特開 2024-3934 塗料吐出装置及びこれを用いた自動車の塗装方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024003934

(43)【公開日】2024-01-16

(54)【発明の名称】塗料吐出装置及びこれを用いた自動車の塗装方法

(51)【国際特許分類】

   B05C 5/00 20060101AFI20240109BHJP

   B05D 1/26 20060101ALI20240109BHJP

   B05D 7/14 20060101ALI20240109BHJP

   B05C 11/10 20060101ALI20240109BHJP

   B62D 65/00 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

B05C5/00 101

B05D1/26 Z

B05D7/14 L

B05C11/10

B62D65/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022103301

(22)【出願日】2022-06-28

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 洋一

(72)【発明者】

【氏名】福山 康弘

(72)【発明者】

【氏名】小瀬村 透

(72)【発明者】

【氏名】上原 義貴

(72)【発明者】

【氏名】手塚 康介

【テーマコード（参考）】

3D114

4D075

4F041

4F042

【Ｆターム（参考）】

3D114CA10

4D075AC06

4D075AC88

4D075CA47

4D075DC12

4D075EA06

4D075EA07

4D075EB22

4D075EB35

4D075EB36

4F041AA07

4F041AB01

4F041BA05

4F041BA17

4F041BA32

4F041BA43

4F042AA09

4F042AB00

4F042BA06

4F042BA12

4F042BA15

4F042CA01

4F042CA06

4F042CB02

4F042CB04

4F042CB20

(57)【要約】

【課題】エネルギ消費を抑制しつつ塗料室における塗料の撹拌性を高めた塗料吐出装置及びこれを用いた自動車の塗装方法を提供する。
【解決手段】塗料２の導入部１１１、塗料室１１２及び塗料の吐出部１１３を有するノズル１１と、少なくとも先端部１２１が前記塗料室に配置され、当該先端部が前記吐出部に向かって軸方向に移動可能に設けられた、軸周りに非回転とされたニードル１２と、前記ニードルの前進時に前記先端部が前記吐出部に接近し、前記ニードルの後退時に前記先端部が前記吐出部から離反するように、前記ニードルを前記軸方向に進退移動させるアクチュエータ１３と、を備える塗料吐出装置１において、前記ニードル１２は、前記軸方向に対して傾斜した傾斜面を含む撹拌構造を有する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

塗料の導入部、塗料室及び塗料の吐出部を有するノズルと、
少なくとも先端部が前記塗料室に配置され、当該先端部が前記吐出部に向かって軸方向に移動可能に設けられた、軸周りに非回転とされたニードルと、
前記ニードルの前進時に前記先端部が前記吐出部に接近し、前記ニードルの後退時に前記先端部が前記吐出部から離反するように、前記ニードルを前記軸方向に進退移動させるアクチュエータと、を備える塗料吐出装置において、
前記ニードルは、前記軸方向に対して傾斜した傾斜面を含む撹拌構造を有する塗料吐出装置。

【請求項2】

前記撹拌構造は、前記ニードルの外面から径方向に突出して形成された羽根部を含み、前記羽根部が前記傾斜面を含む請求項１に記載の塗料吐出装置。

【請求項3】

前記羽根部は、前記ニードルの外面に螺旋状に連続して形成された連続羽根を含む請求項２に記載の塗料吐出装置。

【請求項4】

前記羽根部は、前記ニードルの外面に離散して形成された、前記傾斜面を含む複数の離散羽根と、隣接する前記離散羽根の間に形成され、前記軸方向に前記塗料が通過可能な隙間と、を含む請求項２に記載の塗料吐出装置。

【請求項5】

前記離散羽根は、矩形、三角形、半円又は半楕円の正面視形状を有する請求項４に記載の塗料吐出装置。

【請求項6】

前記撹拌構造は、前記ニードルの外面に形成された溝部を含み、前記溝部が前記傾斜面を含む請求項１に記載の塗料吐出装置。

【請求項7】

前記溝部は、半円形、矩形、Ｖ字形又は波形の断面形状を有する請求項６に記載の塗料吐出装置。

【請求項8】

前記溝部は、前記ニードルの外面に螺旋状に連続して形成された連続溝を含む請求項６に記載の塗料吐出装置。

【請求項9】

前記溝部は、前記ニードルの外面に螺旋状に離散して形成された離散溝を含む請求項６に記載の塗料吐出装置。

【請求項10】

前記撹拌構造は、前記ニードルを貫通する複数の孔部を含み、前記孔部が前記傾斜面を含む請求項１に記載の塗料吐出装置。

【請求項11】

請求項１～１０のいずれか一項に記載の塗料吐出装置を用い、自動車ボディ又は自動車部品に前記塗料を塗布する自動車の塗装方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塗料吐出装置及びこれを用いた自動車の塗装方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

混合チャンバと、混合チャンバに連通する少なくとも４つの入口部と、混合チャンバに配置されたインペラと、を備え、インペラが回転することで、混合チャンバ内の材料が撹拌されるプリンタのノズルが知られている（特許文献１の図２６参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第ＷＯ２０１８／１５７１４８号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来のプリンタノズルでは、インペラを回転させることで材料を撹拌しているので、エネルギの消費量が大きいという問題がある。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、エネルギ消費を抑制しつつ塗料室における塗料の撹拌性を高めた塗料吐出装置及びこれを用いた自動車の塗装方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、少なくとも先端部が塗料室に配置され、当該先端部が吐出部に向かって軸方向に移動可能に設けられたニードルに、軸方向に対して傾斜した傾斜面を含む撹拌構造を形成することによって、上記課題を解決する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ニードルの先端部が吐出部に向かって軸方向に移動する際に、撹拌構造により塗料室の塗料が撹拌されるので、エネルギ消費を抑制しつつ塗料室における塗料の撹拌性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係る塗料吐出装置の一実施の形態を示す構成図である。

【図2A】図１のニードルの進退移動とこれに伴う塗料の流れを説明するための要部断面図（上死点から前進時）である。

【図2B】図１のニードルの進退移動とこれに伴う塗料の流れを説明するための要部断面図（下死点）である。

【図2C】図１のニードルの進退移動とこれに伴う塗料の流れを説明するための要部断面図（下死点から後退時）である。

【図3】本発明に係る塗料吐出装置の他の実施の形態を示す要部斜視図である。

【図4】図３に示す実施形態におけるニードルの進退移動とこれに伴う塗料の流れを説明するための要部正面図である。

【図5】図３の離散羽根の他例を示す正面視である。

【図6】本発明に係る塗料吐出装置のさらに他の実施の形態を示す要部正面図である。

【図7】図６に示す実施形態におけるニードルの進退移動とこれに伴う塗料の流れを説明するための要部正面図である。

【図8】本発明に係る塗料吐出装置のさらに他の実施の形態を示す要部正面図、要部背面図、要部断面図である。

【図9】図８に示す実施形態におけるニードルの進退移動とこれに伴う塗料の流れを説明するための要部正面図である。

【図10】図６及び図８の溝部の他例を示す断面図である。

【図11】本発明に係る塗料吐出装置のさらに他の実施の形態を示す要部正面図、要部右側面図である。

【図12】図１１に示す実施形態におけるニードルの進退移動とこれに伴う塗料の流れを説明するための要部正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態例を説明する。図１は、本発明に係る塗料吐出装置１の一実施の形態を示す構成図である。本実施形態の塗料吐出装置１は、特に限定はされないが、たとえば自動車用塗料（アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂などを基体樹脂とする熱硬化型塗料であり、水系塗料又は有機溶剤系塗料のいずれであってもよい。必要に応じて着色顔料や光輝性顔料を含んでよい。）を用いて自動車ボディの外板／内板やバンパなどの自動車部品を塗装する工程に適用することができる。自動車ボディの外板／内板やバンパなどの自動車部品を塗装する場合、サイドドアやフェンダなどの被塗装面がほぼ鉛直面になるため、比較的高粘度の塗料を使用する必要がある。その意味で、紙媒体への印刷に用いられるインクジェット記録装置の記録ヘッドなどは、低粘度のインクを使用することが前提であるため、自動車ボディの塗装用途には適していない。

【0010】

本実施形態の塗料吐出装置１は、塗料２の導入部１１１、塗料室１１２及び塗料２の吐出部１１３を有するノズル１１と、少なくとも先端部１２１が塗料室１１２に配置され、当該先端部１２１が吐出部１１３に向かって軸方向Ｙに往復移動可能に設けられたニードル１２と、ニードル１２の前進時に先端部１２１が吐出部１１３に接近し、ニードル１２の後退時に先端部１２１が吐出部１１３から離反するように、ニードル１２を軸方向Ｙに進退移動させるアクチュエータ１３と、アクチュエータ１３を制御する制御部１４と、を備える。

【0011】

ノズル１１は、金属材料、樹脂材料又はセラミックス材料からなる中空状のハウジング１１４を有し、一側面に導入部１１１が形成され、先端に吐出部１１３が形成され、内部に塗料室１１２が形成されている。塗料２は、導入部１１１から塗料室１１２へ導入され、ニードル１２によって押されることで、吐出部１１３から外部へ吐出（滴下）する。ハウジング１１４の内部は、シール部材１２３によって、塗料室１１２とアクチュエータ室１１５とに液密状態で仕切られている。

【0012】

ニードル１２は、金属材料、樹脂材料又はセラミックス材料からなる針状の棒体（ロッド）であり、先端部１２１が塗料室１１２に配置され、基端部１２２がアクチュエータ室１１５に配置され、その間にシール部材１２３が設けられている。またニードル１２の基端部１２２には、アクチュエータ１３が固定されている。ニードル１２は、ハウジング１１４内において軸方向Ｙに進退移動可能に設けられている。なお、本実施形態のニードル１２は、軸方向Ｙに進退移動するだけで、軸周りに回転しない構成とされている。

【0013】

アクチュエータ１３は、たとえば複数の圧電素子を積層したものであり、電極に印加する電圧に応じて軸方向Ｙに伸長及び収縮する特性を有する。アクチュエータ１３への電圧の印加は、制御部１４により実行され、制御部１４からの指令信号によりアクチュエータ１３に電圧を印加することで、ニードル１２を軸方向Ｙに進退移動させることができる。

【0014】

本実施形態の塗料２は、塗料タンク２１に収容され、塗料配管２２を介して塗料ポンプ２３により供給される。本実施形態の塗料吐出装置１を自動車ボディやバンパなどの自動車部品の塗装用途に用いる場合には、自動車用塗料として、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂などを基体樹脂とし、必要に応じて着色顔料や光輝性顔料を含む熱硬化型塗料を用いることができる。本実施形態の塗料吐出装置１で用いられる塗料２は、水系塗料又は有機溶剤系塗料のいずれであってもよく、溶剤により所望の粘度に調製して用いることができる。なお、ノズル１１の塗料室１１２に導入した塗料２を塗料タンク２１に戻す塗料配管を設け、塗料２を循環しながら供給してもよい。塗料ポンプ２３のＯＮ／ＯＦＦは制御部１４からの指令信号により制御される。

【0015】

《撹拌構造の第１実施形態：羽根部⇒連続羽根１２４》
特に本実施形態の塗料吐出装置１において、塗料室１１２における塗料２の撹拌性を高めるために、ニードル１２は、軸方向Ｙに対して傾斜した傾斜面を含む撹拌構造を有する。そして、本実施形態の撹拌構造は、ニードル１２の本体外面から径方向に突出して形成された羽根部を含む。具体的には、図１～図２Ｃに示す実施形態のニードル１２は、羽根部を含む撹拌構造の一形態として、棒形状の本体外面から径方向に突出して形成された連続羽根１２４を含み、この連続羽根１２４の表面が軸方向Ｙに対して傾斜した傾斜面とされている。すなわち、ニードル１２の本体は、上述したとおり針状の棒体（ロッド）から構成されているが、この本体の外面に、螺旋状に連続する連続羽根１２４が形成され、連続羽根１２４の表裏の全面が軸方向Ｙに対して傾斜した傾斜面となっている。連続羽根１２４は、ニードル１２の本体と一体的に形成してもよいし、別部材として形成したものをニードル１２の本体に固定してもよい。

【0016】

本実施形態の連続羽根１２４の形成位置は特に限定はされず、塗料室１１２における塗料２の撹拌性向上の観点からは塗料室１１２の内部に位置する部分であればニードル１２の本体外面の一部に設けてもよいが、塗料２の撹拌効果を高める観点からすれば、塗料室１１２に位置するニードル１２の全部にわたって形成することがより好ましいといえる。

【0017】

本実施形態の連続羽根１２４のニードル１２の円周方向に対する形成位置は特に限定されず、ニードル１２の本体外面の円周方向に対して非連続的（離散的）に形成してもよいが（図３～図５を参照して後述する。）、塗料室１１２における塗料２の撹拌性をより一層高めるためには、ニードル１２の本体外面の円周方向に連続して形成することがより好ましいといえる。

【0018】

本実施形態の連続羽根１２４の軸方向Ｙのピッチは特に限定されず、塗料２の撹拌性と塗料２の流動性とを勘案して適宜のピッチに設定することができる。図２Ａ～図２Ｃを参照して後述するとおり、ニードル１２が進退移動すると、連続羽根１２４によって塗料室１１２の塗料２が撹拌されるが、このとき塗料２は、その方向を変えながら連続羽根１２４の間を流動する。そのため、連続羽根１２４のピッチが広過ぎると撹拌効果が少ない一方、連続羽根１２４のピッチが狭過ぎても塗料２の流動性が低いので、やはり撹拌効果が少ない。したがって、使用する塗料２の粘度などの流動特性に応じて、適宜のピッチに設定することが望ましい。

【0019】

次に作用を説明する。図２Ａ～図２Ｃは、ノズル１１の吐出部１１３に対するニードル１２の進退移動と、これに伴う塗料２の流れを説明するための要部断面図である。図２Ａは、ニードル１２が上死点に位置し、これから前進する状態を示し、図２Ｂは、ニードル１２が下死点に到達した状態を示し、図２Ｃは、ニードル１２が下死点から後退を開始して上死点に向かう途中の状態を示す。

【0020】

本実施形態の制御部１４は、アクチュエータ１３を制御することにより所定の周波数でニードル１２を軸方向Ｙに進退移動させる。ニードル１２の１ストロークの行程は、図２Ａに示す、ニードル１２の先端部１２１が吐出部１１３から最も離反するストローク開始位置Ｙ１（上死点）から、図２Ｂに示す、ニードル１２の先端部１２１が吐出部１１３に最も接近する前進限位置Ｙ２（下死点）まで前進したのち、再び図２Ａに示すストローク開始位置Ｙ１（上死点）まで戻る行程である。制御部１５は、アクチュエータ１３を制御することにより、図２Ａに示すニードル１２のストローク開始位置Ｙ１，ニードル１２のストローク量ΔＬ，ニードル１２の移動速度Ｖを設定することができる。

【0021】

なお、図２Ａに示すように、ニードル１２やアクチュエータ１３の仕様により、ニードル１２のストローク開始位置Ｙ１の最大後退位置が定まるが、制御部１４でアクチュエータ１３を制御することにより、図２Ａに示すように、最大後退位置を限度にしてニードルのストローク開始位置Ｙ１を所望の位置に設定することができる。また、ニードル１２の前進限位置Ｙ２において、ニードル１２の先端部１２１は、ノズル１１の吐出部１１３に接触する必要はなく、接近すればよい。すなわち、ニードル１２が前進することにより、基本的には先端部１２１と吐出部１１３との間にある塗料２が吐出部１１３に押され、これにより塗料２が吐出部１１３から吐出（滴下）するからである。

【0022】

ところで、自動車用塗料のような液体ポリマーは、高分子粘弾性のチキソトロピー特性により、剪断応力を受け続けると粘度が低下する一方、静止状態になると粘度が上昇することが知られている。本発明者らが模擬実験を行い、本実施形態の塗料吐出装置１のノズル１１の容積に相当するシリンジ（注射筒）に自動車用塗料を収容し、注射口を塞いだ状態でプランジャ（押し子）にて１０ｋＰａの圧力を６時間印加したところ、その粘度が初期の粘度に対し２～３倍に上昇することが確認された。

【0023】

自動車ボディや自動車部品に塗装する場合、塗膜の平滑性や輝度を高めるために、塗料２の微粒化を促進することが重要であるが、粘度が上昇すると微粒化が阻害される。そのため、粘度を低下させるためには塗料２を撹拌することが好ましいが、本実施形態の連続羽根１２４は、塗料室１１２の内部において高周波数で進退移動を繰り返すことから、塗料２の撹拌にも寄与することができる。このことを以下に説明する。

【0024】

図２Ａに示すように、ニードル１２が上死点から前進を開始すると、ニードル１２の前進移動にともなって連続羽根１２４も前進移動を開始する。これにより、図２Ａに実線の矢印で示すように、ニードル１２の周りにある塗料室１１２内の塗料２は、連続羽根１２４の間を斜め上方向に流動することになる。また、これと同時に、図２Ａに白抜き矢印で示すように、連続羽根１２４と塗料室１１２の内壁との間にあった塗料２が吐出部１１３に向かって流動することになる。連続羽根１２４を設けていないニードル１２の場合には、ニードル１２の先端部１２１と吐出部１１３との間にある塗料２だけが吐出部１１３に向かって押されるだけで、塗料室１１２の塗料２は撹拌されない。しかしながら、本実施形態では、ニードル１２に連続羽根１２４が設けられているので、塗料室１１２内の塗料２が撹拌される。なおこれに加えて、ニードル１２の先端部１２１と吐出部１１３との間にある塗料２だけでなく、連続羽根１２４と塗料室１１２の内壁との間にあった塗料２が吐出部１１３に向かって流動する。これにより、塗料２の撹拌効果に加えて、塗料２の供給スピードが高くなる。

【0025】

図２Ｂに示すように、ニードル１２が下死点に到達すると、ニードル１２の先端部１２１と吐出部１１３との間の塗料２が液滴となって吐出されるので、この部分の塗料２が瞬間的に欠損する。しかしながら、ニードル１２が下死点から後退を開始すると、図２Ｃに実線の矢印で示すように、ニードル１２の周りにある塗料室１１２内の塗料２は、連続羽根１２４の間を斜め下方向に流動することになる。また、これと同時に、図２Ａに白抜き矢印で示すように、連続羽根１２４と塗料室１１２の内壁との間にあるが吐出部１１３に向かって流動し、欠損した塗料２を補うことになる。このような動作を高周波数で繰り返すことにより、塗料室１１２の塗料２が撹拌される。

【0026】

《撹拌構造の第２実施形態：羽根部⇒離散羽根１２５》
本実施形態の塗料吐出装置１において、ニードル１２は、軸方向Ｙに対して傾斜した傾斜面を含む撹拌構造を有し、この撹拌構造の具体例として、図１～図２Ｃに示す実施形態では、ニードル１２の外面から径方向に突出して形成された羽根部のうちの連続羽根１２４を例示したが、本発明の羽根部は、連続羽根１２４にのみ限定されず、ニードル１２の本体外面に離散して形成された複数の離散羽根１２５であってもよい。図３は、本発明に係る塗料吐出装置１の他の実施の形態を示す要部斜視図であり、塗料室１１２に臨んだニードル１２のみを示す。なお、本実施形態のニードル１２も、軸方向Ｙに進退移動するだけで、軸周りに回転しない構成とされている。

【0027】

図３に示す実施形態では、羽根部として、ニードル１２の本体外面に離散し、軸方向Ｙに対して傾斜した傾斜面を含む複数の離散羽根１２５を有する。また、複数の離散羽根１２５は、軸方向Ｙに対しても円周方向に対しても、隣接する２つの離散羽根１２５の間には隙間Ｓが形成され、後述するように塗料２が離散羽根１２５の傾斜面に沿って円周方向螺旋状に流動することに加え、ニードル１２の軸方向Ｙにも塗料２が通過できるようになっている。

【0028】

本実施形態の離散羽根１２５の形成位置は特に限定はされず、塗料室１１２における塗料２の撹拌性向上の観点からは塗料室１１２の内部に位置する部分であればニードル１２の本体外面の一部に設けてもよいが、塗料２の撹拌効果を高める観点からすれば、塗料室１１２に位置するニードル１２の全部にわたって形成することがより好ましいといえる。

【0029】

本実施形態の離散羽根１２５のニードル１２の円周方向のピッチ及び軸方向Ｙのピッチは特に限定されず、塗料２の撹拌性と塗料２の流動性とを勘案して適宜のピッチに設定することができる。図４を参照して後述するとおり、ニードル１２が進退移動すると、離散羽根１２５によって塗料室１１２の塗料２が撹拌されるが、このとき塗料２は、その方向を変えながら離散羽根１２５の間の隙間Ｓを流動する。そのため、離散羽根１２５のピッチが広過ぎると撹拌効果が少ない一方、離散羽根１２５のピッチが狭過ぎても塗料２の流動性が低いので、やはり撹拌効果が少ない。したがって、使用する塗料２の粘度などの流動特性に応じて、適宜のピッチに設定することが望ましい。図３に示す離散羽根１２５は、軸方向Ｙに３つずつ配列され、円周方向に４列配列されている。

【0030】

次に作用を説明する。図４は、図３に示す実施形態のニードル１２の進退移動とこれに伴う塗料の流れを説明するための要部正面図である。図４（Ａ）は、ニードル１２が上死点から前進する状態を示し、図４（Ｂ）は、ニードル１２が下死点から後退するの状態を示す。

【0031】

図４（Ａ）に示すように、ニードル１２が上死点から前進を開始すると、ニードル１２の前進移動にともなって複数の離散羽根１２５も前進移動を開始する。これにより、同図に実線の矢印で示すように、ニードル１２の周りにある塗料室１１２内の塗料２は、離散羽根１２５の間を斜め上方向に流動することになる。また、離散羽根１２５の間を斜め上方向に流動した塗料は、隙間Ｓの部分でその方向を軸方向Ｙの上側に変更する。

【0032】

一方、図４（Ｂ）に示すように、ニードル１２が下死点から後退を開始すると、ニードル１２の後退移動にともなって複数の離散羽根１２５も後退移動を開始する。これにより、ニードル１２の周りにある塗料室１１２内の塗料２は、同図に実線の矢印で示すように、離散羽根１２５の間を斜め下方向に流動することになる。また、離散羽根１２５の間を斜め下方向に流動した塗料は、隙間Ｓの部分でその方向を軸方向Ｙの下側に変更する。このような動作を高周波数で繰り返すことにより、塗料室１１２の塗料２が撹拌される。

【0033】

本実施形態の離散羽根１２５は、矩形の正面視形状（離散羽根１２５の主面を正面視したときの形状を言う。以下同じ。）を有するが、本発明に係る離散羽根１２５の正面視形状は矩形にのみ限定されず、三角形、半円又は半楕円であってもよい。図５は、離散羽根１２５の他例を示す正面視であり、図５（Ａ）は、離散羽根１２５の正面視形状を三角形に形成した他例を示し、図５（Ｂ）は、離散羽根１２５の正面視形状を半楕円に形成した他例を示す。このような正面視形状であっても塗料室１１２の塗料２を好適に撹拌することができる。

【0034】

《撹拌構造の第３実施形態：溝部⇒連続溝１２６》
本実施形態の塗料吐出装置１において、ニードル１２は、軸方向Ｙに対して傾斜した傾斜面を含む撹拌構造を有し、この撹拌構造の具体例として、図１～図５に示す羽根部を例示したが、本発明の撹拌構造は、羽根部にのみ限定されず、ニードル１２の本体外面に、軸方向Ｙに対して傾斜して形成された溝部であってもよい。図６は、本発明に係る塗料吐出装置１の他の実施の形態を示す要部正面図であり、塗料室１１２に臨んだニードル１２のみを示す。図６に示す実施形態では、溝部として、ニードル１２の本体外面に螺旋状に連続して形成された連続溝１２６を有する。なお、本実施形態のニードル１２も、軸方向Ｙに進退移動するだけで、軸周りに回転しない構成とされている。

【0035】

本実施形態の連続溝１２６の形成位置は特に限定はされず、塗料室１１２における塗料２の撹拌性向上の観点からは塗料室１１２の内部に位置する部分であればニードル１２の本体外面の一部に設けてもよいが、塗料２の撹拌効果を高める観点からすれば、塗料室１１２に位置するニードル１２の全部にわたって形成することがより好ましいといえる。

【0036】

本実施形態の連続溝１２６のニードル１２の円周方向に対する形成位置は特に限定されず、ニードル１２の本体外面の円周方向に対して非連続的（離散的）に形成してもよいが（図９～図１０を参照して後述する。）、塗料室１１２における塗料２の撹拌性をより一層高めるためには、ニードル１２の本体外面の円周方向に連続して形成することがより好ましいといえる。

【0037】

本実施形態の連続溝１２６の軸方向Ｙのピッチは特に限定されず、塗料２の撹拌性と塗料２の流動性とを勘案して適宜のピッチに設定することができる。図７を参照して後述するとおり、ニードル１２が進退移動すると、連続溝１２６によって塗料室１１２の塗料２が撹拌されるが、このとき塗料２は、その方向を変えながら連続溝１２６の中を流動する。そのため、連続溝１２６のピッチが広過ぎると撹拌効果が少ない一方、連続溝１２６のピッチが狭過ぎても塗料２の流動性が低いので、やはり撹拌効果が少ない。したがって、使用する塗料２の粘度などの流動特性に応じて、適宜のピッチに設定することが望ましい。

【0038】

次に作用を説明する。図７は、図６に示す実施形態のニードル１２の進退移動とこれに伴う塗料の流れを説明するための要部正面図である。図７（Ａ）は、ニードル１２が上死点から前進する状態を示し、図７（Ｂ）は、ニードル１２が下死点から後退するの状態を示す。

【0039】

図７（Ａ）に示すように、ニードル１２が上死点から前進を開始すると、ニードル１２の前進移動にともなって連続溝１２６も前進移動を開始する。これにより、同図に実線の矢印で示すように、ニードル１２の周りにある塗料室１１２内の塗料２は、連続溝１２６の中を斜め上方向に流動することになる。

【0040】

一方、図７（Ｂ）に示すように、ニードル１２が下死点から後退を開始すると、ニードル１２の後退移動にともなって連続溝１２６も後退移動を開始する。これにより、ニードル１２の周りにある塗料室１１２内の塗料２は、同図に実線の矢印で示すように、連続溝１２６の中を斜め下方向に流動することになる。このような動作を高周波数で繰り返すことにより、塗料室１１２の塗料２が撹拌される。

【0041】

《撹拌構造の第４実施形態：溝部⇒離散溝１２７》
本実施形態の塗料吐出装置１において、ニードル１２は、軸方向Ｙに対して傾斜した傾斜面を含む撹拌構造を有し、この撹拌構造の具体例として、図６及び図７に示す実施形態では、ニードル１２の外面に形成された溝部のうちの連続溝１２６を例示したが、本発明の溝部は、連続溝１２６にのみ限定されず、ニードル１２の本体外面に離散して形成された複数の離散溝１２７であってもよい。図８は、本発明に係る塗料吐出装置１の他の実施の形態を示す図であり、図８（Ａ）は正面図、図８（Ｂ）は背面図、図８（Ｃ）はＣ－Ｃ線に沿う断面図をそれぞれ示し、塗料室１１２に臨んだニードル１２のみを示す。なお、本実施形態のニードル１２も、軸方向Ｙに進退移動するだけで、軸周りに回転しない構成とされている。

【0042】

図８に示す実施形態では、溝部として、ニードル１２の本体外面に離散し、軸方向Ｙに対して傾斜した傾斜面を含む複数の離散溝１２７を有する。

【0043】

本実施形態の離散溝１２７の形成位置は特に限定はされず、塗料室１１２における塗料２の撹拌性向上の観点からは塗料室１１２の内部に位置する部分であればニードル１２の本体外面の一部に設けてもよいが、塗料２の撹拌効果を高める観点からすれば、塗料室１１２に位置するニードル１２の全部にわたって形成することがより好ましいといえる。

【0044】

本実施形態の離散溝１２７のニードル１２の円周方向のピッチ及び軸方向Ｙのピッチは特に限定されず、塗料２の撹拌性と塗料２の流動性とを勘案して適宜のピッチに設定することができる。図９を参照して後述するとおり、ニードル１２が進退移動すると、離散溝１２７によって塗料室１１２の塗料２が撹拌されるが、このとき塗料２は、その方向を変えながら離散溝１２７の中を流動する。そのため、離散溝１２７のピッチが広過ぎると撹拌効果が少ない一方、離散溝１２７のピッチが狭過ぎても塗料２の流動性が低いので、やはり撹拌効果が少ない。したがって、使用する塗料２の粘度などの流動特性に応じて、適宜のピッチに設定することが望ましい。図８に示す離散溝１２７は一例であるが、軸方向Ｙに５つずつ配列され、円周方向に２列配列されている。

【0045】

次に作用を説明する。図９は、図８に示す実施形態のニードル１２の進退移動とこれに伴う塗料の流れを説明するための要部正面図である。図９（Ａ）は、ニードル１２が上死点から前進する状態を示し、図９（Ｂ）は、ニードル１２が下死点から後退するの状態を示す。

【0046】

図９（Ａ）に示すように、ニードル１２が上死点から前進を開始すると、ニードル１２の前進移動にともなって複数の離散溝１２７も前進移動を開始する。これにより、同図に実線の矢印で示すように、ニードル１２の周りにある塗料室１１２内の塗料２は、離散溝１２７の中を斜め上方向に流動することになる。

【0047】

一方、図９（Ｂ）に示すように、ニードル１２が下死点から後退を開始すると、ニードル１２の後退移動にともなって複数の離散溝１２７も後退移動を開始する。これにより、ニードル１２の周りにある塗料室１１２内の塗料２は、同図に実線の矢印で示すように、離散溝１２７の中を斜め下方向に流動することになる。このような動作を高周波数で繰り返すことにより、塗料室１１２の塗料２が撹拌される。

【0048】

本実施形態の溝部を構成する連続溝１２６及び離散溝１２７は、半円形の断面形状を有するが、本発明に係る連続溝１２６及び離散溝１２７の断面形状は半円形にのみ限定されず、矩形、Ｖ字形又は波形であってもよい。図１０は、連続溝１２６及び離散溝１２７の他例を示す断面図であり、図１０（Ａ）は、連続溝１２６及び離散溝１２７の断面形状を矩形に形成した他例を示し、図１０（Ｂ）は、連続溝１２６及び離散溝１２７の断面形状をＶ字形に形成した他例を示し、図１０（Ｃ）は、連続溝１２６及び離散溝１２７の断面形状を波形に形成した他例（厳密には溝の底面を波形）を示す。このような断面形状であっても塗料室１１２の塗料２を好適に撹拌することができる。

【0049】

《撹拌構造の第５実施形態：孔部１２８》
本実施形態の塗料吐出装置１において、ニードル１２は、軸方向Ｙに対して傾斜した傾斜面を含む撹拌構造を有し、この撹拌構造の具体例として、図１～図５に示す羽根部と、図６～図１０に示す溝部とを例示したが、本発明の撹拌構造は、羽根部及び溝部にのみ限定されず、ニードル１２の本体を貫通する、軸方向Ｙに対して傾斜して形成された複数の孔部１２８であってもよい。図１１は、本発明に係る塗料吐出装置１の他の実施の形態を示す要部正面図及び要部右側面図であり、塗料室１１２に臨んだニードル１２のみを示す。なお、本実施形態のニードル１２も、軸方向Ｙに進退移動するだけで、軸周りに回転しない構成とされている。

【0050】

本実施形態の孔部１２８の形成位置は特に限定はされず、塗料室１１２における塗料２の撹拌性向上の観点からは塗料室１１２の内部に位置する部分であればニードル１２の本体外面の一部に設けてもよいが、塗料２の撹拌効果を高める観点からすれば、塗料室１１２に位置するニードル１２の全部にわたって形成することがより好ましいといえる。

【0051】

本実施形態の孔部１２８の軸方向Ｙのピッチ、円周方向のピッチ及び孔径は特に限定されず、塗料２の撹拌性と塗料２の流動性とを勘案して適宜のピッチ及び孔径に設定することができる。図１２を参照して後述するとおり、ニードル１２が進退移動すると、孔部１２８によって塗料室１１２の塗料２が撹拌されるが、このとき塗料２は、その方向を変えながら孔部１２８の中を流動する。そのため、孔部１２８のピッチが広過ぎると撹拌効果が少ない一方、孔部１２８のピッチが狭過ぎても塗料２の流動性が低いので、やはり撹拌効果が少ない。したがって、使用する塗料２の粘度などの流動特性に応じて、適宜のピッチに設定することが望ましい。図１１に示す実施形態の孔部１２８は一例であるが、軸方向Ｙに５つずつ配列され、円周方向に２列配列されている。

【0052】

次に作用を説明する。図１２は、図１１に示す実施形態のニードル１２の進退移動とこれに伴う塗料の流れを説明するための要部正面図である。図１２（Ａ）は、ニードル１２が上死点から前進する状態を示し、図１２（Ｂ）は、ニードル１２が下死点から後退するの状態を示す。

【0053】

図１２（Ａ）に示すように、ニードル１２が上死点から前進を開始すると、ニードル１２の前進移動にともなって孔部１２８も前進移動を開始する。これにより、同図に実線の矢印で示すように、ニードル１２の周りにある塗料室１１２内の塗料２は、孔部１２８の中を斜め上方向に流動することになる。

【0054】

一方、図１１（Ｂ）に示すように、ニードル１２が下死点から後退を開始すると、ニードル１２の後退移動にともなって孔部１２８も後退移動を開始する。これにより、ニードル１２の周りにある塗料室１１２内の塗料２は、同図に実線の矢印で示すように、孔部１２８の中を斜め下方向に流動することになる。このような動作を高周波数で繰り返すことにより、塗料室１１２の塗料２が撹拌される。

【0055】

以上のとおり、本実施形態の塗料吐出装置１は、塗料２の導入部１１１、塗料室１１２及び塗料２の吐出部１１３を有するノズル１１と、少なくとも先端部１２１が塗料室１１２に配置され、当該先端部１２１が吐出部１１３に向かって軸方向Ｙに移動可能に設けられたニードル１２と、ニードル１２の前進時に先端部１２１が吐出部１１３に接近し、ニードル１２の後退時に先端部１２１が吐出部１１３から離反するように、ニードル１２を軸方向Ｙに進退移動させるアクチュエータ１３と、を備える塗料吐出装置１において、ニードル１２は、軸方向に対して傾斜した傾斜面を含む撹拌構造を有するので、ニードル１２を回転させることなく、塗料室１１２に存在する塗料２を撹拌することができる。これにより、エネルギ消費を抑制することができる。

【0056】

このように、塗料２の撹拌効果が充分に発揮できれば、塗料２が有するチキソトロピー特性により吐出時の微粒化が促進されるので、塗膜の塗り肌や鮮映性の向上が期待できる。また、塗料２の撹拌効果が充分に発揮できれば、塗料２の粘度を高めることができるので、垂直面などに塗装しても塗膜のタレ不具合の発生を抑制することができる。

【0057】

また、本実施形態の塗料吐出装置１によれば、撹拌構造は、ニードル１２の外面から径方向に突出して形成された羽根部を含み、羽根部が傾斜面を含むので、塗料室１１２に存在する塗料２の撹拌効果がより一層高くなる。

【0058】

また、本実施形態の塗料吐出装置１によれば、羽根部は、ニードル１２の外面に螺旋状に連続して形成された連続羽根１２４を含むので、塗料室１１２に存在する塗料２の撹拌効果がより一層高くなる。

【0059】

また、本実施形態の塗料吐出装置１によれば、羽根部は、ニードル１２の外面に離散して形成された、傾斜面を含む複数の離散羽根１２５と、隣接する離散羽根１２５の間に形成され、軸方向Ｙに塗料２が通過可能な隙間Ｓと、を含むので、塗料室１１２に存在する塗料２の撹拌効果がより一層高くなる。

【0060】

また、本実施形態の塗料吐出装置１によれば、離散羽根１２５は、矩形、三角形、半円又は半楕円の正面視形状を有するので、塗料室１１２に存在する塗料２の撹拌効果がより一層高くなる。

【0061】

また、本実施形態の塗料吐出装置１によれば、撹拌構造は、ニードル１２の外面に形成された溝部を含み、溝部が傾斜面を含むので、塗料室１１２に存在する塗料２の撹拌効果がより一層高くなる。

【0062】

また、本実施形態の塗料吐出装置１によれば、溝部は、半円形、矩形、Ｖ字形又は波形の断面形状を有するので、塗料室１１２に存在する塗料２の撹拌効果がより一層高くなる。

【0063】

また、本実施形態の塗料吐出装置１によれば、溝部は、ニードル１２の外面に螺旋状に連続して形成された連続溝１２６を含むので、塗料室１１２に存在する塗料２の撹拌効果がより一層高くなる。

【0064】

また、本実施形態の塗料吐出装置１によれば、溝部は、ニードル１２の外面に螺旋状に離散して形成された離散溝１２７を含むので、塗料室１１２に存在する塗料２の撹拌効果がより一層高くなる。

【0065】

また、本実施形態の塗料吐出装置１によれば、撹拌構造は、ニードル１２を貫通する複数の孔部１２８を含み、孔部１２８が傾斜面を含むので、塗料室１１２に存在する塗料２の撹拌効果がより一層高くなる。

【0066】

また、本実施形態の塗料吐出装置１によれば、自動車ボディ又は自動車部品に塗料を塗布する自動車塗装用とするので、従来のベル型静電塗装装置に比べ、塗着効率が格段に向上し、静電塗装に必要なアース処理が不要となり、ツートーンなどの塗り分けもマスキングレスで行うことができる。また、塗着効率が１００％に近いので、塗装設備としての塗料回収装置が不要となり、塗装ブースの数量も削減することができる。

【符号の説明】

【0067】

１…塗料吐出装置
１１…ノズル
１１１…導入部
１１２…塗料室
１１３…吐出部
１１４…ハウジング
１２…ニードル
１２１…先端部
１２２…基端部
１２３…シール部材
１２４…連続羽根（撹拌構造，羽根部）
１２５…離散羽根（撹拌構造，羽根部）
１２６…連続溝（撹拌構造，溝部）
１２７…離散溝（撹拌構造，溝部）
１２８…孔部（撹拌構造）
Ｓ…隙間
１３…アクチュエータ
１４…制御部
２…塗料
２１…塗料タンク
２２…塗料配管
２３…塗料ポンプ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】