JP2008307826A - インク液素材混合装置、インク液製造装置、製造方法及び該製造方法で製造されたインク、及びそれを収納したインクカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】インク液を効率よく短時間で混合でき、表面浮遊物、底部滞留物の混合能力に優れており、コンタミも少なく、品種変更の際の洗浄時間も短く、特に、液量が変わっても攪拌可能であるインク液素材混合装置等を提供する。
【解決手段】混合タンクＴと、その内部に設けられた排出口２と吐出口１を有し、該排出口２から抜き出したインク液Ｗを加圧し、この加圧されたインク液Ｗを前記吐出口１より吐出し、液流によって前記インク液Ｗの混合を行うインク液素材混合装置において、前記吐出口１を前記タンク下部に上向きに設置する。
【選択図】図４

Description

本発明は、インク液製造に関連し、表面浮遊物の混合性に優れ、品種変更の時間の際の洗浄時間が短くてすむインク液の素材混合装置、インク液製造装置及び製造方法その他に関するもので、液体混合装置一般にも応用可能である。

インクジェット、万年筆、フェルトペン、朱肉等に用いられるインクには各種の水溶性染料、あるいは顔料分散液を水、水溶性有機溶剤、界面活性剤等と混合した水系インクが主に使用されている。近年インクの品種増加のためインクの混合装置も効率よく短時間で混合でき、表面浮遊物、底部滞留物の混合能力に優れており、コンタミも少なく品種変更の際の洗浄時間も短くて済む混合装置が求められている。また、液量が少なくても多くても混合効率が良いこと、すなわち変量生産が可能であることも重要である。

従来、主に用いられている攪拌翼による混合装置（例えば非特許文献１；化学工学便覧改定六版の４２６ページに記載）では攪拌時間が長くかかり、攪拌時間を短くすると攪拌不足によるインクの不均一化や固形材料の溶け残りが生じやすかった。

さらに、周知のように、特にインク液は少量のコンタミでも信頼性低下や、例えばインクジェットプリンタのノズルヘッドの目詰まり等の原因となるため、混合装置の洗浄性の確保は品質のためにも極めて重要であり、製造の品種変更の際は複雑な形状の攪拌翼をタンクから引き上げて洗浄する必要があるため洗浄に時間がかかるという問題点を有していた。特にインク液は少量のコンタミでも信頼性低下、目詰まりの原因となるため、洗浄性の確保は品質のためにも重要である。

上記の課題を解決するために混合装置に通常用いられる攪拌翼を用いず、水流により攪拌を行なう混合装置が種々提案されている。例えば特許文献１には、液体混合槽外部に循環ポンプを設置し、また、槽内部には中央部に垂直に液流パイプを設置し、そのポンプより槽内部または底部において円周方向に配設された液体吐出または吸引ノズルを用いて槽内部に混合旋回流を生じさせ，内部流体を均一に混合させる混合装置が開示されているが、この混合装置では底部滞留物の混合効率が十分ではなく、気泡の巻き込みも多い傾向がある。

一方特許文献２には、縦向きの円筒状部分とその下部に連なる下狭まりの正芯型錐形底部を混合槽に備えさせ、前記円筒状部分に前記混合槽から抜出した被処理液を噴出するための第１ノズルを付設した混合装置であって、前記錐形底部の下端部から前記混合槽内にそこから抜出した被処理液を吹上げる第２ノズルを設け、前記錐形底部内で前記混合槽から抜出した被処理液を前記錐形底部内に噴出する第３ノズルを設け、前記円筒状部分と錐形底部の境界部分あるいはその近くに、前記混合槽内の被処理液をその循環のために取出す管路を接続した混合装置が開示されているが、この混合装置ではノズルやポンプの数が多く洗浄が困難である。

特許文献３には、液体を貯留する周壁が略円筒形状のタンクと、貯留された液体を攪拌することができる攪拌装置とを有する攪拌装置付きタンクであって、前記攪拌装置は前記タンクの中央底部近傍に設けられ、タンク上方に向けて前記タンク内に液体を噴出可能な第一液導管と、前記タンク内に設けられ、前記第一液導管から噴出される液体が衝突することにより前記タンク内にスワール流を発生させるスワール流発生部と、前記タンク底部に開口端を有し、タンクから液体を排出させる第二液導管と、前記第二液導管から液体を再度前記第一液導管に導入させるとともに、前記第一液導管内にジェット流を形成させる循環用ポンプとを有する攪拌装置付きタンクが開示されているが、この装置では液体成分は効率よく攪拌できるが固体やゲル状物質はタンク底部に滞留するため攪拌効率が悪い。

さらには、本出願人により出願された、特許文献４には、少なくともタンク底部に設けられた排出口とタンク底部に設けられた吐出口と連結パイプを有し、前記吐出口は、タンク内壁に沿って横方向に被混合インク液を吐出しタンク内壁に沿った回流を形成する方向を向いて開口しており、前記排出口は、該回流の下流側に位置しかつタンク半径方向のタンク中心とタンク内壁との間に位置しており、前記連結パイプには、前記排出口から抜き出したインクを前記加圧しタンク吐出口より吐出するための送液ポンプ手段が設けられ、更に、前記排出口の中心からタンク中心までの距離がタンクの半径の１／４以上３／４未満であり、水流によって混合を行なうインク液混合装置が開示されているが、この混合装置では表面浮遊物の混合効率に劣る傾向がある。

また特許文献５には、前記特許文献４に記載の混合装置に類似する装置であって、吐出口を液表面から１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の深さとし、吐出口の水平方向の向きが吐出口とタンク中心を通る直線から±３０°以内としたインク液混合装置が開示されているが、この混合装置では表面浮遊物の混合効率は非常に優れているが液量に応じてノズルの深さを合わせるのに手間がかかるため段取りに時間がかかり、またノズルから吐出された液がタンク壁面に衝突する際に液ハネが生じて周囲を汚す恐れがあるのみならず気泡の巻き込みの原因ともなり、吐出速度向上によるさらなる攪拌効率の向上が困難である。

また、特許文献６や特許文献７には、少なくともタンク内部に設けられた排出口と１つ以上の吐出口を有し、排出口から抜き出したインクを加圧しタンク内の吐出口より吐出し、水流によって混合を行なうインク液混合装置において、直線的な流れを生成する吐出口と平面的な流れを生成する吐出口の双方を有することを特徴とするインク液混合装置が提案されているが、この混合装置では特許文献５に記載された混合装置と同様の欠点（段取りの手間、液ハネ、気泡混入）は解消されていない。

化学工学便覧改定六版 ４２６頁 特開昭６３−７８２８号公報 特公昭６３−３３８９７号公報 特開２００２−１１３３４２号公報 特開２００４−１２２６６３号公報 特開２００６−４５３５９号公報 特開２００６−２２３９５０号公報 特開２００６−２４７９６８号公報

本発明は上記のような事情に鑑みなされたインク液素材混合技術の改良に係るもので、インク液を効率よく短時間で混合でき、表面浮遊物、底部滞留物の混合能力に優れており、コンタミも少なく、品種変更の際の混合装置の洗浄時間も短く、特に、液量が変わっても攪拌可能であるインク液素材混合装置等を提供することを目的としている。

本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、タンク下部に吐出口を上向きに設置することで上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。
即ち、請求項１の本発明は、少なくとも混合タンクと、該混合タンク内部に設けられた排出口と吐出口を有し、前記排出口から抜き出したインク液を加圧し、この加圧されたインク液を前記吐出口より吐出し、液流によって前記インク液の混合を行なうことを特徴とするインク液素材混合装置において、前記吐出口は前記混合タンク下部に上向きに設置されていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載のインク液素材混合装置において、前記吐出口の垂直方向の向きと前記混合タンク内壁面の間の角度（θ１）が±１５゜以内であることを特徴とする。請求項３の発明は、請求項１ないし２のいずれかに記載のインク液素材混合装置において、前記吐出口の水平方向の吐出向き（θ２）が前記吐出口と前記混合タンクの中心を通る直線（Ｓ）の水平方向向きから±３０°以内にあることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載インク液素材混合装置において、前記混合タンクの垂直方向からの傾斜角（θ３）が０°より大きく４５°以内であることを特徴とする。請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載インク液素材混合装置において、前記混合タンクの底面が曲面であることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載インク液素材混合装置において、前記排出口が前記混合タンク内の最下端に位置することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載インク液素材混合装置において、前記吐出口から吐出されるインク液の流速が１ｍ／ｓ以上３０ｍ／ｓ以下であることを特徴とする。請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載のインク液素材混合装置において、前記混合タンクの容量(Ｌ)／吐出口の開口面積(ｍｍ^２)が１以上１０以下であることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載インク液素材混合装置において、前記吐出口から吐出された液が液面に達する位置の近傍を覆う平板状体を備えたことを特徴とする。請求項１０の発明は、請求項９記載のインク液素材混合装置において、前記混合タンクの水平断面が非円形であり、前記平板状体の長辺が前記混合タンクの水平断面の短辺より長いことを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項９ないし１０のいずれかに記載インク液素材混合装置において、前記平板状体の一部に穴が開けられていることを特徴とする。請求項１２の発明は、請求項９ないし１０のいずれかに記載インク液素材混合装置において、前記平板状体が撥インク性の材料で構成されているか撥インク性のコーティングが施されていることを特徴とする。

請求項１３記載の本発明のインク液製造装置は、請求項１ないし１２のいずれかに記載のインク液素材混合装置を含み構成されたことを特徴とする。そして、請求項１４の発明は、請求項１３記載のインク液製造装置において、ろ過装置を備え、液混合用の循環ポンプとろ過用の送液ポンプを兼用することを特徴とする。また、請求項１５記載の本発明のインク液製造方法は、請求項１３ないし１４のいずれかに記載のインク液製造装置を用いることを特徴とする。

また、請求項１６記載の本発明のインクは、請求項１３ないし１４のいずれかに記載のインク液製造装置で製造されたことを特徴とするものである。請求項１７記載の発明は、請求項１６記載のインクであって、２５℃における粘度が２０ｍＰa・s以下であることを特徴とする。請求項１７記載の発明は、請求項１６ないし１７のいずれかに記載のインクであって、２５℃における粘度が４ｍＰa・s以上であることを特徴とする。

また、請求項１９記載の本発明のインクカートリッジは、請求項１３ないし１４のいずれかに記載のインク液製造装置で製造されたインクを収容したことを特徴とするものである。また、請求項２０記載の本発明のインクジェット装置は、請求項１３ないし１４のいずれかに記載のインク液製造装置で製造されたインクを吐出させるヘッドを備えたことを特徴とするものである。

また、請求項２１記載の本発明の画像形成方法は、請求項１３ないし１４のいずれかに記載のインク液製造装置で製造されたインクを用い、インクジェットプリンタで印字することを特徴とする。請求項２２記載の本発明は、請求項１３ないし１４のいずれかに記載のインク液製造装置で製造されたインクを用い、インクジェットプリンタで印字された画像形成物である。

本発明のインク液素材混合装置によれば、インク液を効率よく短時間で混合でき、表面浮遊物、底部滞留物の混合能力に優れており、コンタミも少なく品種変更の際の洗浄時間も短く、液量が変わっても攪拌可能である。得られる本発明のインク、これによるインクカートリッジ、インクジェット装置、画像形成物も高品質で良好となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明のインク液素材混合装置（全体は図４参照）の要部である混合タンクの１例を縦断面図および水平断面図で示す図である。

この本発明のインク液素材混合装置は、少なくともインク原料成分液混合タンク（Ｔ）と、この混合タンク（Ｔ）内下部に設けられた排出口（２）と、同じく混合タンク（Ｔ）内下部に上向きに開口し混合タンク（Ｔ）内に吐出液（Ｗ）（本明細書では、便宜上これを「インク液」ともいう）を吐出するための吐出口（１ａ）と、排出口（２）から混合タンク（Ｔ）外に抜き出された吐出液（本明細書では、これも「インク液」ともいう）を加圧して吐出口（１ａ）に輸送する圧送手段（不図示、後程詳述）と、排出口（２）から抜き出した混合未完の被混合液（本明細書では、便宜上これも簡略化して「インク液」ともいう）を再度、循環して少なくとも吐出液（Ｗ）の一部となす液循環手段（不図示、後程詳述）を有しており、特に吐出口（１ａ）を有する吐出ノズル（１）を混合タンク（Ｔ）下部に上向きに設置した点に特徴を有している。なお、混合タンク（Ｔ）が傾斜して設置されているが、これに限らない（この点は後程詳述）。混合タンク（Ｔ）内には、上部で吐出口（１ａ）から吐出された液が液面に達する位置（定常時液水面）近傍に位置して楕円平板形状の板状体（３）が設けられている。

本装置では混合タンク（Ｔ）内下部に吐出口（１ａ）を上向きに設けることによってタンク（Ｔ）内の液量が少なくても多くてもインク液の攪拌可能であり、吐出口（１ａ）の位置や向き（より具体的には吐出口（１ａ）を有する吐出ノズル（１）の位置や向き）、吐出流量を適切に設定することにより攪拌能力も十分確保することができる。

吐出口（１ａ）の垂直方向の向きと混合タンク（Ｔ）の内壁面の間の角度（θ１）は、吐出ノズル（１）の垂直方向の向きと混合タンク（Ｔ）の内壁面とが平行であるときに角度が０°とした場合、±１５゜以内が好ましい。本明細書中における、吐出口（１ａ）の垂直方向の向きと混合タンク（Ｔ）の内壁面の間の角度（θ１）は、吐出ノズル（１）の吐出口（１ａ）が最も近接する混合タンク（Ｔ）内壁面から離れる向きを正の方向とする（図２；断面図参照）。また、吐出ノズル（１）の吐出口（１ａ）が最も近接する混合タンク（Ｔ）内壁面に向かう向きを負の方向とする。吐出ノズル（１）の垂直方向の向き（角度：θ１）が＋１５゜を超えると混合タンク（Ｔ）内に液流の弱い位置ができるため攪拌効率に劣る傾向があり、−１５゜を超えると吐出ノズル（１）から吐出した液が混合タンク（Ｔ）内壁面に衝突した際に流速が落ちるためやはり攪拌効率に劣る傾向がある。

図２に示されるように、混合タンク（Ｔ）の垂直方向の傾斜角（θ３）は０°より大きく４５°以内であることが好ましい。混合タンク（Ｔ）の垂直方向の傾斜角（θ３）を０°より大きくすることにより、吐出口（１ａ）から吐出されたインク液が混合タンク（Ｔ）の内壁面に衝突した際に下向きの流れとなり、混合タンク（Ｔ）内に縦渦が生じ上下の攪拌が促進される効果がある。なお、傾斜角（θ３）が４５°を超えると傾斜角（θ３）が４５°以下と同一容量の混合タンク（Ｔ）とする場合に直径を大きくするかタンクを深くする必要があるため装置が大きくなり、攪拌効率も低下する傾向がある。

また、吐出ノズル（１）の水平方向の向き（角度：θ２）は±３０゜以内が好ましく、±１５゜以内がさらに好ましい（図３；断面図参照）。θ２が±３０゜を外れると混合タンク（Ｔ）内の液に横渦が生成しやすくなり、タンク（Ｔ）内中心部に表面滞留物が溜まりやすく、混合効率低下の原因となる。なお、吐出ノズル（１）の水平方向の向き（角度：θ２）とは吐出ノズル（１）と混合タンク（Ｔ）の中心を通る直線（Ｓ）と吐出ノズル（１）の向きとの間の角度（吐出ノズル（１）先端と混合タンク（Ｔ）の軸心を通る平面と吐出ノズル（１）の向きとの間の角度のことである。

吐出口（１ａ）から吐出されるインク液の流速は1ｍ／s以上３０ｍ／s以下が好ましく、５ｍ／s以上２０ｍ／s以下がさらに好ましい。インク液の流速が１ｍ／s未満である場合は流速が低すぎるため攪拌が不十分であり、３０ｍ／sを超えると流速が速すぎるため液表面から噴出し、周囲の環境を汚したり気泡を巻き込んで液体の品質劣化の原因となる可能性がある。なお、本明細書で言うインクの流速とは単位時間に吐出口（１ａ）から吐出されるインクの体積と吐出口（１）の開口面積から計算される値のことを言う。

混合タンクの容量(L)／吐出口（１ａ）の開口面積(ｍｍ^２)の値は１以上１０以下が好ましく、２以上７以下がさらに好ましい。前記の値が１未満では吐出口（１ａ）の開口面積が大きいため攪拌に十分な流速を確保するためには大容量のポンプを接続する必要があるため設備コストがかかり、前記の値が１０を超えると吐出口（１ａ）が細すぎて攪拌が不十分になる。

本装置では、混合タンク（Ｔ）内上部で吐出口（１ａ）から吐出された液が液面に達する位置（定常時液水面）近傍に位置して混合タンク（Ｔ）内壁面に衝突する近傍まで覆うように板状体（３）を設置しており、吐出口（１ａ）から吐出された液が混合タンク（Ｔ）内壁面に衝突する近傍も板状体（３）で覆うことにより液ハネを防止できるため流速を速くしても液表面からの噴出を防止することができ、より攪拌能力を上げることができ、攪拌効率向上に寄与している。吐出口（１ａ）からの吐出速度を上げるこの板状体（３）は、固定とせず前記被混合液の液面変動に応じて前記タンク（Ｔ）内で摺動可能なものとすることも好ましい。

板状体（３）としては平板、曲板、付随物の付いた板等を用いることができるが、板状体（３）の密度をインクの密度より小さくすることで板状体（３）を水面に浮遊させることが可能であり、平板を保持する必要がなくなる。また、板状体（３）を可撓性のある材料で構成し、面積を混合タンク（Ｔ）の開口面積以上とすることで板状体（３）を混合タンク（Ｔ）の内壁に密着保持させることができ、より液ハネを生じにくくすることが可能である。

可撓性のある材料としては主にゴムと熱可塑性エラストマーが挙げられ、ゴムとしてはニトリルゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、ふっ素ゴム(FKM)、シリコーンゴム(VMQ)、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリルゴム(ACM)、ブチルゴム(IIR)、ウレタンゴム(U)、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム(CSM)、エピクロルヒドリンゴム(CO,ECO)、天然ゴム(NR)等、熱可塑性エラストマーとしてはスチレン系（SBC）、塩ビ系（TPVC）、オレフィン系(TPO)、ウレタン系、ポリエステル系、ニトリル系、ポリアミド系（TPAE）、フッ素系、塩素化ポリエチレン（CPE）、１，２−ポリブタジエン、トランス１，４−ＩＲ、シリコーン系、塩素化エチレンコポリマー架橋体アロイ、エステルハロゲン系ポリマーアロイが挙げられる。なお、実際上はここで言う平板の面積には、後ほど記載する穴による減少分は考慮しないものとする。

混合タンク（Ｔ）の水平断面を設置状態で非円形とし、板状体（３）の長辺を混合タンク（Ｔ）の水平断面の短辺より長く構成することで、混合タンク（Ｔ）内での板状体（３）の回転を防止することができる。非円形の混合タンク（Ｔ）の水平断面としては楕円や多角形が挙げられるが、角のない楕円が液溜まりが生じずに好ましい。

板状体（３）の一部に穴（４）を開けることで、板状体（３）を混合タンク（Ｔ）に入れたままの状態でもインク液を投入できるのみならず、攪拌時にインク液内の気泡を排出することもできる。穴（４）を開ける位置としては攪拌時に水圧がかからず液があふれ出ないような場所が望ましい。吐出液（Ｗ）によりタンク内で形成される液流が混合タンク（Ｔ）の内壁面に衝突する液面近傍に穴（４）を設けることは避けることが好ましい。

板状体（３）を撥インク性の材料で構成するか撥インク性のコーティングを施すことにより、インク攪拌時に原材料が板状体（３）にくっつくことによる攪拌効率の低下を防止でき、洗浄性も向上できる。

本発明のインク液素材混合装置の混合タンク（Ｔ）の底面は平面でなく曲面とし、好ましくは下に凸の椀状の形状とし、側面と滑らかに接続していることが望ましい。また排出口（２）が最下端となるよう形成することがさらに望ましい。すなわち、混合タンク（Ｔ）の底面が平面状であると側面と底面の継ぎ目部分に液溜まりが生じるばかりでなく、吐出口（１ａ）から排出口（２）への液流がスムーズに流れず攪拌効率が低下する傾向がある。また排出口（２）が最下端でないとやはり液溜まりが生じ攪拌効率や洗浄の効率が低下する傾向にある。

本明細書で開示される混合装置はインク液、特にインクジェットインクの混合攪拌に有用である。すなわちインク液は少量のコンタミでもインクジェットプリンタのノズルヘッドの目詰まり等の信頼性低下の原因となり、表面の泡や巻き込んだ気泡による固形分の生成や物性変動を引き起こし、また顔料インクでは分散の不安定化等の品質劣化を生じやすいからである。

一般的にインク液の製造工程では混合工程の後にインク液中の不純物を除くろ過工程が必要であるが、混合用の循環ポンプとろ過用の送液ポンプを兼用することにより一つの動力源で攪拌とろ過の２工程をまかなうことができ、設備コスト、設備スペースの点で有利である。

続いて図４によりインク液素材混合装置の全体構成を説明する。本発明のインク液素材混合装置は、図に示されるように、既に説明した、被処理液を混合するための混合タンク（Ｔ）、混合タンク（Ｔ）の底部に設けられ直線的な流れを生成する吐出口（１ａ）を有する吐出ノズル（１）、同じく底部に設けられた排出口（２）を有し、更に排出口（２）に連なる排出管（Ｐ２）、排出管（Ｐ２）の下流に設けられた圧輸手段の１例としてのポンプ（５）、ポンプ（５）と直線的な流れを生成する吐出口（１ａ）を有する吐出ノズル（１）の間に位置し、ポンプ（５）より吐出されたインク液の循環側またはろ過側への切り替えを行なうためのバルブ（６）、ポンプ（５）とバルブ（６）とを連結し、排出液を前記混合タンク（Ｔ）に循環するための連結パイプ（７）、バルブ（６）の下流に位置し、インク液中の粗大粒子、不純物をろ過するためのろ過装置（８）を有する。

このインク液製造装置においては、混合タンク（Ｔ）下部の吐出口（１ａ）よりタンク（Ｔ）内に導入された被処理液（Ｗ）は、排出口（２）からポンプ（５）を経て装置外に排出され、バルブ（６）を循環側に切り替えることにより、少なくとも一部の液が、連結パイプ（７）からバルブ（６）を経て、再度、直線的な流れを生成する吐出口（１ａ）から混合タンク（Ｔ）内に吐出され、被処理液（Ｗ）と攪拌されつつ上昇したあと混合タンク（Ｔ）内壁面に沿って下降する動きを繰り返されることで全体が均一に混合される。混合後、バルブ（６）をろ過側に切り替えることにより、被処理液（Ｗ）は混合タンク（Ｔ）から排出され、ろ過装置（８）によりろ過される。

なお、このインク液製造装置〔混合タンク（Ｔ）〕の洗浄方法として、インク液製造装置からインク液を抜き出した後に水、有機溶剤等の洗浄液を入れ、循環させた後に排液を行なう洗浄方法が装置の洗浄を簡便に行なうことができて好ましい。

上記の製造装置でのインク液の製造方法は、色材、水溶性有機溶剤、界面活性剤、水等のインク原材料を混合タンク（Ｔ）に投入後、ポンプ循環により均一になるまで混合攪拌を行い、インク液を製造する。この後ろ過装置にインクを圧送し、ろ過を行ってもよい。なお色材として染料は固体または水溶液のいずれの状態で投入してもよいし、顔料は分散液として投入することができる。

本発明のインクに用いる色材は、例えば染料としてはカラーインデックス分類によるところの酸性染料、直接染料、及び反応性染料が挙げられる。

より具体的な例として酸性染料としては、アシッドイエロー１７、アシッドイエロー２３、アシッドイエロー４２、アシッドイエロー４４、アシッドイエロー７９、アシッドイエロー１４２、アシッドレッド３５、アシッドレッド４２、アシッドレッド５２、アシッドレッド８２、アシッドレッド８７、アシッドレッド９２、アシッドレッド１３４、アシッドレッド２４９、アシッドレッド２５４、アシッドレッド２８９、アシッドブルー１、アシッドブルー９、アシッドブルー１５、アシッドブルー５９、アシッドブルー９３、アシッドブルー２４９、アシッドブラック２等がある。直接染料としては、ダイレクトイエロー３３、ダイレクトイエロー４４、ダイレクトイエロー５０、ダイレクトイエロー８６、ダイレクトイエロー１４４、ダイレクトオレンジ２６、ダイレクトレッド９、ダイレクトレッド１７、ダイレクトレッド２８、ダイレクトレッド８１、ダイレクトレッド８３、ダイレクトレッド８９、ダイレクトレッド２２５、ダイレクトレッド２２７、ダイレクトブルー１５、ダイレクトブルー７６、ダイレクトブルー８６、ダイレクトブルー２００、ダイレクトブルー２０１、ダイレクトブルー２０２、ダイレクトブラック１９、ダイレクトブラック２２、ダイレクトブラック３２、ダイレクトブラック３８、ダイレクトブラック５１、ダイレクトブラック１５４、ダイレクトブラック１６８等が挙げられ、反応性染料としてはリアクティブイエロー１７、リアクティブレッド６、リアクティブレッド１８０、リアクティブブルー２が本発明に用いられる好ましい例である。

直接染料としては、ダイレクトイエロー３３、ダイレクトイエロー４４、ダイレクトイエロー５０、ダイレクトイエロー８６、ダイレクトイエロー１４４、ダイレクトオレンジ２６、ダイレクトレッド９、ダイレクトレッド１７、ダイレクトレッド２８、ダイレクトレッド８１、ダイレクトレッド８３、ダイレクトレッド８９、ダイレクトレッド２２５、ダイレクトレッド２２７、ダイレクトブルー１５、ダイレクトブルー７６、ダイレクトブルー８６、ダイレクトブルー２００、ダイレクトブルー２０１、ダイレクトブルー２０２、ダイレクトブラック１９、ダイレクトブラック２２、ダイレクトブラック３２、ダイレクトブラック３８、ダイレクトブラック５１、ダイレクトブラック１５４、ダイレクトブラック１６８等が挙げられる。
反応性染料としては、リアクティブイエロー１７、リアクティブレッド６、リアクティブレッド１８０、リアクティブブルー２が本発明に用いられる好ましい例である。

顔料としては、ブラック顔料はファーネス法あるいはチャネル法で製造されたカーボンブラック、またはこれらの顔料に表面処理をした自己分散顔料等が挙げられる。

イエロー顔料はピグメントイエロー１、ピグメントイエロー２、ピグメントイエロー３、ピグメントイエロー１２、ピグメントイエロー１３、ピグメントイエロー１４、ピグメントイエロー１６、ピグメントイエロー１７、ピグメントイエロー７３、ピグメントイエロー７４、ピグメントイエロー７５、ピグメントイエロー８３、ピグメントイエロー９３、ピグメントイエロー９５、ピグメントイエロー９７、ピグメントイエロー９８、ピグメントイエロー１１４、ピグメントイエロー１２０、ピグメントイエロー１２８、ピグメントイエロー１２９、ピグメントイエロー１３８、ピグメントイエロー１５０、ピグメントイエロー１５１、ピグメントイエロー１５４、ピグメントイエロー１５５、ピグメントイエロー１８０等が挙げられる。

マゼンタ顔料としては、ピグメントレッド５、ピグメントレッド７、ピグメントレッド１２、ピグメントレッド４８（Ｃａ）、ピグメントレッド４８（Ｍｎ）、ピグメントレッド５７（Ｃａ）、ピグメントレッド５７：１、ピグメントレッド１１２、ピグメントレッド１２２、ピグメントレッド１２３、ピグメントレッド１６８、ピグメントレッド１８４、ピグメントレッド２０２、ピグメントバイオレット１９等が挙げられる。

シアン顔料としては、ピグメントブルー１、ピグメントブルー２、ピグメントブルー３、ピグメントブルー１５、ピグメントブルー１５：３、ピグメントブルー１５：４、ピグメントブルー１６、ピグメントブルー２２、ピグメントブルー６０、バットブルー４、バットブルー６０、アルミニウムフタロシアニン等が挙げられる。

インクへの添加剤としては、水の他に水溶性有機溶剤としてメタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、１−ブタノール、２−ブタノール、イソブチルアルコール等のアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、グリセリン等の多価アルコール、上記多価アルコールと上記アルコールを脱水縮合して得られるモノエーテル誘導体及びジエーテル誘導体、Ｎ−メチルピロリドン、２−ピロリドン等のピロリドン誘導体、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン、またノニオン、アニオン、カチオン、両性の各種の界面活性剤、防腐剤等が挙げられる。

本発明のインク液素材の粘度としては、２０ｍPa・s以下が好ましい。インク液素材の粘度が２０ｍPa・sより高いと本混合装置で攪拌するには粘度が高すぎるため混合が十分に行われない可能性があり、またインクとしてもプリンタのヘッドからの吐出が不安定になりやすい。なお、インク構成成分の１種以上は粘度が１００ｍPa・s以上のものがあってもよい。また、インクの粘度が４ｍPa・s以上の場合、気泡が混入しやすく抜けにくいため、気泡の巻き込みが少ない本装置は特に有用である。

本明細書における前記のインクの粘度とは東機産業株式会社製粘度計RE80Lでローター1゜34×R24を用い、温度25℃、回転数20rpmで測定した値のことである。

上記のインク液を用いて印字する方式としては連続噴射型あるいはオンデマンド型が挙げられる。オンデマンド型としてはピエゾ方式、サーマルインクジェット方式、静電方式等、いずれの方法でも使用できる。例えば図５に示されるようなインクジェット装置に適用することができる。

本発明が適用可能な、装置例として図５に示すインクジェット装置について説明する。図５に図示するように、このインクジェット装置（５０）は、紙送りモータ（５１）によって用紙（５２）を搬送する機構と、キャリッジモータ（５３）によってキャリッジ（５４）をプラテン（５５）と対向しながら往復動させる機構と、キャリッジ（５４）に搭載された印刷ヘッド（５６）を駆動してインクの吐出およびドット形成を制御する機構と、これらの紙送りモータ（５１）、キャリッジモータ（５３）、印刷ヘッド（５６）および操作パネル（５７）との信号のやり取りを司る制御回路（５８）とから構成されている。記録媒体である用紙（５２）を搬送する機構は、紙送りモータ（５１）の回転をプラテン（５５）のみならず、図示しない用紙搬送ローラに伝達するギヤトレインを備える。また、キャリッジ（５４）を往復動させる機構は、プラテン（５５）の軸と並行に架設されキャリッジ（５４）を摺動可能に保持する摺動軸（５９）と、キャリッジモータ（５３）との間に無端状の駆動ベルト（６０）を張設するプーリ（６１）と、キャリッジ（５４）の原点位置を検出する位置検出センサ（６２）等から構成されている。

なお、制御系については、図示しないが、インクジェット装置内に設けられた制御回路は、例えば、周知のＣＰＵ 、プログラムなどを記憶したＰ−ＲＯＭ 、ＲＡＭ 、文字のドットマトリクスを記憶したキャラクタジェネレータ（ＣＧ）などを中心とする算術論理演算回路として構成されており、この他、外部のモータ等とのインタフエースを専用に行なうＩ／Ｆ専用回路、このＩ／Ｆ専用回路に接続され印刷ヘッド（５６）を駆動するヘッド駆動回路、同じく紙送りモータ（５１）およびキャリッジモータ（５３）を駆動するモータ駆動回路等を備える。

続いて、実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。なお、本発明は上述の実施形態や以下の各実施例により限定されるものではない。

［実施例１］
本実施例のインク液製造装置は、図４の概略構成図に示す形態・形状のものである。混合タンク（Ｔ）（半径１５０ｍｍ、深さ８００ｍｍ、容量４０Ｌ（リットル）、底面は下に凸の椀状となる曲面とした）の下部に吐出口（１ａ）と排出口（２）を設け（吐出ノズルの垂直方向の向きと混合タンク内壁面の間の角度（θ１）０゜、吐出口の水平方向の向き（θ２）０゜、混合タンク（Ｔ）の垂直方向の傾斜角（θ３）３０゜、吐出口の開口面積：１２．６ｍｍ^２(４ｍｍφ)）、下記処方１のインク原材料を投入後，バルブ（７）を混合側に切り替えてインク液の流速８ｍ／sになるようにポンプ（６）の回転数を設定して３０分運転しインク液の混合を行った。混合時に液ハネは生じず、気泡の混入も少なかった。混合後、バルブ（７）をろ過側に切り替えてろ過を行い（使用フィルター：日本ポール社製プロファイルII 1.0μm 10インチ）インク（Ａ）を得た。なお、インクタンク使用後、純水を約５Ｌ投入して循環させた後、バルブ（７）をろ過側に切り替えて排液を行なうサイクルを数回繰り返してインクタンクの洗浄を行なったところ、インクタンクの洗浄は非常に容易だった。

・処方１
顔料分散液：キャボット社製、ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ３００
（自己分散ブラック顔料、固形分１５％） ６６６６ｇ
グリセリン １０００ｇ
ジエチレングリコール ３０００ｇ
ポリオキシエチレン（３）アルキル（Ｃ１３）エーテル酢酸ナトリウム
２００ｇ
シリコーン系消泡剤（日本ユニカー（株）社製、ＦＺ−２１２３） ２ｇ
水 ９１３２ｇ
からなる混合物の２０ｋｇ（粘度：２．６ｍＰａ・ｓ）。

［実施例２］
インク仕込み量を４０ｋｇ(処方１を２倍量にしたもの)にし、吐出ノズルの垂直方向の向きと混合タンク内壁面の間の角度（θ１）２０゜、吐出ノズルの水平方向の向き（θ２）２０゜、混合タンクの垂直方向の傾斜角（θ３）２０゜、吐出口の開口面積：７．１ｍｍ^２ (３ｍｍφ)にし、インク液の流速１２ｍ／sになるようにポンプの回転数を設定した以外は実施例１と同様にしてインク液を調合、ろ過し、インク液（Ｂ）を得た。混合効率が実施例１より悪かったがインクの調合は可能だった。

［実施例３］
インク仕込み量を４０ｋｇ(処方１を２倍量にしたもの)にし、吐出ノズルの垂直方向の向きとタンク内壁面の間の角度（θ１）−１０゜、吐出ノズルの水平方向の向き（θ２）４０゜、混合タンクの垂直方向の傾斜角（θ３）４０゜、吐出口の開口面積：３．１ｍｍ^２ (２ｍｍφ)にし、インクの流速２２ｍ／sになるようにポンプの回転数を設定した以外は実施例１と同様にしてインクを調合、ろ過し、インク（Ｃ）を得た。混合効率が実施例１より悪かったがインクの調合は可能だった。

［実施例４］
インク仕込み量を４０ｋｇ(処方１を２倍量にしたもの)にし、吐出ノズルの垂直方向の向きとタンク壁面の間の角度（θ１）−５゜、吐出ノズルの水平方向の向き（θ２）０゜、混合タンクの垂直方向の傾斜角（θ３）０゜、吐出口の開口面積：１０．６ｍｍ^２ (５ｍｍφ)にし、混合タンク液面にシリコーンゴム製の平板（平板の面積は混合タンクの開口面積と同一で直径５ｃｍの穴×２個、混合タンクの開口面：楕円）を配置し、インクの流速１０ｍ／sになるようにポンプの回転数を設定した以外は実施例１と同様にしてインク液を調合、ろ過し、インク（Ｄ）を得た。インク液の調合は可能だったが平板を洗うのに手間がかかった。
［比較例１］
図６に示すように、吐出ノズル（１）を混合タンク内上部の液面から３ｃｍの箇所に設け、吐出口（１ａ）の水平方向の向き（θ２）０゜（図６参照）にする以外は実施例１と同様にしてインクを調合、ろ過し、インク液（Ｅ）を得た。インク液の調合は可能だったが吐出口の位置合わせに手間がかかった。

［印字評価］
上記（Ａ）〜（Ｅ）のインクをＥＰＳＯＮ社製インクジェットプリンタＥＭ−９００Ｃの黒カートリッジに充填後真空脱気し、ＥＰＳＯＮ社製インクジェットプリンタＥＭ−９００ＣでＸｅｒｏｘ社製普通紙４０２４に印字したが、いずれも印字は可能であり、差はなかった。

以上の結果から、本発明のインク液素材混合装置は効率よく短時間で混合でき、表面浮遊物、底部滞留物の混合能力に優れており、コンタミも少なく品種変更の際の洗浄時間も短く、液量が変わっても攪拌可能であることが確認できた。

本発明のインク液素材混合装置の要部概略構成図である。 インク液素材混合装置の「吐出口の垂直方向の向きと混合タンク壁面の間の角度（θ１）」、「混合タンクの垂直方向の傾斜角（θ３）」の説明図である。 インク液素材混合装置の「吐出口の水平方向の向き（θ２）」の説明図である。 本発明のインク液製造装置の概略構成図である。 本発明におけるインクジェット装置の概略構成図である。 比較例に係る従来のインク液製造装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 吐出口（１ａ 吐出ノズル）
２ 排出口
３ 板状体（平板）
４ 穴
Ｗ インク液（吐出液）
θ１ 吐出口の垂直方向の向きとタンク壁面の間の角度
θ２ 吐出口の水平方向の向き
θ３ タンクの垂直方向の傾斜角
Ｓ タンク中心線
５ ポンプ（圧輸手段）
６ バルブ
７ 連結パイプ
８ ろ過装置
５０ インクジェット装置
５１ 紙送りモータ
５２ 用紙
５３ キャリッジモータ
５４ キャリッジ
５５ プラテン
５６ 印刷ヘッド
５７ 操作パネル
５８ 制御回路
５９ 摺動軸
６０ 駆動ベルト
６１ プーリ
６２ 位置検出センサ
６３ カラーインクカートリッジ
６４ 仕切り板
６５ 黒インク用カートリッジ
Ｔ （混合）タンク

Claims (22)

1. 少なくとも混合タンクと、該混合タンク内部に設けられた排出口と吐出口を有し、前記排出口から抜き出したインク液を加圧し、この加圧されたインク液を前記吐出口より吐出し、液流によって前記インク液の混合を行なうことを特徴とするインク液素材混合装置において、
   前記吐出口は前記混合タンク下部に上向きに設置されていることを特徴とするインク液素材混合装置。
2. 前記吐出口の垂直方向の向きと前記混合タンク内壁面の間の角度（θ１）が±１５゜以内であることを特徴とする請求項１記載のインク液素材混合装置。
3. 前記吐出口の水平方向の吐出向き（θ２）が、前記吐出口と前記混合タンクの中心を通る直線（Ｓ）の水平方向向きから±３０°以内にあることを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載のインク液素材混合装置。
4. 前記混合タンクの垂直方向からの傾斜角（θ３）が０°より大きく４５°以内であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインク液素材混合装置。
5. 前記混合タンクの底面が曲面であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のインク液素材混合装置。
6. 前記排出口が前記混合タンク内の最下端に位置することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインク液素材混合装置。
7. 前記吐出口から吐出されるインク液の流速が１ｍ／s以上３０ｍ／s以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のインク液素材混合装置。
8. 前記混合タンクの容量(L)／吐出口の開口面積(ｍｍ^２)の値が１以上１０以下であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のインク液素材混合装置。
9. 前記吐出口から吐出された液が液面に達する位置の近傍を覆う平板状体を備えたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のインク液素材混合装置。
10. 前記混合タンクの水平断面が非円形であり、前記平板状体の長辺が前記混合タンクの水平断面の短辺より長いことを特徴とする請求項９記載のインク液素材混合装置。
11. 前記平板状体の一部に穴が開けられていることを特徴とする請求項９ないし１０のいずれかに記載のインク液素材混合装置。
12. 前記平板状体が撥インク性の材料で構成されているか撥インク性のコーティングが施されていることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載のインク液素材混合装置。
13. 請求項１ないし１２のいずれかに記載のインク液素材混合装置を含み構成されたことを特徴とするインク液製造装置。
14. ろ過装置を備え、液混合用の循環ポンプとろ過用の送液ポンプを兼用することを特徴とする請求項１３記載のインク液製造装置。
15. 請求項１３ないし１４のいずれかに記載のインク液製造装置を用いることを特徴とするインク液製造方法。
16. 請求項１３ないし１４のいずれかに記載のインク液製造装置で製造されたインク。
17. ２５℃における粘度が２０ｍＰa・s以下であることを特徴とした請求項１６記載のインク。
18. ２５℃における粘度が４ｍＰa・s以上であることを特徴とした請求項１６ないし１７のいずれかに記載のインク。
19. 請求項１３ないし１４のいずれかに記載のインク液製造装置で製造されたインクを収容したインクカートリッジ。
20. 請求項１３ないし１４のいずれかに記載のインク液製造装置で製造されたインクを吐出させるヘッドを備えたインクジェット装置。
21. 請求項１３ないし１４のいずれかに記載のインク液製造装置で製造されたインクを用い、インクジェットプリンタで印字することを特徴とする画像形成方法。
22. 請求項１３ないし１４のいずれかに記載のインク液製造装置で製造されたインクを用い、インクジェットプリンタで印字された画像形成物。

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