JPS6034865A - 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
フジエラＩ・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、＃ｉ機基塩類析
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ｌＯ
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
ぞれ染料源度検出器１１および重金属イオン濃度検出器
１２により検出する。これら再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
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、ま
た、１Ｂ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、画表示器には、インク調合槽ｌ内に得られた
最終製品としてのインク中の染料濃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１６は、再検出器１１および１２の検出
結果を一定時間毎に印字出力する。この出力結果により
、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３ｏ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
力５　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４１３（４ｆｌ−１〜４
６−３）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（ａｅ
−１〜４８−３）ｌ）Ｉ、−ｃ貯留４ａ４１−排出する
。また、第２排出パルプ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
０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４Ｂ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１０２＊＊＋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１バ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１５１こ配設した各種スイッチであり
、入出カッくツファ回路＋０５を介して制御器１０１に
各種指令信号を送１合する。１０６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（するカラムの交換が必要である旨を表示する第
１なｌ／）シ第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からの駆動信号番と基づき、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１１（１〜１１４は、出
力バッファ回路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）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／［１変換器！２１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、人力バッファ回路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
１０１から出力八ツファ回路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４Ｂの検出出力に基づき、
各処理ユニット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、ブ定最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、
染料精製動作か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４ｅｊ３１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ＳＴ［ｌ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３ｏ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〜ＳＴＩ！−３から成る。まず、ステップ
ｓＴｓ’−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５
６−３　へ進み、第１ユニツ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
されていた交換か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５Ｔ８−２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ＳＴ？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処理ユニン）４２−３
にフィルタ交換要求かあるときの処理ステップであり、
その内容はステップＳＴｅ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Ｉ・変更要求フラグが
オン状態にあるか否かが判別され、Ｖ↑定判定ならばス
テップＳＴｌ’０へ進み、否定判定ならば第４図（Ｂ）
のステップ５Ｔ１ｆｔ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、その内容か「
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〜ＳＴ　１５は各処理ユニツ）　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、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
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ｔ±
ステップ５Ｔ１３−５へ進み、肯定判定ならばステップ
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処理ユニツ）　
４２−１が動作中にある旨を表示する。ステップ５Ｔ１
３−３では供給バルブ４３−１および第２排出／クルブ
５０−１を開く。引続き、ステップ５Ｔ１３−４でシ±
、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５７１ｆｔへ進む。

ここで、ユニット選択カウンタはその内容がｒ２　Ｊ　
、ｒ３　Ｊ　、Ｎ　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力ζ「１」に
変わる。

次に、第４図（Ｂ）のステップ５Ｔ１ｅ、５Ｔ１７およ
び５Ｔ１８はそれぞれ各処理ユニー／　）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
理ユニツ）　４２−１における制御を示すステップ５Ｔ
ＩＩＩ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５Ｔ１Ｂ−５ヘジャンプし、肯
定判定ならばステップ５Ｔ１ｆｌ−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５ＴＩＥｉ−５へ進み、肯定判定ならばステップ
５Ｔ１Ｂ−３へ進む。ステップＳＴ１［１−３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、ｗＩＪ１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・ンプ５ＴＩＩ（−
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・ンプ５ＴＩＢ−５へ
進む。

ステップ５Ｔ１Ｂ−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５ＴＩ６−１０へ進み、オン状態ならばステ
ップ５ＴＩ６−Ｅｉへ進む。ステップ５ＴｌＢ−８では
、重金属イオン濃度センサ４８−１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ｓ’ｒｔｅ−ｔｏへ進み
、越える場合にはステ・ンプ５Ｔ１ｆｌ−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５Ｔｉ８−８に進み、供給バル
ブ４３−１および第１排出パルプ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ＳＴ８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５Ｔ１１３−１ｏでは、ｆ、　ｌユニッ
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５ＴＩＩ（−１１へ進む。ステップ５Ｔ
１Ｂ−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Ｓ丁１７へ進み、オフ状態のときには
ステップ５ＴＩＧ−１２へ進む。このオフ状態のときに
は、カラム４４−Ｉ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５Ｔ１６−１２で
は、第１ユニットフィルタ交換表示器をオンし、第１処
理ユニフトのカラムの交換が必要である旨を表示する０
次に、ステップ５ＴＩ８−１３では、第２排出バルブ５
０−１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５７１８−１４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ＳＴｌ？へ進む。

次に、ステップＳＴＩ？および５Ｔ１８を経た後、再び
ｍ４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、各処理ユニフ
）　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つた精製染料
水溶液が貯留槽４９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
の重金属イオン濃度を検出してその検出値を記録するよ
うにしたので、最終製品であるインクの性状、とりわけ
、精製度をその記録により管理でき、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製造する
ことができる。

なお、上述した実施例においては、重金属イオン濃度の
検出値を一定時間毎に印字出力するようにしたが、本発
明はこれのみに限るものではない。例えば、検出値をＲ
ＡＭ内に記憶しておき、操作部に設けた印字指令キーの
操作により、所望の時期に印字出力するようにしても良
い。

【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図は第五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ー／　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・・・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、 ａ・・・バルブ。 ８・・・撹拌機、 ｌＯ・・・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。 １６・・・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、 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・・・ｍ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・・・入出力バッファ回路、 １０Ｂ・・・表示器、 １０７・・・ドライブ回路。 １０８・・・人力バッファ回路、 １０８・・・出力バッファ回路。 １１０〜１１４川ドライブ回路、 １２１・・・Ａ／Ｄ変換器、 １２３、１２４，１２５・・・ドライブ回路、１２Ｇ・
・・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
   度を検出し、当該検出値を記録する記録手段とを具備し
   たことを特徴とするインク製造装置。 （以　下　余　白）