JPS6034868A - 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、その溶奴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
記録へ・ンドや筆記具においては、吐出オリフィスイリ
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１１．最も、８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、ブト記録用イン
クや筆記具用インクの調製に用いる場合に、不Ｉｊｒ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、■はイ
ンク調合槽であり、染料精製装Ｒ２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ａ８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
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、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１■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、＜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・ン）　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Ｉｌ
＆Ａこ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、染才′
［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山にとど゛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（４１３−１〜４８
−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（４
７−１〜４７−３）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排出八ルブ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。

＋０４は操作部１５に配設した各種スイッチであり、入
出カバ・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。１０Ｂ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
１０＋１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４７２１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〜＋１４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２３．２５
，３　、撹拌機２７、ポンプ５１）をオンオフ制御する
。

次に１２０は処理ユニット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１０
１から出力パツファ回路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すれ
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では処理子ニット
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Ｍｉ而面ンサ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、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・ンプであり、
ステップ５Ｔ８−１−’５Ｔｆｌ−３から成る。まず、
ステップＳ’Ｔ　８−１において第１ユニットフイルタ
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ｙ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・ンプ
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
ＳＴ７へ進む。

ステップＳＴ７およびステップＳＴ８は、それぞれ第２
処理ユニット４２−２および第３処理ユニ、ント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５ＴＩ３と同様であり、その説明
を省略する。

ステップＳＴ８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ＳＴ　１Ｂへ進む。ステップ５ＴｌＯ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ＳＴ　＋４、「３」のときはステップ５Ｔ１５へとそ
れぞれ進む。

ステップ５７１３〜５Ｔ１５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５Ｔ１３の内容を説明する。まず、ステップ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
５ＴＩ３−５へ進み、Ｒ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、ステラ７’　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５Ｔ１Ｂ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　、ｒｌ　Ｊ　、ｒ２　Ｊ　、・・・の順に
変わるリングカウンタであり、ステップＳＴ　１４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ｒｌ　
Ｊに変わる。

次に、第４図（Ｂ）のステップ５ＴＩ８，５Ｔ１７およ
び５丁１８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、ｆｆ５１処
理ユニツ）　４２−１における制御を示すステップ５Ｔ
ＩＥｉについてのみ、その内容を説明する。

まず、ステップ５Ｔ１ｆｌ−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５ＴＩ８−５　ヘジャンプし、
肯定判定ならばステップ５Ｔ１Ｂ−２へ進む。ステップ
５Ｔ１Ｂ−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
テップ５Ｔ１Ｂ−５へ進み、０定判定ならばステ・ンブ
ＳＴＩθ−３へ進む。ステップＳ丁＋８−３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ｙ
）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４
９内に排出される。次に、ステップ５Ｔ１８−４では第
１ユニー／　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５ＴＩ６−５へ進む。

ステップ５Ｔ１８−５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ＳＴ＋６−６へ進む、ステップ５ＴＩ６−８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ｓＴ＋ｅ−ｔ６へ進み、越
える場合にはステップ５Ｔ１Ｇ−７へ進む。ステップ５
ＴＩＥＩ−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５Ｔ１８−８に進み、供給／ヘルプ４
３−１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ｋｈｍ３１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５Ｔ１１３−１０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５Ｔ１６−１１へ進む。ステップ５７１６−
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ＳＴ１？へ進み、オフ状態のときにはステッ
プ５Ｔ１８−１２へ進む。このオフ状態のときには、カ
ラム４４−１がらＵ１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か全て供給槽３１へ還流され
終ったことを意味する。ステップ５７１ｆ！−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か必要である旨を表示する。次
に、ステップＳＴ１［１−１３では、第２排出八ルブ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５ＴＩｌｌｌ１４
　テハ、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ｓｒ＋７８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
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４９にｆｌ＞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
の染料濃度を検出してその検出値を記録するようにした
ので、＠終製品であるインクの性状、とりわけ、色濃度
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、染料濃度の検出値を
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。例えは、検出値をＲＡＭ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、 ３・・・撹拌機、 ＩＯ・・・液量検出器、 １１・・・染料濃度検出器、 １２・・・重金属イオン濤度検出器、 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。 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、 ４Ｂ・・・重金属イオン濃度センサ、 ４７・・・溶液センサ、 ４日・・・第１４非出バルブ、 ４８・・・貯留槽、 ５θ・・・第２排出パルプ、 ５１−・・循環ポンプ、 ＋０１・・・制御器。 １０２・・・リードオンリメモリ、 ＋０３・・・ランダムアクセスメモリ、１０４・・・ス
イッチ、 １０５・・・入力八ツ２７回路、 １θ６・・・表示器、 １０７・・・ドライブ回路、 １０８・・・入力八ツ２７回路、 １０ｇ・・・出力バッファ回路、 １１０〜１１４・・・ドラ、イブ回路、１２１・・・Ａ
／Ｄ変換器、 １２２・・・入力八ツ２７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、その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）