JPS6031967A - 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
ク夛エツ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、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、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８
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１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９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づき、
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。所望の値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２８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）等を用いることができる。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とベルブ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、この方ラム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４Ｂ（４８−１〜４８−
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４８へ排出する。また
、第２排出バルブ５０（５ｏ−ｔ〜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を介して取り出
し、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。＋０３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。１０Ｂ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。

１０７は制御器１０１からの駆動信号に基づき、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、入力バッファ回路１０８を介して制御器１
０１に供給される。ドライブ回路１１０−１１４は、出
力４７７７回路１０８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２３，２
５，３　、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ｌＯ
１から出力バッファ回路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。

上述のように構成した本実施例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、
各処理ユニツ）　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。

イオン交換分岐は行われない。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、「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
所定部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、第１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５Ｔ８−１−９Ｔ６−３から成る。まず、ステップ５
Ｔ８−１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５Ｔ８−２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ユニツ）・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ＳＴ７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・
ンプＳ　Ｔ　Ｅｌ−’２においてフィルタ交換終了スイ
・ンチがオフのときは「ＮＯ」の流れに沿ってステ・ン
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
処理ユニツ）　４２−２および第３処理二二・ント４２
−３にフ・イ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５ＴＩ８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ＳＴ　ｔ３〜５Ｔ１５の内容は同様なの
で、第１１理ユニツ）　４２−１が選択された場合のス
テップ５Ｔ１３の内容を説明する。まず、ステップ５Ｔ
１３−１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５ｒｉ３−５へ進み、肯定判定ならばステップ５Ｔ
１３−２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処理ユニット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４３−１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、ユニット選択カウンタの内容を「２」にした後、ス
テップ５Ｔ１１３へ進む。

ここで、ユニット選択カウンタはその内容がｒ２Ｊ　、
ｒ３Ｊ　、ｒｌＪ　、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５Ｔ１８．ＳＴｌ？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処理ユ
ニット４２−１における制御を示すステップ５Ｔ１ｆｉ
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　へジャンプ゛し
、肯定判定ならばステップ５Ｔ１Ｂ−２へ進む。ステッ
プ５Ｔ１ｆ（−２では、重金属本オンセンサ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５Ｔ１Ｂ−５へ進み、肯定判定ならばステッ
プ５Ｔ１Ｂ−３へ進む。ステップＳ’Ｔ１ｆ（−３では
、第２排出八ルブ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刊出バルブ４８−１を介して貯留
槽４８内に排出される。次に、ステップ５Ｔ１１３−４
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５Ｔ１ｆｌ−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５Ｔ１８−１０へ進み、オン状態ならばス
テップ５Ｔ１Ｂ−８へ進む。ステップ５Ｔ１ｆ（−ｆ（
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５Ｔ１Ｂ−１０へ進
み、越える場合にはステップ５Ｔ１８−７へ進む。ステ
ップ５Ｔ１ｅ−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ＳＴ１［１−８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５ＴＩＩ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５７１Ｂ−１０へ進
む。

次に、ステップ５Ｔ１６−１０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５Ｔ１Ｂ−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５Ｔ１Ｂ−１３では、第２排出バルブ５０−１を
閉じると共に、ポンプ５１の駆動を停止させ、還流動作
を停止する。次に、ステップ５７１ｆｔ−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５Ｔ１７へ進む。

次に、ステップＳＴＩ？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」−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？捕捉するよう
になし、かかるイオン交換分離の実行により重金属イオ
ンの除去された染料溶液のみを分別抽出し、これによっ
て、インクの調製を行うようにしたので、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図は第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ＣＢ）　ｒよ第１図に示す装
置の処理ユニットにおける精製動作を示すフローチャー
トである。 ｌ・・・インク調合槽、 ２・・・乗和］精製装置、 ３・・・バルブ、 ４・・・貯留部、 ５・・・貯留部、 ６・・・バルブ、 ７・・・７ヘルプ、 ８・・・バルブ、 ８・・・撹拌機、 １０・・・液ｈ１検出器、 １１・・・染料源１■検出器、 １２・・・重金属イオン濃度検出器、 】３・・・排出バルブ、 １４・・・制御部、 １５・・・操作部、 ２１・・・染料供給部１ ．２２・・・染料粉末、 ２３・・・染料バルブ、 ２４・・・調合槽、 ２５・・・純水バルブ、 ２８・・・純水供給管、 ２７・・・調合槽撹拌機、 ２８・・・調合槽液量検出器、 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１排出バルブ。 ４８・・・貯留槽、 ５０・・・第２排出バルブ、 ５１・・・循環ポンプ、 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、 １０９・・・出力バッファ回路、 １１０〜１１４・・・ドライブ回路、 １２１・・・Ａ／１１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。 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、 イオン交換分離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、該処理手段からの
   排出液を分別する分液制御手段と、 分別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）