JPS6031575A - 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置に関し、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等により記録ヘッド内の
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商機溶剤からなる液媒体
中に溶解あるいは分子＆させたものが知られている。ま
た、フェルトペン、万年筆等の筆記具においても同様な
インクが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ノ、（本構成例としては、
水溶性染料、その溶媒である水および転帰防止剤である
グリコール類の王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、堪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？＋１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、１止出オリフイス
付近でインクが蒸発して液組成が変化すると、無機塩類
の析出をひき起す。これらはいずれも、最も忌廻すべき
吐出オリフィスの目詰まりの原因となる。

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ｄｉｌＥ機イオソイオン所定の範囲内になるよう
に制御する必要かある。このことは、無機イオンを不純
物として含む一煎の市販染料を、インクジエンＩ・記録
用インクや’Ｉｆ記具川イ用クの調製に用いる場合に、
不可欠である。

（［」的） 本発明の目的は、このような点に鑑みて、染料溶液中に
含まれる正１を属イオンを除去し、インクンエツト記録
用インクや筆記具用インク等の調製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の詳細な説明する。

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であ
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２Ｂ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により混合、溶解して、染オ（水溶液
をつくる。調合槽２４内に貯留している染料水溶液の１
会量は、調合槽液ψ検出器２８により検出する。調合槽
内にイ１１られた染料水ン容液には、純水に溶解しなか
った染十′ｌ粉末の粒子等か残存しており、これをろ過
フィルタ２８により除去する。このフィルタ２９には１
通常のろ紙またはフロロポア（ｉｌｉ品名）等を用いる
ことができる。フィルタ２９を通過させて粒子等を除去
した染料溶液を、染栢溶ｌイに供給／ヘルプ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、（づき染Ｊ’ｌ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、複数個の処理ユニット、本例では３個の第
１〜第３処理ユニット４２−１．４２−２および４２−
３から成る。各処理ユニｙ　ｌ・４２（４２−１〜４２
−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〜、ｌ　３−３　）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、イオン交換分離に
より染料水溶液中から重金属イオンを分層する。すなわ
ち、カラム内におけるイオン交換により、染料水溶液に
含まれている吸着性の高い重金属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
ム内には液面高さ制御則の弁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ｈ：、
を制御する。また、このカラム４４を処理ユニシトから
清脱可能となし、カラムか装置されているか否かを不図
示のフィルタ交換路−ｒスイッチにより検出する。

次に、重金属イオン濃度センサ４１３（４１３−１〜４
８−３）を、カラム４４の下端部におけるがＣ出溶薮通
路に配設し、カラム４４からの流出溶液中の爪金１１ｆ
ｌイオン濃度を検出する。重金ｊＡイオン濃度の検出力
法としては１例えば金属イオン電極による／１ｉｌｌ定
方法、原子吸光分光による１ｌｌｌｌ定方法を用いるも
のとする。４δＪ（ｋセンサ４７（４７−１〜４７−３
）を、回しく流出イ容Ｚ合通路に配設し、その流出溶液
通路内の？Ａｅ出溶液の有無を検出する。

カラム４４からの流出溶液を第１１ノ１出バルブ４８（
４８−１〜４８−３）を介して貯留槽４９へυ１出する
。また、第２υ１出バルブ５０（５０−１〜５Ｏ−３）
を介して、ＩＩＩＩｉ環ポンプ５１の作用により、供給
槽３１に還流させる。両バルブ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内に得られた重金属イオンの除去された染料
水溶液を、供給バルブ５２を介して取り出す。

６１は各部の駆動制御をつかさどる制御部であり、６２
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１図に示す装置の制御系を示す。ここで１０
１は制御器であり、各部の駆動制御をつかさどる。１０
２はり一トオンリメモリ（Ｒ０１４）であり、第３図に
示す動作子１１「じ９・の；１ノ目Ｊ’ｌｌプログラム
を記憶する。１０３はラングムアクセスメモリ（ＲＡＭ
）であり、各種データの一時記憶Ａ・を行う。１０４は
操作部６２に配置没した各種スイッチであり、入出力４
７７７回路＋０５を介して制御器１０１に各種指令４１
１号を送給する。１０６は回じ〈操作部６２に配設した
表示器であり、後述のように、各処理ユニットにおける
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が染
料水溶液の精製動作中である旨を表示する第１−第３ユ
ニツト動作中表示器をイラする。１０７は制御器１０１
からの駆動イ、４号にノ、（づき、表示器１０６の表示
制御を行うドライブ回路である。

調合槽液量検出器２８および供給槽液面センサ３２の検
出出力は、入カパッファ回路１０８を介して制御器１０
１に供給される。ドライブ回路１１０〜＋１４は、出力
バッファ回路１０９を介して供給される制御器１０１か
らの駆動制御信号に）、（づき、各負荷（バルブ２３，
２５，５２、撹拌機２７、ポンプ５１）をオンオフ制御
する。

次に１２０は処理ユニン）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１図においては
他のユニット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４８−１からの検出信号
は、Ａ／Ｄ変換器１２１を介してテシタル化された後、
入力八ツ７７回路１２２を介して１１ノ目１１器＋０１
に供給される。また、溶液センサ４７−１からはテジタ
ル検出信号か出力され、人力パノアァ回路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をそれぞれ開閉するためのドライブ回路であり、制
御器＋０１から出力八ツ７ァ回路１２６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木実流側においては、重金ｊｆ
イオン濃度センサ４８の検出出力に基づき、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内のイオン交換樹脂による重金属イオンの捕捉能力
には限度があり、−疋硅の重金属イオンの吸着を行うと
、その後イオン交換分離は行われない。その結果、重金
属イオンを含む染料溶液がそのまま排出され、カラム４
４からの流出溶液中の重金属イオン濃度が高まる。この
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行う。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換するか、又は、
イオン交換樹脂を再生処理して再びその処理ユニットに
おいて精製を行い得るようになす。

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だめのもので
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樹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
ユニッＩ・フィルタ交換表示器にはフィルタ交換が必要
である行表示される。

ユニッ）・変更要求フラグ：処理ユニットの変更を要求
するフラグであり、このフラグがオンすると、二ニア１
・選択カウンタにより指示される処理ユニットが選択さ
れ、染料精製動作がその処理ユニットに移る。

ユニット動作フラグ：対応する処理ユニットが選択され
た旨を指示するフラグである。

ユニット動作中フラグ二対応する処理ユニｙｌ・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１夜中の重金属イオン濃度が設定（ｉ
ｆｆ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、ユニット選択カウン
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
定量の染料溶液が貯留されたか否かを判別する。所定量
が貯留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を閉じた後ステップＳＴ６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Ｓ
Ｔ５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、第１処理ユニツ）　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５Ｔ６−１〜５ＴＩ（−３から成る。ます、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５Ｔ６−２
へ逓み、第１１ニントフィルタ交４灸終了スイッチがオ
ンか否かを判別する。オン状態にあるときは、ステップ
５６−３へ進み、第１ユこ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
されていた交換か必要である旨の表示を消去する。この
後、ステ、プＳＴ７へ進む。なお、ステップ５Ｔ６−１
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＃　牌了スイッチが
オフのときは「ＮＯ」のｆｌｊれに沿ってステップＳＴ
？へ進む。

ステップＳＴ？およびステップＳＴ８は、それぞれ第２
処理ユニット４２−２および第３処理ユニット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ＳＴ８と同様であり、その説明を省
略する。

ステラ７’　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、肯定判定ならばス
テップ５ＴＩＯへ進み、４ｆｉ　：＋ｉ、：判定ならば
第３図（＋３）のステップ５ＴＩ６へ進む。ステップ５
ＴＩＯでは、ユニット選択カウンタの内容が判別され、
その内容かｒｌＪのときはステップ５Ｔ１３へ進み、「
２」のときはステップ５Ｔ１４、「３」のときはステッ
プ５Ｔ１５へとそれぞれ進む。

ステップ５Ｔ１３〜５Ｔ１５は各処理ユニッ）　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〜ＳＴ＋５の内容は同様なの
で、第１処理ユニツ）　４２−１が選択された場合のス
テップ５７１３の内容を説明する。まず、ステップ５Ｔ
１３−ｉ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、肯定判定ならばステップＳＴ＋
３−２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処理ユニン１−４２−
１が動作中にある旨を表示する。ステップ５Ｔ１３−３
では供給バルブ４３−■および第２排出バルブ５０−１
を開く。引続き、ステップ５ＴＩ３−４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５ＴＩ３−５において
、ユニット選択カウンタの内容を「２」にした後、ステ
ップ５Ｔ１Ｂへ進む。ここで、ユニット選択カウンタは
その内容が「２」。

ｒ３Ｊ、ｒｌ」　、ｒ２」、・・・の順に変わるリング
カウンタであり、ステップ５ＴＩ４を実行することによ
りその内容は「３」に変わり、また、ステップ５ＴＩ５
を実行することによりその内容がｒｌＪに変わる。

次に、第３図（Ｂ）のステップ５Ｔｌｔ（，５ＴＩ７お
よび５Ｔ１８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初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、ｉｓ　ｌ
処理ユニｙｌ”４２−１における制御を示すステップ５
Ｔ１８についてのみ、その内容を説明する。

まず、ステップ５Ｔ１８−１において第１ユニ、１・動
作フ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、１
′ｆ定判定ならばステップ５ＴＩＥＩ−２へ進む。ステ
ラ７”５Ｔｌｌ（−２では、重金属イオン濃度センサ４
６−１により検出されたカラムのＩＩε出溶液溶液中金
属イオン１農度が設定＆ｉ以下であるか台かが判別され
る。否定判定ならばステップ５ＴＩ６−５へ進み、肯定
判定ならばステップ５Ｔ１６−３へ進む。ステップ５Ｔ
ＩＩＩ−３では、第２排出バルブ５０−１を閉じ、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、重金属イオンが設定値以下の
値にまで除去された染料水溶液か、第１υ１出バルブ４
８−１を介して貯留槽４９内に排出される。次に、ステ
、プ５Ｔ１８−４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
５Ｔ１８−５へ進む。

ステップ５ＴＩＧ−５では、第１ユニット動作中フラグ
がオン状態にあるか否かか判定される。オフ状送、のと
きはステップ５Ｔ１１３−１０へ進み、オン状ｙｕ；な
らばステップ５Ｔ１８−６へ進む。ステアブ５ＴＩｆｌ
−６では、重金属イオン濃度センサ＝１６−１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ップ５Ｔ１Ｂ−１
０へ進み、越える場合にはステップ５Ｔ１Ｇ−７へ進む
。ステップ５Ｔ１１ｉ−７において第１ユニット動作中
表示器をオフした後、ステアブ５Ｔ１８−８に進み、供
給バルブ４３−１および第１排出バルブ４Ｂ−１を閉じ
る。更に、第２排出八ルブ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ＪＡｔ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クをオフにし、第１ユ
ニット排出フラグをオンにした後、ステップ５Ｔ１６−
１０へ進む。

次に、ステアブＳＴ＋８−１０では、負′シ１ユニット
υ１出フラグかオン状態にあるか否がか判定され、オン
状態になければ、ステップ５Ｔ１７へと進み、オフ状態
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台かが判定さ
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ＳＴ＋７へ進み、オフ状態のときには
ステップ５Ｔ１６−１２へ進む。このオフ状１八二のと
きには、カラム４４−１からす非出された重金ＩＡ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３
１へ還流され終ったことを意味する。ステップＳＴ＋６
−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霊である旨を表
示する。次に、ステップ５７１Ｂ−１３では、第２排出
バルブ５０−１を閉じると共に、ポンプ５１の駆動を告
・止させ、還流動作を停止する。次に、ステップ５Ｔ１
６−１４では、第１ユニツト抽出フラグをオフし、第１
ユニツトフイルタ交換フラグをオンすると共に、ユニッ
ト変更要求フラグをオンする。この後、ステップＳ　Ｔ
　Ｉ　７へ進む。

次に、ステップＳＴ１？および５Ｔ１８を経た後、再び
ｑ′Ｓ　３図（Ａ）に示すステアブＳＴ３へ戻る。

上述の各ステアブを実行することにより、各処理ユニッ
）　４２−１へ４２−３において染才゛Ｉ水溶液の精製
か行われ、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」二説明したように、本発明によれば、イオン交換分
離を実行して染料溶液中の重金属イオンを捕捉する処理
手段を有し、かかるイオン交換分Ｎ［が行われた後の染
料溶液中における重金属イオン濃度に基づき処理手段の
更新が必要であるか１りかを判別し、必要な場合にはそ
の旨の表示をするようにしたので、染料溶液からのｉｔ
’ｉ：金属イオンの除去を確実に行うことができ、以て
インクシエンド記録用インク等の調製に好適な精製染料
溶液の製造を円滑に行うことができる。

【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図、 第３図ＣＡ）および（Ｂ）は第１図に示す装置の精製動
作を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・・・調合槽液量検出器、 ２８・・・ろ過フィルター 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・・・５Ｂ、金属イオン濃度センサ。 ４７・・・溶液センサ、 ４８・・・第１排出バルブ。 ５０・・・第２排出バルブ、 ５１・・・循環ポンプ。 ５２・・・供給バルブ、 ６１・・・１１ノ制御部、 Ｇ２・・・操作部、 １０１・・・制御器、 １０２・・・リードオンリメモリ、 １０３・・・ランタムアクセスメモリ、１０４・・・ス
イッチ、 １０５・・・人出カバ・ソファ回路、 １０８・・・表示器、 １０７・・・ドライブ回路、 ＋０８・・・入力八ツファ「１ｕ路、 １０９・・・出力４７２１回路、 １１０〜１１４・・・ドライブ回路。 １２１・・・Ａ／Ｄ変換器、 １２２・・・人力７１２７７回路、 １２３．１２４，１２５・・・ドライブ回路、１２８・
・・出力バッフ７回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 染料溶液の製造手段と。 １１１ｊ記溶液の通過中に重金属イオンを捕捉する染料
   溶液処理手段と、 前記処理手段へからの排出液中の前記重金属イオンの濃
   度を検出し、その検出値にＪ、（づき前記処理手段の更
   新が必要であることを警告する９１告手段とを共面した
   ことを特徴とする染料精製装置。 （以　下　余　白　）