒径が小さいという知見を得た。具体的には、動粘度が１００ｍＰａ・ｓのクリア塗料では、質量平均粒径が５８μｍであったのに対し、動粘度が８０ｍＰａ・ｓのクリア塗料では、質量平均粒径が７０μｍであった。低粘度塗料ほど微粒化性能が高くなるのが従来の常識であったが、この知見では高粘度塗料の方が、微粒化性能が高くなり、従来の常識とは逆の結果となった。

これは、凸状曲面のベルカップ３を用いて塗装する場合には、同じ組成の塗料を同じ吐出量、同じ回転数で塗装した場合でも、粘度が相違すると微粒化性能も相違することを意味する。そうすると、塗装時の粘度に応じてベルカップ３の回転数を含む塗装条件を相違させなければならないという問題がある。たとえば、上述した具体例でいえば、７０μｍの質量平均粒径を５８μｍまで小さくするには、この低粘度塗料を、高粘度塗料の回転数より約１０，０００ｒｐｍ高い回転数で塗装する必要がある。勿論、塗料粘度に応じてベルカップ３の回転数を制御することは技術的に可能ではあるが、塗料粘度は温度により変動するため、塗料粘度をリアルタイムで検出しつつベルカップ３の回転数を制御する必要があり、制御が複雑となる。

図５Ａは、図１及び図２に示す凸状曲面とされた第２塗料拡散面３１Ｂを有するベルカップ本体３０を用いて、動粘度が１００ｍＰａ・ｓのクリア塗料を２５０００ｒｐｍで塗装しているときのベルカップ本体３０の塗料拡散面３１を撮影した写真、図５Ｂは、同じベルカップ本体３０を用いて同じ回転数で動粘度が８０ｍＰａ・ｓのクリア塗料を塗装しているときのベルカップ本体３０の塗料拡散面３１を撮影した写真である。図５Ａに示す高粘度塗料では、第２塗料拡散面３１Ｂを流れる塗料は平滑であるが、図５Ｂに示す低粘度塗料では、第２塗料拡散面３１Ｂの終点付近において大きな波うち現象（白色で表れている）が発生していることが観察できる。

このような波うち現象が発生する理由は、塗料液の速度が、ベルカップ表面との界面にある塗料液の底部と、塗料液の表面部とで大きく異なるためと推察される。高粘度塗料の場合には、塗料液自体に速度差が発生し難いので波うち現象は観察されず、低粘度塗料の場合には、塗料液の厚み方向において速度差が発生し易いので波うち現象が観察されるのはこのためである。ベルカップ本体３０の第２塗料拡散面３１Ｂにおける塗料液膜の流れは、層流になることが望ましい。しかしながら、塗料の性状、特に低粘度塗料では、塗料液の底部と表面部との間に速度差が生じ、これが第２塗料拡散面３１Ｂ上で多数の波うち現象となる。この波うち現象は、ベルカップ本体３０の最外周付近に設けられた多数の溝に供給される塗料量が変動することになり、波の頂上が溝の間の壁を越えて、糸状の液ではなく、膜状の液で放出される現象となって現れる。塗料がベルカップ本体３０の先端縁から膜状の液で放出されると、ベルカップ本体３０の背面から供給されるシェーピングエアーを巻き込み、気泡となって被塗物に付着するため、塗面のワキ現象と類似の塗膜欠陥を発生させ易くなる。

そこで、本例のベルカップ本体３０は、塗料拡散面３１の少なくとも一部の最表面が、少なくとも最表面には珪素を含まないダイヤモンドライクカーボン膜５０で被覆されている。本例のダイヤモンドライクカーボン膜５０は、図１に×印にて示すように、塗料拡散面３１のうちの第２塗料拡散面３１Ｂの最表面の全面に設けることが望ましい。またはこれに代えて、塗料拡散面３１の接線と回転中心軸ＣＬとのなす鋭角側の角度θが６０〜９０°となる塗料拡散面３１の最表面の全面に設けることが望ましい。勿論、これに加えて塗料拡散面３１の第１塗料拡散面３１Ａに設けてもよい。

本例のダイヤモンドライクカーボン膜５０は、ダイヤモンドのＳＰ^３結合とグラファイトのＳＰ^２結合の両者を炭素原子の骨格構造とした非晶質材料であるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる。特に本例のダイヤモンドライクカーボン膜５０は、（ａ）水素を含有する水素化アモルファスカーボンであって、表面の炭素原子が水素原子により終端されているダイヤモンドライクカーボン、（ｂ）水素を含有する水素化アモルファスカーボンであって、表面の炭素原子が水素原子により終端されていないダイヤモンドライクカーボン、（ｃ）フッ素を含有するアモルファスカーボンであって、表面の炭素原子がフッ素原子により終端されていないダイヤモンドライクカーボンからなることが好ましい。後述するとおり、ダイヤモンドライクカーボンであっても珪素Ｓｉを含有するアモルファスカーボンからなるダイヤモンドライクカーボン膜は、塗料の粘度差を吸収するという本発明の効果を発揮しないので好ましくない。

本例のダイヤモンドライクカーボン膜５０は、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２などの炭化水素系ガスをプラズマ化して成膜する化学気相成長法（ＣＶＤ法）、又は固体の炭素からスパッタリングや陰極アーク放電を利用して成膜する物理気相成長法（ＰＶＤ法）により、ベルカップ本体３０に形成することができる。本例のダイヤモンドライクカーボン膜５０は、上述した（ａ）〜（ｃ）のとおり、水素又はフッ素を含むのでＣＶＤ法により容易に成膜することができる。本例のダイヤモンドライクカーボン膜５０の膜厚は、適用される塗料に対して、水系塗料であれば撥水特性、有機溶剤系塗料であれば撥油特性が発揮できる程度の膜厚があれば充分であり、特に限定されないが、０．２μｍ〜２．０μｍである。

なお、ダイヤモンドライクカーボン膜５０は、一般的な鉄系材料に直接成膜することはできない。鉄との濡れ性が低く、界面に炭化物層が生成し難いため容易に剥がれるからである。したがって、ベルカップ本体３０が、上述したアルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、ステンレス合金その他の金属材料である場合は、ベルカップ本体３０の表面に、ニッケルなどの無電解金属メッキ膜、金属酸化膜又は珪素を含むダイヤモンドライクカーボン膜を中間層として形成し、この表面に本例のダイヤモンドライクカーボン膜５０を形成することが望ましい。

以上のとおり、本実施形態のベルカップ３によれば、少なくとも第２塗料拡散面３１Ｂの最表面又は塗料拡散面３１の接線と回転中心軸ＣＬとのなす鋭角側の角度θが６０〜９０°となる塗料拡散面３１の最表面に、（ａ）水素を含有する水素化アモルファスカーボンであって、表面の炭素原子が水素原子により終端されているダイヤモンドライクカーボン、（ｂ）水素を含有する水素化アモルファスカーボンであって、表面の炭素原子が水素原子により終端されていないダイヤモンドライクカーボン、（ｃ）フッ素を含有するアモルファスカーボンであって、表面の炭素原子がフッ素原子により終端されていないダイヤモンドライクカーボンのいずれかからなるダイヤモンドライクカーボン膜５０が形成されているので、塗料拡散面３１の基端側から先端側に向かって拡散する塗料に対して撥水特性又は撥油特性が発揮される。これにより、塗料の底部と表面部との速度差が小さくなるので、図５Ｂに示すような波うち現象の発生が抑制される。その結果、塗料粘度に依らず微粒化を均一にできるので、同じ塗装条件で塗装することができる。

《実施例１》
図２に示すベルカップ３の塗料拡散面３１の表面に無電解ニッケルメッキを施し、その表面に、（ａ）水素を含有する水素化アモルファスカーボンであって、表面の炭素原子が水素原子により終端されているダイヤモンドライクカーボンからなるダイヤモンドライクカーボン膜５０を形成した。このベルカップ３を含む図１に示す回転霧化式塗装装置１を用いて、動粘度が１２０ｍＰａ・ｓの有機溶剤系クリア塗料（日本ペイント・オートモーティブコーティングス社製スーパーラックＯ−８０），１００ｍＰａ・ｓの有機溶剤系クリア塗料（日本ペイント・オートモーティブコーティングス社製スーパーラックＯ−８０），８０ｍＰａ・ｓの有機溶剤系クリア塗料（日本ペイント・オートモーティブコーティングス社製マックフローＯ−５９０）の３種類のクリア塗料を、吐出量を５５０ｍｌ／ｍｉｎ，ベルカップ本体３０の回転数を２５０００ｒｐｎとして塗装した。

図６Ａは、上記実施例１の動粘度が１００ｍＰａ・ｓのクリア塗料を２５０００ｒｐｍで塗装しているときのベルカップ本体３０の塗料拡散面３１を撮影した写真、図６Ｂは、同じベルカップ本体３０を用いて同じ回転数で、実施例１の動粘度が８０ｍＰａ・ｓのクリア塗料を塗装しているときのベルカップ本体３０の塗料拡散面３１を撮影した写真である。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、粘度差に依らず、細かい波が多数発生しているが、図５Ｂと異なるのは、ベルカップの最外周部に至るまでに十分小さな波に変化し、ベルカップの先端縁の溝の山を越えるような大きな波が消失していることが観察できる。

上記実施例１において、３種類のクリア塗料の塗布時の平均粒径を測定した。平均粒径の測定方法は、回転霧化式塗装装置１の前面に霧状のいわゆるスプレーパターンを形成させ、プレパラートガラス板がその中を横断するように横切らせ、ガラス板上に捕集された塗料粒子の直径を画像処理により計測した。測定した平均粒径を表１に示すが、平均粒径は質量平均粒径（Ｄ４３）で表した。この質量平均粒径は、スプレーパターンの粒子群が全量被塗物に付着した場合に、塗膜が平均してどれだけの直径の粒子で形成されているかを示す物理量であり、数値が小さいほど微粒化状態が良いことを示す。

《実施例２》
ダイヤモンドライクカーボン膜５０を、（ｂ）水素を含有する水素化アモルファスカーボンであって、表面の炭素原子が水素原子により終端されていないダイヤモンドライクカーボンからなるものにしたこと以外は、実施例１と同様の条件で塗装した。このときの、３種類のクリア塗料の塗布時の平均粒径（質量平均粒径，Ｄ４３）を表１に示す。

《実施例３》
ダイヤモンドライクカーボン膜５０を、（ｃ）フッ素を含有するアモルファスカーボンであって、表面の炭素原子がフッ素原子により終端されていないダイヤモンドライクカーボンからなるものにしたこと以外は、実施例１と同様の条件で塗装した。このときの、３種類のクリア塗料の塗布時の平均粒径（質量平均粒径，Ｄ４３）を表１に示す。

《比較例１》
ダイヤモンドライクカーボン膜５０に代えて、ベルカップ３の塗料拡散面３１の表面に無電解ニッケルメッキ膜（Ｎｉ）を形成したこと以外は、実施例１と同様の条件で塗装した。このときの、３種類のクリア塗料の塗布時の平均粒径（質量平均粒径，Ｄ４３）を表１に示す。

《比較例２》
ダイヤモンドライクカーボン膜５０に代えて、ベルカップ３の塗料拡散面３１の表面に窒化クロム膜（ＣｒＮ）を形成したこと以外は、実施例１と同様の条件で塗装した。このときの、３種類のクリア塗料の塗布時の平均粒径（質量平均粒径，Ｄ４３）を表１に示す。

《比較例３》
ダイヤモンドライクカーボン膜５０に代えて、ベルカップ３の塗料拡散面３１の表面に珪素を含有するアモルファスカーボンであって、表面に珪素原子が露出したダイヤモンドライクカーボン膜を形成したこと以外は、実施例１と同様の条件で塗装した。このときの、３種類のクリア塗料の塗布時の平均粒径（質量平均粒径，Ｄ４３）を表１に示す。

表１の結果から、実施例１〜３については、動粘度が１２０〜８０ｍＰａ・ｓと相違しても、同じ塗装条件にて塗装した場合の平均粒径差は僅か３〜４μｍであるのに対し、比較例１〜３のベルカップでは、平均粒径差は１１〜１４μｍと無視できない大きさとなることが確認された。

実施例１の１００ｍＰａ・ｓの有機溶剤系クリア塗料及び８０ｍＰａ・ｓの有機溶剤系クリア塗料と、比較例１の１００ｍＰａ・ｓの有機溶剤系クリア塗料及び８０ｍＰａ・ｓの有機溶剤系クリア塗料に対し、ベルカップ本体３０の回転数を２５０００ｒｐｍ、３５０００ｒｐｍ、４５０００ｒｐｍにした場合の平均粒径（質量平均粒径，Ｄ４３）を測定した。この結果を図７示す。縦軸の平均粒径は体積比での存在割合を示す。

図７の結果から、ベルカップ本体３０の回転数が２５０００〜４５０００ｒｐｍと変動しても、実施例１のベルカップでは塗料粘度に依らず平均粒径差は小さい。これに対して、比較例１のベルカップでは、ベルカップ本体の回転数を大きくすれば平均粒径差は小さくなるものの、実施例１に比べるとその差は依然として大きいことが確認された。

《実施例４〜６及び比較例４〜６》
塗料を、クリア塗料に代えて有機溶剤系中塗り塗料（日本ペイント・オートモーティブコーティングス社製オルガＯＰ−６１Ｍシーラー）とし、３種類の動粘度を１３５ｍＰａ・ｓ、１２１ｍＰａ・ｓ、１１０ｍＰａ・ｓとし、中塗り塗料の吐出量を４００ｍｌ／ｍｉｎとし、ベルカップ本体３０の回転数を２００００ｒｐｍとしたこと以外は、実施例１〜３及び比較例１〜３とそれぞれ同じバルカップを用いて同じ条件で塗装し、塗布時の平均粒径を測定した。この結果を表２に示す。

《実施例７〜９及び比較例７〜９》
塗料を、クリア塗料に代えて水系中塗り塗料（ＢＡＳＦジャパン社製プロブロックＮ）とし、３種類の動粘度を１３２ｍＰａ・ｓ、１１７ｍＰａ・ｓ、１０１ｍＰａ・ｓとし、中塗り塗料の吐出量を３５０ｍｌ／ｍｉｎとし、ベルカップ本体３０の回転数を２００００ｒｐｍとしたこと以外は、実施例１〜３及び比較例１〜３とそれぞれ同じバルカップを用いて同じ条件で塗装し、塗布時の平均粒径を測定した。この結果を表３に示す。

上記表２及び表３の結果から、本実施形態のベルカップを用いて好ましい塗料は、クリア塗料のほか、光輝性顔料を含まない塗料である中塗り塗料（有機溶剤系及び水系）も含まれることが確認された。

１…回転霧化式塗装装置
１１…ハウジング
１２…エアーモータ
１３…中空シャフト
１４…塗料供給装置
１５…フィードチューブ
１６…高圧電源
１７…エアー吐出口
１８…エアー供給装置
１９，２０…エアー通路
２１…ねじ部
３…ベルカップ
３０…ベルカップ本体
３１…塗料拡散面
３１Ａ…第１範囲（第１塗料拡散面）
３１Ｂ…第２範囲（第２塗料拡散面）
３２…外面
３３…先端縁（塗料拡散面の終点）
３４，３５…ねじ部
３６…環状凸部
３７…環状凹部
４０…ベルハブ
４１…通孔
４２…スカート部
４３…凹状曲面
４４…凸状曲面
４５…洗浄孔
４６…ねじ部
５０…ダイヤモンドライクカーボン膜
ＣＬ…回転中心軸

Claims (6)

1. 回転霧化式塗装装置の回転軸の先端部に装着され、その内面の塗料拡散面に、前記回転軸に挿入されたフィードチューブから塗料が吐出され、前記塗料拡散面のうち基端側の所定位置から先端縁までの範囲が、前記回転軸に向かう凸状の曲面で構成されたベルカップにおいて、
   前記塗料拡散面の少なくとも一部の最表面が、珪素を含まず且つフッ素を含有するアモルファスカーボンであって、表面の炭素原子がフッ素原子により終端されていないダイヤモンドライクカーボン膜で被覆されている回転霧化式塗装装置のベルカップ。
2. 前記ダイヤモンドライクカーボン膜は、少なくとも前記凸状の曲面の最表面に設けられている請求項１に記載の回転霧化式塗装装置のベルカップ。
3. 前記ダイヤモンドライクカーボン膜は、少なくとも前記塗料拡散面の接線と前記回転軸とのなす鋭角側の角度が６０〜９０°となる塗料拡散面の最表面に設けられている請求項１に記載の回転霧化式塗装装置のベルカップ。
4. 前記ベルカップは、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン又はチタン合金からなり、
   前記ベルカップの表面と前記ダイヤモンドライクカーボン膜との間に、無電解金属メッキ膜、金属酸化膜又は珪素を含むダイヤモンドライクカーボン膜を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転霧化式塗装装置のベルカップ。
5. 前記塗料は、自動車の車体に静電塗装される、光輝性顔料を含まない塗料である請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転霧化式塗装装置のベルカップ。
6. 前記塗料は、自動車の車体に塗布される中塗り塗料又は上塗りクリヤ塗料である請求項５に記載の回転霧化式塗装装置のベルカップ。