JPS6031966A - インク製造装置 - 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） 本発明はインク製造装置に関し、特にインクジェット記
録やイ（記具等に適した記録液（一般にインクと呼ぶ）
の調製に好適なインク製造装置に関する。

（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、顔料結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散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基本構成例としては、水溶
性染料、その溶媒である水および乾燥防止剤で屍るグリ
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、塩化ナ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Ｓ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、吐出オリフィス付近で
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、最も忌避すべき吐出オ
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
際して無機イオン濃度が所定の範囲内になるように制御
する必要がある。このことは、無機イオンを不純物とし
て含む一般の市販染料を、インクジェット記録用インク
や筆記具用インクの調製に用いる場合に、不可欠である
。

（目的） 本発明の目的は、このような点に鑑みて、インクの調製
を行うにあたり、染料溶液に含まれる重金属イオンを除
去し、インクジェット記録や筆記具等に適したインクを
製造し得るインク製造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、ｌはイ
ンク調合槽であり、染料精製装置２からは後述のように
精製された染料水溶液をバルブ３を介して供給する。ま
た、貯留部４および貯留部５からは、それぞれバルブ６
および７を介して水可溶性有機溶剤および添加剤を調合
槽ｌに供給する。更に、純水をバルブ８を介して同じく
供給する。これらの供給された各材料を、撹拌機８によ
り撹拌して、インクを調合する。

調合槽１内に製造されたインクの量を、液量検出器１０
により検出する。また、この調合槽１内で調製されたイ
ンクにおける染料濃度および重金属イオン濃度を、それ
ぞれ染料濃度検出器１１および重金属イオン濃度検出器
１２により検出する。これら両検出器の出力に基つき、
調製されたインクの最終的な性状管理（ロット管理）を
行う。所望の伯に各成分が調製されたインクを必要に応
じて、排出バルブ１３を介して排出する。

１４は各部の駆動制御をつかさどる制御部であり、１５
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図の装置における染料精製装置の構成を示
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２８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、染料水溶液を
つくる。調合槽２４内に貯留している染料水溶液の液量
は、調合槽液量検出器２Ｂにより検出する。調合槽内に
得られた染料水溶液には、純水に溶解しなかった染料粉
末の粒子等が残存しており、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、通常のろ紙また
はフロロポア（商品名）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
料溶液供給バルブ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
ンサの出力に基づ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、複数個の処理ユニット、本例では３個の第
１〜第３処理ユニツ）　４２−１．４２−２および４２
−３から成る。各処理ユニッ）　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（４３−１〜４３−３）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、イオン交換分離により染
料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、カラムが装着されているか否かを不図示のフィル
タ交換終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４Ｅ！（４Ｂ−１〜４１
３−３）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重金属イオン
濃度を検出する。重金属イオン濃度の検出方法としては
、例えば金属イオン電極による測定方法、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、同じく流出溶液通路に配設し
、その流出溶液通路内の流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（４８
−１〜４８−３）を介して貯留槽４９へ排出する。また
、第２排出バルブ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、前述したように供給バルブ３を介して取りＩ
Ｊ１シ、インクの調製に供する。

第３図は第１図に示す装置の制御系における染料精製装
置に関する部位を示す。ここで１０１は制御器であり、
各部の駆動制御をつかさどる。１０２はリードオンリメ
モリ（ＲＯＭ）であり、第４図に示す動作手順等の制御
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、各種データの一時記憶等を行う。

１０４は操作部１５に配設した各種スイッチであり、入
出力バッファ回路１０５を介して制御器１０１に各種指
令信号を送給する。１０８は同じく操作部１５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有する。

＋０７は制御器１０１からの駆動信号に基づき、表示器
１０８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、入力バッファ回路１０８を介して制御器１０
１に供給される。ドライブ回路１１０〜１１４は、出力
バッフ７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基づき、各負荷（バルブ２３，２５
，３　、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）　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４６−１からの検出信号
は、Ａ／Ｄ変換器１２１を介してデジタル化された後、
入力バッファ回路１２２を介して制御器１０１に供給さ
れる。また、溶液センサ４７−１からはデジタル検出信
号が出力され、入力バッファ回路１２２を介して制御器
１０１に供給される。１２３．１２４および１２５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＋０
１から出力４７７１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。

上述のように構成した木実雄側における染料精製装置で
は、重金属イオン濃度センサ４６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、一定量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４４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」１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４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
ユニットフィルタ交換表示器にはフィルタ交換が必要で
ある旨表示される。

ユニット変更要求フラグ：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、ユニット選
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：対応する処理ユニットが動作中
にある旨を指示するフラグである。

ユニット４Ｊｌ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重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４図に示す各ステップを説明する。

第４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ｒｌＪ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／ヘルプ３０を閉じた後ステップ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ＳＴ６は、第１処理ユニット４２−］におフィ
ルタ交交換束があるときの処理ステップであり、ステッ
プ５Ｔ６−１〜５Ｔ８−３から成る。まず、ステップ５
Ｔｆ（−１において第１ユニ・ントフィルタ交換フラグ
がオン状態にあると判別されると、ステップ５Ｔｆｉ−
２へ進み、第１ユニツトフイルタ交換終了スイツチがオ
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ユニットフイルタ交換フラグを
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ＳＴ８〜２においてフィルタ交換終了スイッチが
オフのときは「ＮＯ」の流れに沿ってステップＳＴ？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、　）　４２−２および第３処理ユニット４
２−３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、肯定判定ならばステッ
プ５ＴＩＯへ進み、否定判定ならば第４図（Ｂ）のステ
ップ５Ｔ１８へ進む。ステップ５ＴＩＯでは、ユニット
選）Ｒ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ｌ−４２−
１〜４２−３が選択された場合の処理ステ・ンプである
。これら各ステップ５Ｔ１３〜５Ｔ１５の内容は同様な
ので、第１処理ユニッｌ−４２−１が選択された場合の
ステップ５ＴＩ３の内容を、説明する。まず、ステップ
５Ｔ１３−１では第１ユニツＩ・フィルタ交換フラグが
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、面定判定ならばステ・ン
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処理ユニツ１
・４２−１が動作中にある旨を表示する。ステップ５Ｔ
１３−３では供給バルブ４３−１および第２排出バルブ
５０−１を開く。引続き、ステップ５Ｔ１３−４　では
、第１ユニツト動作フラグをオンすると共に、ユニ・ン
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、ユニット選択カウンタの内容を「２」
にした後、ステップ５Ｔ１６へ進む。

ここで、ユニット選択カウンタはその内容がｒ２．＋　
、ｒ３」、ｒｌｉ　、ｒ２Ｊ　、・・・の順に変わるリ
ングカウンタであり、ステップ５Ｔ１４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５Ｔ
１５を実行することによりその内容が「１」に変わる。

次に、第４図（Ｂ）のステップ５Ｔ１１３，５Ｔ１７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排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　％
　理ユニッ）　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５Ｔ１６−１において第１ユニツト動作
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５Ｔ１８−５　ヘジャンプし、
肯定判定ならばステップ５Ｔ１８−２へ進む。ステップ
５Ｔ１８−２では、重金属イオンセンサ４６−１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が設
定値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５Ｔ１８−５へ進み、肯定判定ならばステップ５
Ｔ１６−３へ進む。ステップ５Ｔ１Ｂ−３では、第２排
出バルブ５０−１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
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
溶液は、第１排出バルブ４８−１を介して貯留槽４９内
に排出される。次に、ステップ５Ｔ１８−４では第１ユ
ニツト動作フラグをオフし、第１ユニツト動作中フラグ
をオンした後、ステップ５Ｔ１８−５へ進む。

ステップ５Ｔ１６−５では、第１ユニツト動作中フラグ
がオン状態にあるか否かが判定される。オフ状態のとき
はステップ５Ｔ１６−１０へ進み、オン状態ならはステ
ップ５Ｔ１８−１３へ進む。ステップ５Ｔ１ｆ（−６で
は、重金属イオン濃度センサ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ップ５Ｔ１８−１０へ進み
、越える場合にはステップ５Ｔ１８−７へ進む。ステッ
プ５Ｔ１Ｂ−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５Ｔ１Ｂ−８に進み、供給バルブ４
３−１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ユニツト排出フラ
グをオンにした後、ステップ５Ｔ１Ｂ−１ｏへ進む。

次に、ステップ５Ｔ１８−１０では、第１ユニツト排出
フラグがオン状態にあるか否かが判定され、オフ状態に
あれば、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５Ｔ１８−１
１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否かが判定される。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５Ｔ１７へ進み、オフ状態のときにはステップ
５Ｔ１Ｂ−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
たことを意味する。ステップ５ＴＩＥＩ−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必要である旨を表示する。次に、
ステップ５Ｔ１１３−１３では、第２排出八ルブ５０−
１を閉じると共に、ポンプ５１の駆動を停止させ、還流
動作を停止する。次に、ステップ５Ｔ１Ｂ−１４では、
第１ユニツト排出フラグをオフし、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ＳＴＩ？へ進む。

次に、ステップ５Ｔ１７および５Ｔ１８を経た後、再び
第４図（Ａ）に示すステップＳＴ３へ戻る。

上述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において染料水溶液の精製が行
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、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ことに
より、°染料溶液中に含有される重金属イオンを排除し
、この重金属イオンの除去された染料溶液を以てインク
を調製するようにしたので、インクジェット記録や筆記
具等に用いるのに好適な品質のインクを製造することが
できる。更に本発明によれば、かかるインクを連続的に
、しかも自動的に製造することができる。

【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＄１図の装置における染料精製装置を示す構
成図、第３図は第１図に示す装置の制御部を示すブロッ
ク図、第４図（Ａ）および（Ｂ）は第１図に示す装置の
処理ユニー／　トにおける精製動作を示すフローチャー
）・である。 １・・・インク調合槽、 ２・・・染料精製装置、 ３・・・バルブ、 ４・・・貯留部、 ５・・・貯留部、 ６・・・バルブ、 ７・・・バルブ、 ８・・・バルブ、 ９・・・撹拌機、 １０・・・液量検出器、 １１・・・染料濃度検出器、 １２・・・重金属イオン濃度検出器、 １３・・・排出バルブ、 １４・・・制御部、 １５・・・操作部、 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、 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１排出バルブ、 ４９・・・貯留槽、 ５０・・・第２排出バルブ、 ５１・・・循環ポンプ、 １．０１・・・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・・・入出力バッファ回路・ ｉｏｅ・・・表示器、 １０７・・・ドライブ回路、 １０８・・・入カバ・ンファ回路、 １０８・・・出カバ・ンファ回路、 １１０〜１１４・・・ドライブ回路、 １２１・・・Ａ／Ｄ変換器、 １２２・・・入カバ・ンファ回路、 １２３　、１２４　、１２５・・・ドライブ回路、１２
６・・・出カバ・ンファ回路・ 特許出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 染料溶液の製造手段と、 イオン交換分敲を実行して前記染料溶液中の重金属イオ
   ンを捕捉する染料溶液の処理手段と、該処理手段から排
   出された精製済みの染料溶液を以てインクの調製を行う
   インク調製部とを具備したことを特徴とするインク製造
   装置。 （以　下　余　白）