JPS6034866A - 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、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δ古まりの原因となる。

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
する必要があるにのことは、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施例を示す。ここで、１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、＜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
θ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昂を、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、１Ｇ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、　＋５−１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ｋｇ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１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（ロット管理）を行うこ
とができる。

また、プリンタ１６は、両検出器＋１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、調合槽液部検出器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ｔ【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ｌ−４２−１，４２−２および４
２−３から成る。各処理ユニｙ　ト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Ａ１１、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力くイオン交
換樹脂によって捕捉されカラム白シこととまる。ここで
、カラム内には液面高さ制御用の弁４５（４５−１〜４
５−３）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（４６−１〜４Ｂ−
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（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。両パルプ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。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
、人出カッへ・ンファ回路１０５を介して制御器１０１
に各種指令信号を送給する。＋０８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
１０ＥＩ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つき、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＋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
号か出力され、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
れぞれ開閉するだめのドライブ回路であり、制御器１０
１から出力パッファ回路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４８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、プ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１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：処理ユニー／　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２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ＳＴｆ！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Ｓ７５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５Ｔｆｌ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５Ｔ８−１〜５Ｔ６−３から成る。まず、ステッ
プＳＴｆ！−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５ＴＩ３
−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ＳＴ？へ進む。なお、ステップＳＴＥ
！−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ＳＴ７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。

ステップＳＴ９において、ユニー／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ＳＴ　１０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「ｌ」
のときはステップ’３Ｔ１３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５Ｔ１３〜５Ｔ１５の内容は同様なので
、第１処理ユニット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・ンプ５Ｔ１
３−１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／ヘルプ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５ＴＩｆｌへ進む。

ここで、ユニット選択カウンタはその内容かｒ２」、ｒ
ａ」、ｒｌ」、ｒ２」、・・・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ｒｌＪに変わる。

次に、第４図（Ｂ）のステップ５Ｔ１ｆｌ、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処理
ユニット４２−１における制御を示すステップ５ＴＩＥ
ｉ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ユニツト動作
フラグがオン状態にあるか否かが判定される６否定判定
ならばステップ５ＴＬＥｉ−５ヘジャンプし、Ｈ定判定
ならばステップ５７１Ｂ−２へ進む。ステップ５ＴｌＢ
−２では、重金属イオンセンサ４Ｂ−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・ンプ
５Ｔ１６−５へ進み、肯定判定ならばステップ５ＴＩＢ
−３へ進む。ステップ５ＴＩＥＩ−３では、第２排出７
ヘルプ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４８内に
排出される。次に、ステップ５Ｔｌｆｉ−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５ＴＩ６−５へ進む。

ステップ！１ｌｉＴ１８−５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５ＴＩＢ−１３へ進む。ステップ５ＴＩＩＩ
Ｉ−８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５Ｔ１８−１
’Ｏへ進み、越える場合にはステップ５７１Ｂ−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５ＴＩＥＩ−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５ＴＩＥｉ−
１０へ進む。

次に、ステップ５ＴＩＢ−１０では、ｆｆ１ｌ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５ＴＩ８−１１へ進む。ステップ５Ｔ１Ｂ
−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ＳＴ＋７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儂度値が設
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５ＴＩｆｌ−１２では
、ｍｌ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を閉しると共に、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５ＴＩ８−１４　テ
ｉＣＭ＋ユニッ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ト共ニ、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
）　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＃ａ４８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表示すると
共に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、精製度につき、表示された４１４によ
り現在時の管理を行い得ると共に、記録された値により
経時的な状態を確認でき、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
検出値を常時表示すると共に、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、操作部に切換キーを配設し、検出値の表示お
よび印字出力のいずれか一方を必要に応じて行い得るよ
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。 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川バルブ、 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・・・Ｍｏ１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、１８・・・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、 ２Ｇ・・・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、 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、 ４８・・・貯留槽、 ５０・・・第２排出バルブ、 ５１・・・循環ポンプ、 ＋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。 １０６・・・表示器、 １０７・・・ドライブ回路、 １０Ｂ・・・人力４７７７回路、 １０８・・・出力バッファ回路、 １１０〜１１４・・・ドライブ回路、 １２１・・・Ａ／Ｄ変換器、 １２２・・・入力バッファ回路、 １２３．１２４，１２５・・・ドライブ回路、１２ｆｔ
・・・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、当該検出値を表示する表示手段と、１１Ｊ
   記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）