JPS6034862A - 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散させたものが知られている。また
、フェルトベン、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
のか普通である。

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７１Ｇ　ｆｍ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、インフ
ジエラＩ・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、出社
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、シト記録用イン
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の濃
度制御を行うと共に、調製されたインク中の重金属イオ
ン濃度や染料濃度を把握して、その性状管理を行い得る
ようになし、インクジェット記録や筆記具等に適したイ
ンクの製造に好適な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一施例を示す。ここで、■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を介して同し
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却を、液量検出器１０
により検出する。また、この調合槽】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（ロフト管理）を
行う。所望の値に各成分が調整されたインクを必要に応
して、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、ま
た、１６は各種データを印字出力するプリンタである。

ここに、操作部１５の表示部において、１５−１および
１５−２はそれぞれ染料濃度表示器および重金属イオン
濃度表示器であり、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の検出結果を表示する。す
なわち、両表示器には、インク調合槽１内に得られた最
終製品としてのインク中の染料ａ度値および重金属イオ
ン濃度値が表示される。この表示結果から操作者は、製
造されたインクの性状管理（ロフト管理）を行うことが
できる。

また、プリンタ１Ｂは、両検出器１１および１２の検出
結果を一定時間毎に印字出方する。この出方結果により
、操作者は、製造されたインクの経時的性状変化を監視
することができる。

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２６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２日により検出する。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２８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３θを介して供給槽３】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４
２−３から成る。各処理ユニッｌ−４２（４２−１〜４
２−３）において、供＆’ｆ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かイオン交換樹
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４Ｂ（４Ｂ−１〜４１１
−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（４
７−１〜４７−３）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（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Ｊ、（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。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、
ＩＯ２は操作部１５に配設した各種スイッチであり、入
出力７１７７７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
した表示部であり、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Ｉ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ｔｏ　１からの駆動信号に基づき、表示
器１０Ｂ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、大力バッファ回路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
／ヘラ２フ回路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つき、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、）、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４Ｂ−１からの検出信
号は、Ａ／Ｄ変換器１２１を介してデンタル化された後
、入山８フフフ 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だめのドラ
イブ回路であり、制御器１０１から出力八ツファ回路１
２６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。この潰度上昇を検出
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２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）（７）’１３１
ｑ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二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５Ｔ１３へ進
む、しかるに、所定量↓と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処理ユニツ）　４２−１ニおフ
ィルタ交換要求があるときの処理ステップであす、ステ
ップＳ７６〜１〜５Ｔ６−３から成る。まず、ステップ
５Ｔｅ−ｔにおいて第１ユニフ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、Ｍｌ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５Ｔ８−２においてフィルタ交換終γスイッチがオフ
のときはｒＮＯＪの疏れに沿ってステップ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ｔｔ　ラｊｆ
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〜（２−３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、第１処理ユニツ）　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５Ｔ１
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ヲ
開く。引続き、ステー／プ５Ｔ１３−４−１’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ＳＴ　１Ｂへ進む。

ここで、ユニット選択カウンタはその内容がｒ２　」、
ｌ’３　Ｊ　、ｒｌ　Ｊ　、ｒ２　Ｊ　、・・・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５Ｔ１５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５Ｔ１ｆｌｌ、５Ｔ１７
およびＳＴ＋８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ＳＴ！
６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　ヘジャンプし、
言定判定ならばステップ５ｒｔｅＬ２へ進む、ステップ
５ＴＩＢ−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５Ｔ１Ｂ−５へ進み、１■定判定ならばステッ
プ５ＴＩ６−３へ進む、ステップ５Ｔ１８−３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４ｆｉ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４８内に排出される。次に、ステップ５Ｔ１Ｂ−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５ＴＩＩ（−５へ進む
。

ステップＳＴ’１６−５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５Ｔ１Ｂ−１０へ進み、オン状態ならばス
テップ５Ｔ１Ｇ−８へ進む。ステ、プ！ｌｌ’Ｔｌ１３
−ｆ！では、重金属イオン濃度センサ４６−１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５７１８−１
０へ進み、越える場合にはステップ５Ｔ１ｆ！−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５Ｔ）８−８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５ｏ−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、ステラ７”　ＳＴ８に
おいて、第１ユニツト動作中フラグヲオフニし、第１ユ
ニツト排出フラグをオンにした後、ステップ５Ｔｌｆｉ
−１０へ進む。

次に、ステップ５ＴＩ６−１０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５ＴＩ７へと進み、オン状態にあれば
ステップ５Ｔ１ｆｉ−１１へ進む、ステップ５Ｔ１８−
１１では、カラム４４−■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
路内に流出溶液か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、すなゎち、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５ＴＩＢ−１２へ進む。このオフ状態のときには、カ
ラム４４−１が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５ＴＩ６−１２では、第
１ユニットフィルタ交換表示器をオンし、第１処理ユこ
ットのカラムの交換か必要である旨を表示する。次に、
ステップ５ＴＩＥｉ−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５Ｔ１８−１４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
ト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４θ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し、これに
よって重金属イオンを除去した染料溶液を連続的に供給
してインクを調製するにあたり、その調製されたインク
中の重金属イオン濃度を検出するようにしたので、最終
製品であるインクの性状管理をその検出結果に基づき行
うことができ、インクジェット記録等に用いる上で好適
な品質を有するインクを得ることができる。

【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系における染料精製装
置に係る部位を示すブロック図、第４図（Ａ）および（
Ｂ）は第１図に示す装置の処理ユニットにおける精製動
作を示すフローチャートである。 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、 ８・・・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、 １５−１・・・染料濃度表示器、 １５−２・・・重金属イオン濃度表示器、ＩＢ・・・プ
リンタ。 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、 ４８・・・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２１Ｊ１出バルブ、 ５１・・・循環ポンプ、 ｌｏｔ・・・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４７７７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、 ＋２１・・・Ａ／Ｄ変換器、 １２２・・・入力バッファ回路、 １２３、１２４　、１２５・・・ドライブ回路、＋２６
・・・１廿力パツフア回路。 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、調製済みのインク中の重金属イオン濃
   度を検出する検出手段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）