JPS6031567A - 染料精製装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は染料精製−装ｊδに関し、特にインクジェット
記録や筆記具等に適した記録液（一般にインクと呼ぶ）
の調製に好適な精製染料を連続供給する染料精製装置に
関する。

（従、来技術） 従来、ピエゾ振動子による振動３．９・により記録ヘン
ド内のインクを吐出オリフィスから吐出させて記録を行
うインクジェット記録方式に使用するインクとしては、
各種の染料、顔料を水またはその他の有機溶剤からなる
液媒体中に溶解あるいは分１１にさせたものか知られて
いる。また、フェルＩ・ペン、万年′：（（等の筆記具
においても同様なインクか使用されることが知られてい
る。

このようなインクの一般的な基本構成例としては、水イ
δ性染料、その溶媒である水および乾燥防止剤であるグ
リコール類の三者を主成分として成るものをあげること
ができる。

ここで、水溶性染料には、塩化すトリウムや硫酸ナトリ
ウムなどの無機塩類および重金属イオンが含まれている
のが普通である。

このような無機イオンを含む染料で記録用インクを調製
すると、次のような不都合な事態を招来する。すなわち
、無機イオンはインク中の染料溶解安定性を低下せしめ
、染料の凝集、沈殿をもたらす。また、インクジェット
記録ヘッドや筆記具においては、叱出オリフィス伺近で
インクか蒸発して４イに組成か変化すると、無機塩類の
析出をひき起す。これらはいずれも、最も、已避すべき
吐出オリフィスの目的−まりのＢ：（因となる。

そこで、かかる弊害を除去するために、インクの製造に
際して無機イオン濃度が所定の範囲内になるようにＦｌ
ｊ制御する必要かある。このことは、）１に機イオンを
不純物として含む一般の市販染料を、インクシエンド記
録用インクや′ｆシ記共用インクの調製に用いる場合に
、不可欠である。

（１」的） 本発明の目的は、このような点に鑑みて、染料溶液中に
含まれる重金属イオンを除去し、インクシエンド記録用
インクや筆記具用インク等の調５５に好適な精製染料溶
液を連続供給し得るようにした染料精製装置を提供する
ことにある。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明を、；′（細に説明する。

第１図は本発明装置の一実施例を示す。

ここで、２１は染料粉末２２を貯留した染料供給部てあ
り、染料バルブ２３を介してその染料粉末２２を調合槽
２４に供給する。また、調合槽２４には、純水バルブ２
５を介挿した純水供給パイプ２日を介して純水を供給す
る。

調合槽２４では、供給された染料粉末２２および純水を
調合槽撹拌機２７により１７１合、溶解して、染料水溶
液をつくる。調合槽２４内に貯留している染才［水溶！
ｆｋの液量は、調合槽液部−検出器２８により検出する
。調合槽内に（ｌ：、られた染料水溶７ずりには、純水
に溶解しなかった染料粉末の粒子等か残イｆしており、
これをろ過フィルタ２９により除去する。このフィルタ
２９には、通常のろ紙またはフロロポア（商品名）等を
用いることかできる。フィルタ２８を通過させて粒子等
を除去した染料溶液を、染料イδ液供給バルブ３０を介
して供給槽３１に供給する。

供給槽３１には供給槽液面センサ３２を配設し、このセ
ンサの出力にノ、（つき染料溶液供給バルブ３０を開閉
制御して、供給槽３１内の液面高さを制御する。

次に、４１は染料水溶液から重金属イオンを除去する精
製部であり、複数個の処理ユニ・ント、本例では３個の
第１〜第３処理ユニット４２−１．４２−２およυ・４
２−３から成る。各処理ユニ、１・４２（４２−１〜４
２−３）において、供給槽３１内の染料水溶液を供給バ
ルブ４３（４３−１〜４３−３）を介してイオン交換樹
脂カラム４４（４４−１〜４４−３）へ供給する。イオ
ン交換樹脂カラム４４は、所謂、イオン交換分剛により
染４］水溶液中から重金属イオンを分離する。すなわち
、カラム内におけるイオン父換により、染料水溶液に含
まれている吸ノ１性の６．′ＪいΦ：金１＋６イオンが
イオン交換樹脂によって捕捉されカラム内にとどまる。

ここで、カラム内には液面ｒ１１１さ制御用の弁４５（
４５−１〜４５−３）を配設し、カラム内に供給される
染料水溶液の量を制御する。また、このカラム４４を処
理ユニットから・着脱可能となし、カラムが装置４され
ているか否かを不図示のフィルタ交換線了スイッチによ
り検出する。

次に、重金属イオン濃度センサ４６（４１３−１〜４８
−３）を、カラム４４の下端部における流出溶液通路に
配設し、カラム４４からの流出溶液中の爪金ｈパイオン
濃度を検出する。重金属イオン濃度の検出力法としては
、例えば金属イオン電極による測定力法、原子吸光分光
による測定方法を用いるものとする。溶液センサ４７（
４７−１〜４７−３）を、同しく流出溶液通路に配設し
、その流出溶液通路内の／ｊｆｊ出溶液の有無を検出す
る。

カラム４４からの流出溶液を第１排出バルブ４８（４Ｓ
−１〜４８−３）を介して貯留槽４９へ排出する。また
、第２排出パルフ５０（５０−１〜５Ｏ−３）を介して
、循環ポンプ５１の作用により、供給槽３１に還流させ
る。両へルブ４８および５０の開閉制御を、後述のよう
に重金属イオン濃度センサ４６の検出結果に基づき行う
。

貯留槽４８内に得られた重金ＩＡイオンの除去さ５れた
染料水溶液を、供給バルブ５２を介して取り出す。

８１は各部の駆動制御をつかさとる制御部であり、８２
は各種表示部および駆動スイッチ等を備えた操作部であ
る。

第２図は第１１２に示す装置の１１ノ］御系を示す。こ
こで１０１は制御１器であり、各部の駆動制御をつかさ
どる。１０２はリードオンリメモリ（ＲＡＭ）であり、
第３図に示す動作中１１「４等の制御プログラムを記憶
する。１０３はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であ
り、各種データの−１１，、記憶雪を行う。１０４は操
作部６２に配設した各種スイッチであり、入出力ハッフ
ァ回路１０５を介して制御器１０１に各種指令１．１号
を送給する。１０Ｇは同じくＩＮ・作７ｊｌ！８２に配
設した表示器であり、後述のように、各処理ユニツＩ・
におけるカラムの交換が必要である旨を表示する第１な
いし第３ユニットフィルタ交換表示器、および各処理ユ
ニットか染料水溶液の精製動作中である旨を表２バする
第１−第３ユニツト動作中表示器を有する。１０７は制
御器１０１からの駆動信号に基つき、表示器１０６の表
示制御を行うドライブ回路である。

調合槽液浸、検出器２８おｊ：ひ供給槽液面センサ３２
の検出出力は、入力７１７２７回路１０８を介して制御
器１０１に供給される。ドライブ回路１１０〜１１４は
、出力ハッファ回路１０９を介して供給される制イ１器
１０１からの駆動制御信号に基づき４、各負荷（：ハル
ツ２３，２５，５２、撹拌機２７、ポンプ５１）をオン
オフ制御する。

次に１２０は処理ユニッｌ−４２−１の制御系である。

各処理ユニットの構成は同一であるので、図ｔとおいて
は他の二ニア）４２−２および４２−３は省略するもの
とする。重金属イオン濃度センサ４６−１からの検出イ
へ号は、Ａ／Ｄ変換器１２１を介してデジタル化された
後、人力パフファ回路１２２を介して制御器１０１に供
給される。また、溶４ｆｋセンサ４７−１からはデジタ
ル検出偶号が出力され、人力八ツ７ァ回路１２２を介し
て制御器１０１に供給される。１２３．１２４および１
２５は前述した各バルブ４３−１．４８−１および５０
−１をそれぞれ開閉す４ためのドライブ回路であり、制
御器１０１から出力バフ２フ回路１２Ｂを介して供給さ
れる駆動信号によりオンオフ制御される。

」二連のように構成した本実施例においては、重金属イ
オン濃度センサ４６の検出出力にノ、（づき、各処理ユ
ニッ）　４４−１〜４４−３を順次に交換して重金属イ
オンの除去処理を行う。すなわち、イオン交換樹脂カラ
ム４４内のイオン交４！！！樹脂による爪金１４イオン
の捕１＋２能力には限度があり、一定砥の重金ＩＡイオ
ンの吸着を行うと、その後イオン交換分離は伺われない
。その結果、重金属イオンを含む染料イｊ；液がそのま
ま排出され、カラム４４からの流出溶液中の重金属イオ
ン濃度が高まる。ごの濃度上昇を検出して、イオン交換
樹脂カラムの使用を不可となし、他の２つのカラムのい
ずれか一方により以後の染料溶液の精製をＱ’＋う。ま
た、使用不可となったイオン交換樹脂カラムは新しいカ
ラムと交療するか、又は、イオン交換樹脂を１１１生処
理して再びその処理ユニットにおいて精製を行いイ！）
るようになす。

第３図は、かかる各処理ユニットにおける動作を示す。

ここで、各フラグは次のような判別を行うためのもので
ある。

ユニットフィルタ交換フラグ：各処理ユニットにおける
フィルタ、すなわちイオン交換４ｈｊ脂カラムの交換を
指示するフラグであり、このフラグがオンすると、対応
するユニノｉ・フィルタ交換表示器にはフィルタ交換か
心安である旨表示される。

ユニット変更要求フラグ：処理ユニｙ　ｌ・の変更を要
求するフラグであり、このフラグかオンすると、ユニッ
ト選択カウンクにより指、バされる処理ユニットが選択
され、染料精製動１′１か七の処理ユニットに移る。

ユニット動作フラグ：対応する処理ユニ、ｌ・か選択さ
れた旨を指示するフラグである。

ユニット動作中フラグ、対応する処理ユニ１．トが動作
中にある旨を指示するフラグである。

ユニット排出フラグ：対応する処理ユニットにおけるカ
ラムからの流出溶液中の爪金属イオン濃度が設定値を越
えるとオンするフラグであり、ポンプ５１による流出溶
液の供給槽３１への還流動作開始を指示する。

次に、第３図に示す各ステップを説明する。

第３図（Ａ）において、ステップＳＴＩでは各表示及び
データを初期化する。ステップＳＴ２では処理ユニット
変更要求フラグをオンすると共に、ユニ・ント選択カウ
ンタの内容を「１」にセットする。

ステップＳＴ３では、供給槽液面センサ３２の検知出力
から供給槽３１内に所定−：−驚の染料溶液が貯留され
たか台かを判別する。所定量か（（１昌ゾ（されている
ときには、ステップＳＴ４において染料溶液供給バルブ
３０を閉した後ステップＳＴ８へ進む。しかるに、所定
量に達していない場合にはステップＳＴ５において供給
バルブ３０を開き供給槽へ染料水溶液の供給を行う。

ステップＳＴ８は、ＷＳ１処理ユニット４２−１におフ
ィルタ交換要求があるときの処理ステップであり、ステ
ップ５Ｔ６−１−８Ｔ８−３から成る。まず、ステップ
５Ｔ６−１において第１ユニツトフイルタ交換フラグが
オン状態にあると判別されると、ステップＳ丁ｆ！−２
へ進み、第に二７トフィルタ交換終了スイッチがオンか
否かを判別する。オン状１Ｍ：にあるときは、ステップ
５６−３へ進み、第１ユニットフィルタ交換フラグをオ
フすると共に、第１ユニットフィルタ交換表示器に表示
されていた交換が必要である旨の表示を消去する。この
後、ステップＳＴ？へ進む。なお、ステップ５Ｔ８−１
においてフィルタ交換フラグがオフのとき、およびステ
ップ５Ｔ６−２においてフィルタ交換終ｒスイッチがオ
フのときはｒＮＯＪのｌｉすれに？ｆｆってステ・ンフ
。

ＳＴ７へ進む。

ステップＳＴ７およびステップＳＴ８は、それぞれ第２
処理ユニツ）　４２−２および第３処理ユニツＩ・４２
−３にフィルタ交換要求があるときの処理ステップであ
り、その内容はステップ５ＴＦｔ　と同様であり、その
説明を省略する。

ステップＳＴ９において、ユニット変更要求フラグがオ
ン状態にあるか否かが判別され、狗定判定ならばステユ
、プ５ＴＩＯへ進み、否定判定ならば第３図（Ｂ）のス
テップ５Ｔｉｆｌへ進む。ステップ５ＴＩＯでは、ユニ
ット選択カウンタの内容が判別され、その内容が「１」
のときはステップ５Ｔ１３へ進み、「２」のときはステ
ップ５Ｔ１１１、ｒ３ＪのときはステップＳＴ　１５へ
とそれぞれ進む。

ステ、プ５Ｔ１３〜５Ｔ１５は各処理ユニット４２−１
〜４２−３が選択された場合の処理ステップである。こ
れら各ステップ５Ｔ１３〜５Ｔ１５の内容は同様なので
、ＱＨＳｔ処理ユ処理ユニット−４２選択された場合の
ステ・ンブ５Ｔ１３の内容を説明する。まず、ステ・ン
ブ５Ｔ１３−１では第１ユニツトフイルタ交換フラグが
オフ状態にあるか否かを判定する。否定判定のときには
ステップ５Ｔ１３−５へ進み、肯’ＡＩ　’ｔ’ｌ定な
らばステップ５Ｔ１３−２へ進む。ステップ５Ｔ１３−
２では、第１ユニツト動作中表示器をオンして、第１処
理二二・ン）　４２−１が動作中にある旨を表示する。

ステ・ンプ５Ｔ１３−３では供給バルブ４３−１および
第２排出バルブ５０−１を１川〈。引続き、ステップ５
Ｔ１３−４　では、第１ユニツト動作フラグをオンする
と共に、ユニット変更要求フラグをオフする。次に、ス
テップ５Ｔ１３−５　において、ユニット選４ｆｔ’カ
ウンタの内容、を「２」にした後、ステップＳＴ　１６
へ進む。

ここで、ユニット選択カウンタはその内容がｒ２　」、
ｒ３　Ｊ　、Ｎ　Ｊ　、ｒ２　」、・・・の順に変わる
リングカウンタであり、ステップ５Ｔ１４を実１］する
ことによりその内容は「３」に変わり、また、ステップ
５Ｔ１５を実行することしこよりその内容かｒｌＪに変
わる。

次に、第３図（Ｂ）のステップ５Ｔ１８．ＳＴ１？およ
び５ＴＩ８はそれぞれ各処理ユニットにおけるイオン交
換樹脂カラムからの流出溶液の積出制御ステップである
。これらの各ステップの内容は同様なので、第１処理ユ
ニツト４２〜１における制御を示すステップ５Ｔ１６に
ついてのみ、その内容を説明する。

まず、ステップ５Ｔ１Ｂ−１においてｈ′５１ユニット
動作プラグがオン状態にあるか否かが判定される。

否定判定ならばステップ５Ｔ１Ｂ−５ヘジャンプし、肖
゛定判定ならばステップ５Ｔｌｆｌ−２へ進ム。ス７ッ
７’　Ｓ　Ｔ　１　Ｂ　−２では、重金属イオン濃度セ
ンサ４８−１により検出されたカラムの流出溶液中の重
金属イオン濃度か設定（１ｒｉ以下であるか否かが判別
される。否定判定ならばステップ５Ｔ１Ｂ−５へ進み、
内定判定ならばステップ５Ｔ１１３−３へ進む。ステッ
プ５Ｔ１８−３では、第２排出バルブ５ｏ、−１を閉し
、第１排出バルブ４８−１を開く。この結果、イオン交
換樹脂カラム４４−１において１重金属イオンか設定値
以下の値にまで除去された染料水溶液が、第１排出バル
ブ４８−１を介して貯留槽４８内に排出される。次に、
ステップ５Ｔ１ｅ−４では第１ユニツト動作フラグをオ
フし、第１ユニツＩ・動作中フラグをオンした後、ステ
ップ５ＴＩ６−５へ進む。

ステップ５Ｔ１１３−５では、第１ユニツト動作中フラ
グがオン状１ｔ、にあるか否かが判定される。オフ状態
のときはステップ５Ｔ１８−１０へ進み、オン状態なら
ばステップ５Ｔ１８−８へ進む、ステップ５Ｔ１１３−
８では１重金属イオン１農度センサ４Ｂ−１により検出
される濃度が設定値を越えた値であるか否かが判定され
る。設定値を越えない場合にはステー２ブ５ＴＩＢ−１
０へ進み、越える場合にはステップＳＴ１［ｆ−７へ進
む。ステップ５ＴｌＢ−７において第１ユニツト動作中
表示器をオフした後、ステップＳＴ　１Ｇ−８に進み、
供給バルブ４３−１および第１排出バルブ４８−１を閉
じる。更に、第２排出バルブ５０−１を開くと共に、循
環ポンプ５１を駆動して、カラム４４−１からの流出溶
液を第２排出バルブ５０−１を介して供給槽３１へ還流
する還流動作が開始される。次に、ステップＳＴ９にお
いて、第１ユニツト動作中フラグをオフにし、第１ユニ
ット排出フラグをオンにした後、ステップ５ＴＩＩ（−
１０へ進む。

次に、ステップ５Ｔｘｅ−１ｏでは、第１二二・ント１
〕ｉ出フラグがオン状態にあるか否かが判定され、オン
状態になければ、ステップ５Ｔ１７へと進み、オン状態
にあればステップ５Ｔ１８−１１へ進む。ステップ５Ｔ
１８−１１では、カラム４４−１の流出溶液通路に配設
した溶液センサ４７−１がオフか否か、すなわち、流出
溶液通路内に流出溶液が残存していないか杏かが判定さ
れる。オフ状態にないとき、すなわち、溶液が検知され
るときはステップＳＴＩ？へ進み、オフ状態のときには
ステップ５Ｔ１１３−１２へ進む。このオフ状態のとき
には、カラム４４−１から排出された重金属イオン濃度
値が設定値よりも高い染料水溶液が全て供給槽３１へ還
流され終ったことを、−コ、味する。ステップ５Ｔ１１
３−１２では、第１ユニットフィルタ交換表示器をオン
し、第１処理ユニツトのカラムの交換が心安である旨を
表示する。次に、ステップ５Ｔ１１３−１３では、第２
排出バルブ５０−１を閉じると共に、ポンプ５１の駆動
を）、＜止させ、還流動作を停止する。次に、ステップ
５Ｔ１Ｂ−１４では、第１ユニット排出フラグをオフし
、第１ユニットフィルタ交換フラグをオンすると共に、
ユニッ）・変更要求フラグをオンする。この後、ステッ
プ５Ｔ１７へ進む。

次に、ステップ５Ｔ１７および５７１８を経た後、再び
第３図（Ａ）に示すステップＳＴ３へ戻る。

」一連の各ステップを実行することにより、各処理ユニ
ッ）　４２−１へ４２−３において染ネ゛ｌ水溶液の精
製が行われ、重金属イオン濃度が設定値以下になった精
製染料水溶液が貯留槽４８に得られる。

（効果） 以上説明したように、本発明によれば、染料溶液を製造
するにあたり、イオン交換分動を実行して、染料溶液中
の重金属イオンを捕捉することにより、染料溶！ｆｋ中
に含有される重金属イオンをＪ、Ｉｔ除するようにした
ので、インフジエラＩ・記録用インクやイ（記具用イン
ク等の調製に好適な精製染料溶液を製造することができ
る。更に、本発明によれば、かかる染料溶液を連続的に
、しかも自動的に製造できるので、高品質染料の大−ｊ
ｉ）生産かり能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の一実施例を示す概略構成図
、 第２図は第１図に示す装置の制御部を示すブロックｂ４
、 第３図（Ａ）および（Ｂ）は第１図にンｊ＜す装置の）
／＋製切動作示すフローチャートである。 ２１・；・染料供給部、 ２２・・・染料粉末、 ２３・・・染料バルブ、 ２４・・・調合槽、 ２５・・・純水バルブ、 ２６・・・純水供給管、 ２７・・・調合槽撹拌機、 ２８・・・調合槽液）よ検出器、 ２９・・・ろ過フィルタ、 ３０・・・染料溶液供給バルブ、 ３１・・・供給槽、 ３２・・・供給槽液面センサ、 ４１・・・精製部。 ４２・・・処理ユニット、 ４３・・・供給バルブ、 ４４・・・イオン交換樹脂カラム、 ４５・・・弁、 ４６・・・重金属イオン濃度センサ、 ４７・・・溶液センサ、 ４８・・・第１４ノ１出パルソ、 ５０・・・第２排出バルブ、 ５１・・・循環ポンプ、 ５２・・・供給バルブ、 ６１・・・制御部、 ６２・・・操作部、 １０１・・・制御器、 １０２・・・リードオンリメモリ、 １０３・・・ランダムアクセスメモリ、１０４・・・ス
イッチ、 １０５・・・人出力バッフ７回路、 １０６・・・表示器、 １０７・・・ドライブ回路、 １０８・・・入力バッファ回路、 １０８・・・出力バッフ７回路、 １１０〜１１４・・・ドライブ回路、 １２１・・・Ａ／Ｄ変換器、 １２２・・・入力バッファ回路、 １２３．１２４，１２５・・・ドライブ回路、１２６・
・・出力バッファ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 染料溶液の製造手段と、イオン交換分離を実行して前記
   染料溶液中の重金ｈルイオンを捕捉する染料溶液の処理
   手段とを具備したことを特徴とする染料精製装置。 （以下余白）