JPS6034867A - 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
コール類の三基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す一ト
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を介して水苛泰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量を、液量検出器ｌＯ
により検出する。また、この調合槽ｌ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により検中する。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
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、それぞれ染料濃度表示器目および重
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、両検出器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
２５を介挿した純水供給パイプ２θ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
はフロロボア（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／ヘルプ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。各処理ユニツ）　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４ｆｌ（４ｆｉ−１〜４
８−３）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、同し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。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４９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
モーバ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１５＋こ配設した各種スイッチであり、
入出カッへ・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。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
におけるカラムの交換が必要である旨を表示する第１な
Ｉ／）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ば制御器１０１からの駆動信号に基づき、表示器
１０ｆｌ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
４７２７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２３，２５
，３　、撹拌機２７．ポンプ５ｋ）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−■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４７７１回路１２２を介して制御器
１０１　ｉこ供斥合される。１２３．１２４および１２
５は前述した各部＜）レブ４３−１．４８−１および５
０−１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／ヘツツブ回路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、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・シブを説明する。

第４図（Ａ）において、ステップＳＴ＋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
料溶液供給バルブ３０を閉じた後ステップＳ丁Ｂへ進む
。しかるに、所定量４こ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す、ステ
ップ５Ｔ８−１〜５Ｔ６−３から成る。まず、ステップ
５ｒｓ−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ユニット２イルク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ＳＴ６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５Ｔｌｆｌ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ＳＴ＋３へ進み、「２」のときはステッ
プＳＴ　１４、「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処理ユニツ）　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５ＴＩ
３−１では第１ユニツトフイルタ交換フラグがオフ状ｙ
ル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５ＴＩ
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処理ユニツ）　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−■
を開く。引続き、ステップＳ’Ｔｌ３−４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５Ｔｔｅへ進む。

ここで、ユニット選択カウンタはその内容がｒ２Ｊ、ｒ
’３」、ｌ”ｌ」　、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５Ｔ１
５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５Ｔ１８，５ＴＩ７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５Ｔ１６に
ついてのみ、その内容を説明する。

まず、ステップ５７１Ｂ−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５ＴＩ６−５　ヘジャンプし、
肯定判定ならばステップＳ　Ｔ　１６−’２へ進む。ス
テップ５Ｔ１８−２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ｈｌ、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５Ｔｌｆ（−５へ進み、肯定判定なら
ばステップ５ＴＩｆｔ−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４
４−１において重金属イオンか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５ＴＩ６
−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５Ｔ１ｅ−５へ
進む。

ステップ５ＴＩ６−５では、第に二・ント動作中フラグ
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５Ｔ１ｅ−１０へ進み、オン状１ルならば
ステップ５Ｔｔｅ−ｅへ進む。ステップ５Ｔ１８−１３
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５Ｔ１ｅ−ｔ’ｏへ
進み、越える場合にはステップ５Ｔ１ｅ−７へ進む。ス
テップ５ＴＩｆ（−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５Ｔ４ｆｔ−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５Ｔ１８−１０へ
進む。

次に、ステップ５Ｔ１Ｂ−１０では、第１ユニット排出
フラグがオン状態にあるか杏かが判定され、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ＳＴＩ［１−１１へ進む。ステップ５Ｔｌｅ−
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ｍ；にないとき、すなわち、溶液が検知されると
きはステップＳＴ１？へ進み、オフ状態のときにはステ
ップ５Ｔｌｆｌ−１２へ進む。このオフ状態のときには
、カラム４４−】から排出された重金属イオヅ濃度値が
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５ＴＩＩＩ−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５Ｔｌｆｌ−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５ＴＩＥｉ−１
４では、第１ユニツト排出フラグをオフし、第１ユニッ
トフィ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Ｓ７口および５ＴＩ８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つた精製染料
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
の染料一度を検出してその検出値を表示するようにした
ので、最終製品であるインクの性状、とりわけ、色濃度
を表示に基づき管理でき、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。

【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２０Ｍ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・・・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、 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、 ２９・・・ろ過フィルタ、 ３０・・・染料溶液供給バルブ。 ３Ｉ・・・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・・・入出力バッファ回路、 １０Ｂ・・・表示器、 １０７・・・ドライブ回路、 １０８・・・大力バッファ回路・ １０８・・・出力八ツ７７回路、 １１０〜１１４・・・ドライブ回路、 １２１・・・Ａ／Ｄ変換器、 １２２・・・大力バッファ回路、 １２３．１２４，１２５・・・ドライブ回路、１２Ｂ・
・・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染料濃度を検出
   し、当該検出値を表示する表示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）