CN101643604B - 喷墨墨、喷墨记录方法、墨盒、记录单元和喷墨记录设备 - Google Patents

喷墨墨、喷墨记录方法、墨盒、记录单元和喷墨记录设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及喷墨墨、喷墨记录方法、墨盒、记录单元和喷墨记录设备。提供一种喷墨墨，其能够记录具有空前高水平耐擦拭性和优异的光泽性的图像，同时满足墨的可靠性如喷射稳定性。所述喷墨墨至少包含颜料和接枝聚合物，其特征在于，所述接枝聚合物至少包括特定非离子性单元和具有聚硅氧烷结构的单元。

Description

喷墨墨、喷墨记录方法、墨盒、记录单元和喷墨记录设备
技术领域
本发明涉及包含颜料作为着色材料的喷墨墨、喷墨记录方法、墨盒、记录单元和喷墨记录设备。
背景技术
近年来，对于喷墨墨，包含颜料作为着色材料的颜料墨不仅已广泛应用于用于办公用和家用的小打印机，而且还广泛应用于用于打印海报和广告用途的宽幅打印机。在用宽幅打印机打印时，经常使用相当大的记录介质如A0-或A1-尺寸的纸。此外，通常，一旦将图像记录在记录介质上时，将记录介质运送同时辊压，以成为筒状，因此在一些情况下引起如下所述的问题。
即，在滚动记录介质时由尖锐部分如记录介质的角刮擦图像的情况下，以相当大的频率引起以下问题：损害用颜料墨记录的图像，并刮掉着色材料。此外，甚至在当抬起作为室外海报的在其上已用颜料墨记录图像的记录介质时，在图像被尖锐物质如指甲强烈地刮擦的情况下，也以相当大的频率引起问题即刮掉着色材料。如上所述，当选择颜料墨作为用于宽幅打印机的墨时，实现即使当尖锐物质接触图像时也没有刮掉图像着色材料的比常规耐擦拭性更高水平的耐擦拭性受到很大关注。
关于前述，迄今用颜料墨记录的图像的耐擦拭性已被关注，因此已提出各种方法来解决该问题。然而，在许多提议中，已进行了关于用于办公用或家用小型打印机的颜料墨的研究，因此只采用常规技术仅导致获得当与手指接触时不损害图像的耐擦拭性。换言之，还不能解决当尖锐物质与图像接触时引起的如上所述的此类耐擦拭性问题。
当然，为了即使在尖锐物质接触图像的情况下也能够提供能满足足够的耐擦拭性的图像，已提出关于获得更高水平的图像耐擦拭性的方法的几个提议。例如，已提出以下方法(参见日本专利申请特开2000-108495和日本专利申请特开2004-284362)：将特定化合物应用于用喷墨墨记录的图像上，以便可以改进图像的平滑性和耐擦拭性。此外，也已提出关于将硅酮类聚合物加入墨中的提议，一般认为所述硅酮类聚合物改进图像的耐擦拭性(参见日本专利申请特开H09-188732)。
另一方面，当将图像用颜料墨记录在记录介质上时，大量颜料和用作分散剂的树脂存在于记录介质表面上，因此引起以下问题以及关于图像耐擦拭性的上述问题：图像的光泽性趋于降低。例如，作为在喷墨记录方法中频繁使用的记录介质的溶胀型记录介质的墨接受层没有孔，同样作为在喷墨记录方法中频繁使用的记录介质的空隙(void)型记录介质的墨接受层具有孔，但是颜料的平均粒径大于各孔的直径。因此，大多数颜料不能渗透入任何此类记录介质的墨接受层中，所以其暴露于记录介质的表面上而存在。结果，记录介质的使用颜料墨记录的图像部处于通过暴露的颜料形成的新表面的状态。此外，已将包含树脂作为分散剂的颜料墨施加于该记录介质后，由于水等蒸发导致的墨的树脂浓度增大促进了树脂分子的聚集，结果更大量的树脂残留在记录介质的表面上。在如上所述的颜料或树脂暴露于记录介质表面而存在的一定状态下，在记录介质上的图像表面显示降低的平滑性，因而，图像的光泽性下降。此外，图像表面平滑性的下降引起图像表面和没有记录图像的记录介质表面之间的平滑性差异。此外，将此类平滑性差异看作是记录介质的记录部和非记录部之间光泽性的差别，这造成整个记录介质的光泽均匀性降低的问题，并且观察图像的人感觉到异常感。
为了解决该问题，即图像光泽性降低的问题，已提出以下方法(参见日本专利申请特开H09-176543和日本专利申请特开H11-181342)：图像的光泽性通过将微粒状颜料用于墨中以消除颜料的光学颗粒性来改进。此外，已提出通过将树脂乳液加入颜料墨中改进图像的平滑性(参见日本专利申请特开H09-208870)和通过将颜料包含于水不溶性乙烯基聚合物中而防止墨中的颜料暴露(参见日本专利申请特开2006-282760)。
发明内容
然而，由本发明的发明人进行的研究已发现：当用喷墨墨记录图像时，采用上述任何一种常规技术都不能够使记录图像满足本发明作为目标的上述明显高水平的耐擦拭性和光泽性。即，关于图像耐擦拭性，上述各常规技术可提供能够满足当用指甲轻触时不损害图像的水平下的耐擦拭性的图像，但它们都没有实现比前述更高水平的图像耐擦拭性。具体地，引起此类现象：当在损害记录介质的非图像部的强压下用尖锐物质如指甲刮擦图像时，着色材料被刮掉。
由本发明的发明人进行的研究已发现：当如日本专利申请特开2000-108495或日本专利申请特开2004-284362所述，使用包含润滑物质或平滑化合物的墨，或将包含润滑物质或平滑化合物的水溶液施涂至图像时，润滑物质或平滑化合物与水性介质一起渗透入记录介质中，结果该液体施涂至图像难以发挥对图像耐擦拭性的改进效果。即，如各日本专利申请特开2000-108495或日本专利申请特开2004-284362所述，仅通过使用包含改进耐擦拭性的物质的墨或将包含该物质的水溶液施涂至图像，不能满足本发明作为目标的耐擦拭性。此外，日本专利申请特开H09-188732描述了包含硅酮类聚合物的墨，但没有关于用该墨改进图像的耐擦拭性的描述。
关于图像的光泽性，当用日本专利申请特开H09-176543或日本专利申请特开H11-181342中描述的包含颗粒颜料的颜料墨在光泽的记录介质上记录图像时，图像显示比用包含具有通常粒径的颜料的墨记录的图像略高的光泽性。然而，用包含颗粒颜料的颜料墨记录的图像的光泽性仍差于用包含染料的染料墨记录的图像的光泽性，因此这些文献都没有达到能够获得光泽性优异的清晰图像的水平。此外，关于用该颜料墨记录的图像的耐擦拭性，一定程度地抑制颜色的转印，但颜料仍暴露同时沉积于纪录介质表面上，因此引起用手指等刮擦图像导致刮掉着色材料或记录介质的图像或非记录部的染色(staining)。
此外，在用如日本专利申请特开H09-208870中所述的此类包含树脂乳液的墨记录的图像中，丧失光泽均匀性，并且不均匀变得明显，因此不能说改进了整个图像的光泽性。此外，在用日本专利申请特开2006-282760中描述的墨记录的图像中，观察到一定程度的光泽性改进，但具有硅酮组分的分散剂吸附至颜料上，结果颜料颗粒的聚集导致在记录介质中相互滑动，因而，图像的耐擦拭性降低。换言之，已发现：使用具有硅酮组分的分散剂作为用于墨中颜料的分散剂能够一定程度地改进图像的光泽性，但没有改进耐擦拭性。
因此，本发明的目的是提供喷墨墨，其能够记录具有空前高水平的耐擦拭性和优异的光泽性的图像。具体地，本发明的目的是提供喷墨墨，其能够提供具有如下高水平耐擦拭性的图像：即使当在损害记录介质的非记录部的强压下用指甲刮擦图像时，也几乎没有着色材料被刮掉。本发明的另一目的是提供喷墨墨，其能够提供记录部和非记录部光泽性彼此相同的高水平的光泽性的图像。本发明的另一目的是提供具有喷墨记录方法、墨盒、记录单元和喷墨记录设备，它们各自能够提供具有如上所述这种高水平耐擦拭性和优异光泽性的图像。
上述目的通过以下描述的本发明来实现。即，根据本发明的喷墨墨特征在于，其至少包含颜料和接枝聚合物，其中所述接枝聚合物至少包括由以下通式(I)表示的非离子性单元和具有聚硅氧烷结构的单元：
通式(I)
Figure G200910161739XD00051
其中R1和R2各自独立地表示氢原子或甲基，x表示1或2。
根据本发明的一个方面，提供喷墨墨，其能够记录具有比常规技术为目标的耐擦拭性更优异的耐擦拭性和优异的光泽性的图像。具体地，用本发明的墨记录的图像具有如下高水平的耐擦拭性：即使当在损害记录介质的非记录部的强压下用指甲刮擦图像时，也几乎没有着色材料被刮掉。此外，用本发明的墨记录的图像具有记录部和非记录部光泽性彼此相同的高水平光泽性。此外，根据本发明的另一方面，提供喷墨记录方法、墨盒、记录单元和喷墨记录设备，它们各自能够稳定地提供各自具有如上所述的显著高水平的耐擦拭性和优异光泽性的图像。
参考附图从以下示例性实施方案的描述，本发明进一步的特征将显而易见。
附图说明
图1为喷墨记录设备的透视图。
图2为喷墨记录设备的机构部的透视图。
图3为喷墨记录设备的截面图。
图4为说明将墨盒安装在记录头盒(head cartridge)上的状态的透视图。
图5为记录头盒的分解透视图。
图6为说明记录头盒中的记录元件基板的主视图。
具体实施方式
下文中，通过优选实施方案更详细地描述本发明。
本发明的最显著特征是，喷墨墨(下文中可将其简称为“墨”)由接枝聚合物形成，所述接枝聚合物包含由以下通式(I)表示的非离子性单元和具有聚硅氧烷结构的单元。
通式(I)
(在通式(I)中，R1和R2各自独立地表示氢原子或甲基，x表示1或2。)
此外，当用具有此组成的墨记录图像时，图像表面变得滑动，并且墨发挥整平性(leveling property)，由此能够改进图像表面的平滑性。此外，能够抑制存在于记录介质表面上的阳离子性化合物和墨组分之间的聚集反应。结果，能够改进图像的耐擦拭性和光泽性。这些效果可通过将具有聚硅氧烷结构的单元和具有上述非离子性单元的接枝聚合物加入墨的结构中而获得，所述具有聚硅氧烷结构的单元具有使图像表面滑动的功能，所述非离子性单元具有抑制上述聚集反应以使图像表面变平的功能。
此处，描述发现具有此特征的本发明墨组成的情况。改进图像的耐擦拭性和光泽性的一个可行的方法为，例如包括以下的方法：将具有高亲水性和改进图像表面平滑性的树脂乳液添加至包含改进图像耐擦拭性的硅酮类聚合物的墨中。然而，如上所述，由本发明的发明人进行的研究已发现：将树脂乳液添加至包含硅酮类聚合物的墨中，对于要获得的图像光泽性起到极其小的改进效果。本发明人认为对于前述的原因如下所述。当将包含这两种化合物的墨施涂至记录介质时，硅酮类聚合物具有高疏水性，并且树脂乳液具有高亲水性，因此硅酮类聚合物和树脂乳液在记录介质上进行相分离。结果，硅酮类聚合物和树脂乳液固有的功能彼此抵消，结果变得不能实现记录图像的耐擦拭性和光泽性之间的相容性。
考虑到前述，关于能够改进图像的耐擦拭性和光泽性两者的墨的组成，本发明的发明人已进行了各种研究。结果，本发明人已发现将接枝聚合物加入墨中是有效的，所述接枝聚合物包括具有改进施涂的膜表面的滑动性的聚硅氧烷结构的单元和具有亲水性的结构的非离子性单元。此外，本发明人进行的另外的研究已发现：适合将包含由通式(I)表示的非离子性单元和具有聚硅氧烷结构的单元的结构的上述接枝聚合物用作该接枝聚合物。将包含此结构的接枝聚合物的墨施涂至记录介质时，疏水性的具有聚硅氧烷结构的单元和亲水性的上述非离子性单元，在聚合物的分子结构中进行相分离。然而，在此情况下的相分离为发生在聚合物的分子结构中的微观相分离，因此在记录介质上还保持上述接枝聚合物的分子结构。因此，这些单元的功能不彼此抵消，因此，可能地，用该墨记录的图像的表面变得滑动，墨发挥整平性。此外，能够抑制在记录介质表面上存在的阳离子性化合物与墨组分之间的聚集反应，因此可实现图像的耐擦拭性和光泽性两者的改进。
喷墨墨
下文中，描述形成本发明的墨的各组分。
接枝聚合物
用于本发明的墨中的接枝聚合物至少具有由以上通式(I)表示的非离子性单元和具有聚硅氧烷结构的单元。应注意，下文中用于本发明的术语“单元”包括形成该单元的重复单元的数量为1的情况和该数量为2以上的情况两者。
此外，本发明中的接枝聚合物为“具有如下结构的聚合物：将支化聚合物(侧链)键合至一个主干聚合物(主链)上”。此外，确定某一聚合物的结构是否为接枝聚合物的结构的方法为例如以下方法。即，聚合物的结构是否为接枝聚合物的结构可通过以下确定：用凝胶渗透色谱和多角度光散射检测器的组合来测量聚合物的绝对分子量和分子尺寸。具体地，通过该方法测量的绝对分子量和分子尺寸的值变得更加相互远离，聚合物的分支度增大，因此可断定该聚合物具有接枝聚合物的形态。
用于本发明的接枝聚合物优选如下结构：在各聚合物的分子中，具有聚硅氧烷结构的单元和上述非离子性单元的功能清晰地彼此分离，以能够有效地发挥各功能。具体地，上述接枝聚合物优选如下结构：将非离子性单元和具有聚硅氧烷结构的单元分别包括于聚合物的侧链中，以使这些单元的功能能够以额外清楚的方式彼此分离。即，上述非离子性单元的一个末端或具有聚硅氧烷结构的单元的一个末端优选形成接枝聚合物主链的一部分。此外，接枝聚合物更优选其侧链仅由上述非离子性单元和具有聚硅氧烷结构的单元构成。使用此结构的接枝聚合物能够以特别有效的方式通过具有聚硅氧烷结构的单元提供对耐擦拭性的改进效果和通过上述非离子性单元提供对耐擦拭性和光泽性的改进效果。此外，不是高分子量单元而是低分子量单元优选用作上述非离子性单元。具体地，上述非离子性单元的重均分子量落入优选70以上至190以下，或更优选110以上至190以下的范围内。在此情况下，可使上述非离子性单元的分子从接枝聚合物的主链均匀地支化，换言之，可使从主链支化的上述非离子性单元的分子离域；在实现图像的耐擦拭性和光泽性方面，离域作用是特别有效的。
在本发明中，上述接枝聚合物在墨中的含量(质量％)优选0.1质量％以上至10.0质量％以下，特别优选0.1质量％以上至5.0质量％以下，相对于墨的总质量。
此外，由本发明的发明人进行的研究已发现：将适量的墨施涂至记录介质以使大量上述接枝聚合物在图像表面上取向的条件对于改进图像的耐擦拭性是重要的。此外，在本发明中，将上述接枝聚合物的重均分子量优选设定为落入5,000以上至50,000以下的范围内，以将适量的墨施涂至记录介质。当重均分子量高于50,000时，墨的粘度增加，因此墨不能获得充分的喷射稳定性，不能将适量的墨施涂至记录介质，因而，在一些情况下，图像不能获得足够的耐擦拭性。此外，当重均分子量低于5,000时，组成墨的上述接枝聚合物以及水性介质渗透入记录介质中，因此，在一些情况下，图像不能获得足够的耐擦拭性。
此外，在本发明中，优选：形成上述接枝聚合物的单元进一步包括具有酸性基团的单元；接枝聚合物具有80mgKOH/g以上至150mgKOH/g以下的酸值。具有酸性基团的单元的实例包括衍生自各自具有酸性基团的单体的单元，所述具有酸性基团的单体例如各自具有羧基的单体如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、马来酸、富马酸、柠康酸和2-甲基丙烯酰氧甲基琥珀酸，各自具有磺酸基团的单体如苯乙烯磺酸酯，和各自具有磷酸基团的单体如乙烯基磷酸；及这些单体的酸酐和盐。此外，上述接枝聚合物的酸值可通过以下方式来调整：以聚合物包含如上所述具有酸性基团的单元的方式形成接枝聚合物，并适当设定具有酸性基团的单元的结构和质量比。由本发明的发明人进行的研究已发现，当酸值大于150mgKOH/g时，可引起以下问题：墨的粘度增大，因此墨不能获得充分的喷射稳定性，不能将适量的墨施涂至记录介质，因而，所得图像不能获得足够的耐擦拭性。另一方面，当酸值小于80mgKOH/g时，上述接枝聚合物的水溶性下降，因此，在一些情况下，墨不能获得充分的贮存稳定性。此外，通过利用热能的喷墨记录方法喷射墨时，难以保持包含具有小于80mgKOH/g的酸值的上述接枝聚合物的墨的喷射稳定性。
应注意，当具有酸性基团的单元包括于接枝聚合物中时，该单元优选包括在接枝聚合物的主链中。即，优选防止具有酸性基团的单元包括在聚合物的侧链中。这是因为，当具有酸性基团的单元包括在聚合物的侧链中时，抑制上述非离子性单元和具有聚硅氧烷结构的单元各自的作用，因此在一些情况下不能充分地获得图像的耐擦拭性和光泽性。另一方面，当具有酸性基团的单元包括在主链中时，充分发挥上述非离子性单元和具有聚硅氧烷结构的单元各自的作用，由此能够实现图像的耐擦拭性和光泽性。
此外，在本发明中，颜料在墨中的含量(质量％)优选为上述接枝聚合物在墨中的含量(质量％)的0.2倍以上至2.0倍以下，以质量比计，即，(颜料的含量)/(上述接枝聚合物的含量)优选0.2以上至2.0以下。应注意，在本发明中，颜料和以上接枝聚合物各自的含量为墨的总质量中各组分的含量。当上述质量比为小于0.2时，在一些情况下由该墨形成的图像不能获得足够的耐擦拭性。对于前述可能的原因如下所述。当上述质量比小于0.2时，上述接枝聚合物的量与颜料的量相比变大，因此上述接枝聚合物不仅可存在于图像表面上而且也存在于形成图像的颜料中。在此情况下，上述接枝聚合物甚至存在于形成图像的颜料颗粒之间，并且颜料的颗粒聚集体变得滑动，结果在一些情况下图像不能获得足够的耐擦拭性。另一方面，当质量比超过2.0时，在图像表面上取向的上述接枝聚合物的量减少，因此，在一些情况下，图像不能获得足够的耐擦拭性。
下文中，更详细地描述形成用于本发明的上述接枝聚合物的各单元。
非离子性单元
形成用于本发明墨中的上述接枝聚合物的非离子性单元具有由以下通式(I)表示的结构。该结构的非离子性单元通过由以下通式(I′)表示的单体的共聚而获得，在通式(I′)中，重复单元，即，环氧乙烷基团的数量为1或2，并且该单体在其末端之一处具有可聚合官能团。此外，用于本发明的接枝聚合物优选如下结构：由以下通式(I′)表示的单体的乙烯基或亚乙烯基团作为接枝聚合物主链的一部分，并使从酯键至R1范围的单体部分支化以作为接枝聚合物的侧链。
通式(I)
Figure G200910161739XD00121
(在通式(I)中，R1和R2各自独立地表示氢原子或甲基，x表示1或2。)
通式(I′)
Figure G200910161739XD00122
(在通式(I′)中，R1和R2各自独立地表示氢原子或甲基，x表示1或2。)
在用于本发明的由上述通式(I)表示的非离子性单元中，重复单元，即，环氧乙烷基团的数量要求为1或2：即，在上述通式(I)中的x要求表示1或2。当在上述通式(I)中的x表示3以上时，在上述非离子性单元从接枝聚合物的主链支化的情况下，具有非离子性的位点趋于局部存在，因此上述接枝聚合物整体的亲水性变高。结果，由该墨形成的图像不能获得足够的耐擦拭性，其耐水性变得不足。此外，当如上所述上述接枝聚合物整体的亲水性变高时，接枝聚合物在墨中起到像表面活性剂的作用。在此情况下，上述接枝聚合物增强墨向记录介质的渗透性，因而，在图像最外表面上取向的上述接枝聚合物的量减少，因此不能获得足够的图像耐擦拭性。
应注意，当具有与由通式(I)表示的非离子性单元的结构不同结构的环氧乙烷基团的单元进一步包括于接枝聚合物中时，在该单元之中的重复单元，即，环氧乙烷基团的数量优选1或2。这是因为，如上述由通式(I)表示的非离子性单元中的x表示3以上的情况中，由该墨形成的图像的耐水性可能不足。
此外，由本发明的发明人进行的研究已发现，当将具有离子单元代替上述非离子性单元和具有聚硅氧烷结构单元的硅酮接枝聚合物加入墨中时，不能获得对图像的光泽性的改进效果。本发明人认为对于前述的原因如下所述。例如，当将包含具有代替上述非离子性单元的阴离子性单元的硅酮接枝聚合物的墨施涂至记录介质时，发生以下现象。即，在记录介质中的阳离子性化合物，如氧化铝、二氧化硅或碳酸钙，和作为上述聚合物组成的一部分的阴离子性单元彼此反应，因此促进形成墨的组分的聚集。在此情况下，颜料和染料等的聚集不均匀地发生，结果在用墨形成的图像的表面上，没有发挥整平性，并且图像不能获得足够的光泽性。
由上述通式(I)表示的非离子性单元具体地为例如(甲基)丙烯酸酯类单体的共聚物。此外，用于本发明的上述接枝聚合物可由如上所述的此类非离子性单元的一种形成，或可由如上所述的此类非离子性单元的两种以上的组合形成。
(甲基)丙烯酸酯类单体的实例包括甲基丙烯酸2-羟乙酯、二甘醇单甲基丙烯酸酯、丙烯酸2-羟乙酯、二甘醇单丙烯酸酯、甲氧基二甘醇单甲基丙烯酸酯和甲氧基二甘醇单丙烯酸酯。在本发明中，在这些单体中，优选使用丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯和甲氧基二甘醇单甲基丙烯酸酯。作为(甲基)丙烯酸酯类单体，可使用例如商购可得的产品如BLEMMERPE-90、AE-90和PME-100(所有这些由NOF CORPORATION制造)，以及BHEA和HEMA(两者均由NIPPON SHOKUBAI CO.，LTD.制造)。
在本发明中，由上述通式(I)表示的非离子性单元相对于上述接枝聚合物的总质量的比例优选5.0质量％以上至45.0质量％以下。当该比例小于5.0质量％时，墨的整平性下降，因此由墨形成的图像的表面没有变滑动，并且在一些情况下图像不能获得足够的光泽性。另一方面，当该比例大于45.0质量％时，在一些情况下图像不能获得足够的耐擦拭性。这是因为，当上述比例大于45.0质量％时，上述接枝聚合物的亲水性变高，上述接枝聚合物开始稳定地存在于墨中，结果上述接枝聚合物趋于渗透入记录介质中，并且在一些情况下，朝图像表面取向的上述接枝聚合物的量减少。
具有聚硅氧烷结构的单元
可将任意单元用作具有形成用于本发明的墨中的上述接枝聚合物的聚硅氧烷结构的单元，只要该单元具有聚硅氧烷结构即可。在本发明中，在各自具有聚硅氧烷结构的单元中，特别优选使用由以下通式(V)表示的单元。由通式(V)表示的单元通过在其末端之一处具有可聚合官能团的由以下通式(V′)表示的单体的共聚而获得。此外，用于本发明的接枝聚合物优选具有如下结构：由以下通式(V′)表示的单体的乙烯基或亚乙烯基作为接枝聚合物主链的一部分，从酯键到R11范围的单体部分支化以作为接枝聚合物的侧链。此外，用于本发明的上述接枝聚合物可由具有聚硅氧烷结构的单元的一种形成，或可由各自具有聚硅氧烷结构的单元的两种以上组合形成。
通式(V)
Figure G200910161739XD00141
(在通式(V)中，R8表示氢原子或甲基，R9表示具有1至6个碳原子的亚烷基，R10各自独立地表示甲基或苯基，R11表示具有1至6个碳原子的烷基或苯基，m表示1至150。)
通式(V′)
Figure G200910161739XD00151
(在通式(V′)中，R8表示氢原子或甲基，R9表示具有1至6个碳原子的亚烷基，R10各自独立地表示甲基或苯基，R11表示具有1至6个碳原子的烷基或苯基，m表示1至150。)
此外，在本发明中，可将商购产品如SILAPLANE FM-0711、FM-0721或FM-0725(由CHISSO CORPORATION制造)用作由上述通式(V′)表示的单体。
在本发明中，上述具有聚硅氧烷结构的单元相对于上述接枝聚合物的总质量的比例优选10.0质量％以上至40.0质量％以下。当该比例小于10.0质量％时，无论上述接枝聚合物在墨中的含量如何，在由该墨形成的图像的表面上取向的上述接枝聚合物的量减少，因此，在一些情况下，图像不能获得足够的耐擦拭性。另一方面，当上述比例大于40.0质量％时，在一些情况下图像不能获得足够的耐擦拭性。这是因为，与前述相比，在图像表面上取向的上述接枝聚合物的量增大，因此，上述接枝聚合物可不仅存在于图像表面上，还存在于形成图像的颜料层中；换言之，上述接枝聚合物甚至存在于颜料的颗粒之间，并且在一些情况下，颜料颗粒的聚集体变得滑动。
其他单元
用于本发明的墨中的上述接枝聚合物要求至少具有由上述通式(I)表示的非离子性单元和上述具有聚硅氧烷结构的单元，并进一步优选上述具有含有酸性基团的单元。此外，用于本发明的墨中的上述接枝聚合物可进一步具有除这些单元之外的其他单元。此外，在本发明中，通过与在具有酸性基团的上述单元的情况下相同的原因，特别优选将其他单元包括于上述接枝聚合物的主链中：即，特别优选防止其他单元包括于聚合物的侧链中。
其他单元为例如非离子性单体的共聚物如酯化合物。此外，用于本发明的上述接枝聚合物可由如上所述的此类其他单元的一种形成，或可由如上所述的此类其他单元的的两种以上的组合形成。
其他单元的具体实例包括为以下单体的共聚形式的单元：丙烯酸酯如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯；甲基丙烯酸酯如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯酸丁酯；(甲基)丙烯酸3-磺丙酯、双-(3-磺丙基)衣康酸酯(bis-(3-sulfopropyl)itaconic ester)；乙烯基磷酸酯(vinylphosphate)；双(甲基丙烯酰氧乙基)磷酸酯(bis(methacryloxyethyl)phosphate)；二苯基-2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸酯(diphenyl-2-methacryloloxyethyl phosphate)；二丁基-2-丙烯酰氧基乙基磷酸酯(dibutyl-2-acryloyloxyethyl phosphate)；二丁基-2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯；和二辛基-2-(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酸酯。其中，优选丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯。应注意到：经常用作喷墨墨用着色材料的颜料通常用阴离子聚合物分散剂分散。考虑到包含此类颜料的墨的稳定性，形成接枝聚合物的单元优选不含衍生自能够与该聚合物反应的阳离子性单体的单元。
其他聚合物
可将与上述接枝聚合物不同的一种或两种以上的聚合物引入本发明的墨中。将该聚合物引入墨中以用作将颜料分散于墨中的分散剂或用于需要时的任何其他目的，可使用任意聚合物，只要该聚合物具有水溶性即可。
该聚合物具体地为例如从选自由例如如下所述的该单体或该单体的衍生物的至少两种单体(至少一种为阴离子性单体)合成的嵌段、无规或接枝共聚物，或共聚物的盐。单体的实例包括苯乙烯、苯乙烯衍生物、乙烯基萘、乙烯基萘衍生物、α，β-烯键式不饱和羧酸的脂肪醇酯、丙烯酸、丙烯酸衍生物、马来酸、马来酸衍生物、衣康酸、衣康酸衍生物、富马酸、富马酸衍生物、乙酸乙烯酯和乙烯基吡咯烷酮。也可优选使用天然树脂如松香、紫胶或淀粉。用于将颜料分散于墨中的聚合物优选碱溶性的。
上述其他聚合物具有优选1,000以上至30,000以下，或更优选3,000以上至15,000以下的重均分子量，具有优选100mgKOH/g以上至300mgKOH/g以下的酸值。此外，该其他聚合物在墨中的含量(质量％)优选0.1质量％以上至10.0质量％以下，相对于墨的总质量。此外，其他聚合物在墨中的含量(质量％)优选为上述接枝聚合物在墨中的含量(质量％)的0.2倍以上至2.0倍以下，以质量比计，即，(其他聚合物的含量)/(上述接枝聚合物的含量)优选0.2以上至2.0以下。应注意，在本发明中，其他聚合物和上述接枝聚合物各自的含量为在墨的总质量中各组分的含量。
水溶性有机化合物
除上述接枝聚合物之外，优选将选自由以下通式(II)、(III)和(IV)表示的化合物组成的组的至少一种水溶性有机化合物进一步引入本发明的墨中。应注意，在以下描述中，可将属于由以下通式(II)、(III)和(IV)表示的化合物组成的组的水溶性有机化合物简写为“特定水溶性有机化合物”。
通式(II)    通式(III)    通式(IV)
Figure G200910161739XD00181
(在通式(II)中，R4表示具有2至5个碳原子和可具有取代基的亚烷基，R5各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子和可具有取代基的烷基。此外，在通式(III)中，R6表示具有2至5个碳原子和可具有取代基的亚烷基，R7表示氢原子或具有1至4个碳原子和可具有取代基的烷基。此外，在通式(IV)中，n表示1至3的数。)
此处，描述：为什么除本发明不可缺少的上述接枝聚合物之外，还优选将上述特定水溶性有机化合物进一步引入墨中的原因。首先，如上所述，对于改进图像的耐擦拭性和光泽性，重要的是：将适量墨施涂至记录介质，以使大量上述接枝聚合物在图像表面上取向。此外，形成用于本发明墨中的上述接枝聚合物的上述非离子性单元具有高的亲水性，形成接枝聚合物的具有聚硅氧烷结构的单元具有高亲脂性。因此，多个上述接枝聚合物的分子可在墨中形成缔合体。此外，将包含在此状态下的上述接枝聚合物的墨施涂至记录介质时，对于特别显著地改进图像的耐擦拭性和光泽性，额外增加在图像表面上取向的上述接枝聚合物的量是重要的。
考虑到前述，本发明的发明人已进行研究，结果，已发现，图像的耐擦拭性和光泽性可通过提供具有以下构成的墨而特别显著地改进：该墨包含上述接枝聚合物和上述特定水溶性有机化合物。在该构成的墨中，上述接枝聚合物分子的缔合体松开。此处，作为含氮杂环化合物的由上述通式(II)或(III)表示的化合物具有使在墨中的上述接枝聚合物分子的缔合体松开的功能，因为该化合物对于具有亲水性单元和亲脂性单元的接枝聚合物具有高亲和性。此外，作为1，2-链烷二醇的由通式(IV)表示的化合物起到像表面活性剂一样的作用，并具有使在墨中的上述接枝聚合物分子的缔合体松开的功能，因为该化合物为亲水部分和亲脂部彼此清楚地分离的分子结构。换言之，通过该机制，施涂该构成的墨至记录介质时，不形成缔合体的上述接枝聚合物的分子有效地均匀地取向于图像表面上，因此可特别显著地改进图像的耐擦拭性和光泽性。
应注意，使上述接枝聚合物的分子的缔合体在墨中松开的状态可通过测量墨的动态表面张力来确认。例如，将上述特定水溶性有机化合物以及上述接枝聚合物引入其中的墨，和不将上述特定水溶性有机化合物引入其中的墨各自的动态表面张力在一定寿命下测量。在此情况下，其中由于加入上述特定水溶性有机化合物不形成上述接枝聚合物分子的缔合体的墨，与不引入上述特定水溶性有机化合物的墨相比，在该寿命下显示更低的动态表面张力。这是因为，在处于使上述接枝聚合物分子缔合体松开的状态下的墨的情况下，相对大量的接枝聚合物的分子在墨和空气之间的界面上取向，因此墨的动态表面张力减小。换言之，当这些墨的动态表面张力之间的比较显示其中引入上述特定水溶性有机化合物的墨的动态表面张力低于另一种墨的动态表面张力时，可以说上述接枝聚合物分子的缔合体在墨中是松开的。应注意，例如，可将泡压张力计BP2(由KRUSS制造)用作测量动态表面张力的设备。
由通式(II)和通式(III)表示的化合物为含氮杂环化合物。其具体实例包括2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮和亚乙基脲。此外，由通式(IV)表示的化合物为1，2-链烷二醇。其具体实例包括1，2-丙二醇、1，2-丁二醇。1，2-戊二醇和1，2-己二醇。在这些化合物中，特别优选使用选自2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、亚乙基脲和1，2-己二醇的至少一种。此外，特别优选墨包括选自2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、亚乙基脲和1，2-己二醇组成的组的至少一种。
在本发明中，由上述通式(II)、(III)和(IV)表示的化合物在墨中的总含量(质量％)优选为上述接枝聚合物在墨中的含量(质量％)的2.0倍以上，以质量比计，即(上述特定水溶性有机化合物的总含量)/(上述接枝聚合物的含量)优选2.0以上。应注意，上述特定水溶性有机化合物和上述接枝聚合物各自的含量为各组分在墨的总质量中的含量。另一方面，当该质量比小于2.0时，上述特定水溶性有机化合物在墨中的含量下降，因而，上述接枝聚合物分子的缔合体不能充分地松开，因此在一些情况下不能获得对由该墨形成的图像的耐擦拭性和光泽性的显著的改进效果。此外，上述质量比的上限优选40.0以下，更优选20.0以下，或特别优选10.0以下，特别地为8.0以下。当上述质量比的上限大于40.0时，墨的粘度增加，因此墨不能获得足够的喷射稳定性。因此，不能施涂适量的墨至记录介质，并且图像不能获得足够的耐擦拭性。
此外，在本发明中，由上述通式(II)、(III)和(IV)表示的化合物在墨中的总含量(质量％)优选2.0质量％以上，相对于墨的总质量。当该含量小于2.0质量％时，上述特定水溶性有机化合物在墨中的含量下降，因而，上述接枝聚合物分子的缔合体不能充分地松开，因此在一些情况下不能获得对由该墨形成的图像的耐擦拭性和光泽性的显著的改进效果。此外，上述特定水溶性有机化合物含量的上限优选20.0质量％以下。当该含量的上限大于20.0质量％时，墨的粘度增加，因此墨不能获得足够的喷射稳定性。因此，不能施涂适量的墨至记录介质，并且图像不能获得足够的耐擦拭性。
颜料
优选将处于用如上所述的此类聚合物分散剂分散的状态下的颜料加入本发明的墨中。颜料在墨中的含量(质量％)优选0.1质量％以上至15.0质量％以下，或更优选1.0质量％以上至10.0质量％以下，相对于墨的总质量。
可用于本发明的墨中的颜料不特别限定，可使用以下无机和有机颜料的任何一种；特别优选将有机颜料用于本发明中。
作为无机颜料，优选使用炭黑如炉黑、灯黑、乙炔黑和槽黑。具体地，例如可使用以下商购产品：Raven 1170、Raven 1190ULTRA-II、Raven 1200、Raven 1250、Raven 1255、Raven 1500、Raven 2000、Raven 3500、Raven 5000 ULTRA、Raven 5250、Raven 5750和Raven 7000(其由Columbia Corporation制造)；Black Pearls L、Regal 330R、Regal 400R、Regal 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch1000、Monarch 1100、Monarch 1300、Monarch 1400、Monarch2000和Valcan XC-72R(其由Cabot Corporation制造)；ColorBlack FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color BlackFW18、Color Black FW200、Color Black S150、Color Black S160、Color Black S170、Printex 35、Printex U、Printex V、Printex140U、Printex 140V、Special Black 6、Special Black 5、SpecialBlack 4A和Special Black 4(由Degussa制造)；No.25、No.33、No.40、No.47、No.52、No.900、No.2300、MCF-88、MA 600、MA 7、MA 8和MA 100(由Mitsubishi Chemical Corporation制造)。当然，本发明不限于上述炭黑。
此外，也可将新制备的炭黑用作无机颜料。当然，本发明不限于上述炭黑，也可使用任何通常已知的炭黑。除了炭黑之外，也可将磁性物质细颗粒如磁铁矿或铁氧体，钛黑等用作无机颜料。
无机颜料的具体实例包括：不溶性偶氮颜料如甲苯胺红、甲苯胺紫红、汉撒黄(Hansa yellow)、联苯胺黄和吡唑啉酮红；可溶性偶氮颜料如立索红、日光枣红(helio brodeaux)、颜料猩红和颜料红2B；来自瓮染料的衍生物如如茜素、阴丹酮和硫靛紫红；酞菁类颜料如酞菁蓝和酞菁绿；喹吖啶酮类颜料如喹吖啶酮红和喹吖啶酮品红；苝类颜料如苝红和苝猩红；异吲哚啉酮类颜料如异吲哚啉酮黄和异吲哚啉酮橙；咪唑啉酮类颜料如苯并咪唑酮黄、苯并咪唑酮橙和苯并咪唑酮红；皮蒽酮类颜料如皮蒽酮红和皮蒽酮橙；靛蓝类颜料；缩合偶氮类颜料；硫靛类颜料；二酮基-吡咯并-吡咯类颜料；黄烷士酮黄；丙烯酰胺黄；喹啉酮黄；镍偶氮黄；铜偶氮甲碱黄(copper azomethineyellow)；芘酮橙(perynone orange)；蒽酮橙；联蒽醌红；以及二噁嗪紫。当然，本发明不限于此。
此外，当有机颜料用颜色指数(C.I.)编号规定时，可使用以下颜料，例如：C.I.颜料黄：12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、97、109、110和117；C.I.颜料黄：120、125、128、137、138、147、148、150、151、153、154、166、168、180和185；C.I.颜料橙：16、36、43、51、55、59、61和71；C.I.颜料红：9、48、49、52、53、57、97、122、123、149、168和175；C.I.颜料红：176、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227、228、238、240、254、255和272；C.I.颜料紫：19、23、29、30、37、40和50；C.I.颜料蓝：15、15:1、15:3、15:4、15:6、22、60和64；C.I.颜料绿：7和36；以及C.I.颜料棕：23、25和26。当然，本发明不限于此。
水性介质
可将作为水和水溶性有机溶剂的混合溶剂的水性介质用于本发明的墨中。水溶性有机溶剂在墨中的含量(质量％)优选3.0质量％以上至50.0质量％以下，相对于墨的总质量。应注意，水溶性有机溶剂的含量为包括上述特定水溶性有机化合物的含量。
水溶性有机溶剂不特别限定，只要其为水溶性的即可。可使用以下化合物的一种，或可组合使用它们的两种以上。具体地，例如，可使用以下水溶性有机溶剂：链烷二醇如1，3-丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇和1，6-己二醇；二醇醚如二甘醇单甲(或乙)醚和三甘醇单乙(或丁)醚；具有1至4个碳原子的烷基醇如乙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇和叔丁醇；羧酸酰胺如N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺；酮或酮醇如丙酮、甲乙酮、2-甲基-2-羟基戊烷-4-酮；环醚如四氢呋喃和二噁烷；乙二醇类如甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇和四甘醇；多元醇如1，2-或1，3-丙二醇、1，2-或1，4-丁二醇、具有200至1,000平均分子量的聚乙二醇、硫二甘醇和1，2，6-己三醇；和二醇如乙炔乙二醇衍生物。
优选将去离子水(离子交换水)用作水。在墨中水含量(质量％)优选50.0质量％以上至95.0质量％以下，相对于墨的总质量。
其他组分
除了上述组分之外，可将保湿固体组分如脲、脲衍生物、三羟甲基丙烷或三羟甲基乙烷加入本发明的墨中。保湿固体组分在墨中的含量(质量％)优选0.1质量％以上至20.0质量％以下，或更优选3.0质量％以上至10.0质量％以下，相对于墨的总质量。
此外，为了墨可以具有期望的物理性质值，需要时，可将各种添加剂如pH调节剂、防锈剂、防腐剂、防霉剂、抗氧化剂和抗还原剂的任何一种加入本发明的墨中。
喷墨记录方法
将本发明的墨用于包括根据喷墨系统喷射墨以在记录介质上进行记录的本发明的喷墨记录方法。该喷墨记录方法的实例包含包括施加机械能至该墨以喷射墨的记录方法，和包括施加热能至该墨以喷射墨的记录方法。特别优选将包括利用热能的喷墨记录方法用于本发明。
墨盒
适合于用本发明的墨进行记录的墨盒为例如包括用于贮存墨的墨贮存部的本发明的墨盒。
记录单元
适合于用本发明的墨进行记录的记录单元为例如包括用于贮存墨的墨贮存部；和用于喷射墨的记录头的本发明的记录单元。特别优选使用其中记录头将对应于记录信号的热能施加至墨来喷射墨的记录单元。在本发明中，特别优选使用具有包含金属和金属氧化物至少之一的热产生部液体接触表面的记录头。形成热产生部液体接触表面的金属和金属氧化物的至少之一的具体实例包括金属如Ta、Zr、Ti、Ni和Al，及这些金属的氧化物。
喷墨记录设备
适合于用本发明的墨进行记录的喷墨记录设备为例如包括用于贮存墨的墨贮存部和用于喷射墨的记录头的本发明的喷墨记录设备。可特别优选使用如下的喷墨记录设备：将对应于记录信号的热能施加至具有用于贮存墨的墨贮存部的记录头中的墨，以喷射墨。
下文中，描述喷墨记录设备的机构部的示意性构造。喷墨记录设备由例如，进纸部、传送部、支座部、纸张排出部、清洁部和用于保护这些部并赋予它们设计的外包装部形成，从而实现各个机构的作用。
图1为喷墨记录设备的透视图。此外，图2和3为用于描述喷墨记录设备内部机构的视图。图2为从右上部观察的透视图，和图3为喷墨记录设备的侧向截面图。
在进给纸时，只有预定数量的记录介质传送到辊隙部，该辊隙部由包括进纸托架M2060的进纸部中的进纸辊M2080和分离辊M2041形成。传送的记录介质在辊隙部被分离，只传送最上面的记录介质。传送给传送部的记录介质通过夹送辊架(pinch roller holder)M3000和导纸挡板(paper guideflapper)M3030导向以传送到由传送辊M3060和夹送辊M3070形成的辊对(roller pair)中。LF电动机E0002的驱动旋转由传送辊M3060和夹送辊M3070形成的辊对，该旋转使记录介质传送至压托架M3040。
在记录介质上形成图像时，支座部将记录头H1001(图4：稍后描述详细的构造)配置在记录目标图像的位置处，并根据来自电子基板E0014的信号将墨喷射到记录介质上。当通过记录头H1001进行记录时，支座M4000沿纵向扫描的主扫描和通过传送辊M3060沿横向传送记录介质的副扫描交替重复，从而在记录介质上记录图像。其上已记录图像的记录介质以被夹在第一纸张排出辊M3110和棘轮M3120之间的辊隙的状态被传送，并排出至纸张排出部中的纸张排出托架M3160。
应注意，清洁部在图像记录前后清洁记录头H1001。当在用盖M5010盖住记录头H1001的喷射口的状态下，使泵M5000起作用时，从记录头H1001的喷射口吸取不必要的墨等。此外，在盖M5010打开时吸取残留在盖M5010中的墨等，由此没有发生残留墨的粘附和任何其他问题。
记录头的构造
描述记录头盒H1000的构造。图4为示出记录头盒H1000的构造的图和示出墨盒H1900是如何安装在记录头盒H1000上的图。记录头盒H1000具有记录头H1001、用于安装墨盒H1900的单元和将墨从墨盒H1900提供给记录头的单元，并且其可拆卸地安装在支座M4000上。
喷墨记录设备用黄色、品红色、青色、黑色、浅品红色、浅青色和绿色墨记录图像。因此，为七种颜色独立准备墨盒H1900。应注意，将本发明的墨用作以上墨的至少一种。此外，如图4所示，每个墨盒H1900相对于记录头盒H1000是可安装和可拆卸的。应注意，墨盒H1900可以以记录头盒H1000安装在支座M4000上的状态安装和拆卸。
图5为记录头盒H1000的分解透视图。记录头盒H1000由例如，记录元件基板、极板(plate)、电配线基板H1300、墨盒支架H1500、流路形成构件H1600、过滤器H1700和密封橡胶H1800形成。记录元件基板由第一记录元件基板H1100和第二记录元件基板H1101形成，极板由第一极板H1200和第二极板H1400形成。
第一记录元件基板H1100和第二记录元件基板H1101的每一个为Si基板，其具有通过光刻法在其表面之一上形成的多个用于喷射墨的记录元件(喷嘴)。通过成膜技术形成用于向各个记录元件提供电能的由铝等制成的电配线，也通过光刻法形成对应于各个记录元件的多个墨流路。此外，形成用于将墨提供给多个墨流路的供墨口以在各基板的后表面上开口。
图6是放大的前视图，用以描述第一记录元件基板H1100和第二记录元件基板H1101各自的构造。附图标记H2000至H2600表示对应于不同墨颜色的记录元件列(下文中也称为“喷嘴列”)。第一记录元件基板H1100具有本身形成的用于三种颜色的喷嘴列：用于黄色墨的喷嘴列H2000、用于品红色墨的喷嘴列H2100和用于青色墨的喷嘴列H2200。第二记录元件基板H1101具有本身形成的用于四种颜色的喷嘴列：用于浅青色墨的喷嘴列H2300、用于黑色墨的喷嘴列H2400、用于绿色墨的喷嘴列H2500和用于浅品红色墨的喷嘴列H2600。
各喷嘴列由以1,200dpi(点/英寸；参考值)的间隔沿记录介质传送方向(副扫描方向)排列的768个喷嘴形成。此外，各喷嘴喷射约2皮升墨。因此，每个喷射口的开口面积设定为约100μm2。
下文中，将参考图4和5给出描述。第一记录元件基板H1100和第二记录元件基板H1101结合并固定于第一极板H1200。在第一极板H1200上形成用于将墨提供给第一记录元件基板H1100和第二记录元件基板H1101的供墨口H1201。此外，具有开口的第二极板H1400结合并固定于第一极板H1200。第二极板H1400支撑电配线基板H1300，以使电配线基板H1300、第一记录元件基板H1100和第二记录元件基板H1101电连接。
电配线基板H1300施加用于引起形成在第一记录元件基板H1100和第二记录元件基板H1101上的各喷嘴喷射墨的电信号。电配线基板H1300具有：对应于各第一记录元件基板H1100和第二记录元件基板H1101的电配线；位于电配线的端部以从喷墨记录设备接收电信号的外部信号输入端子H1301。该外部信号输入端子H1301位于并固定在墨盒支架H1500的背面侧。
流路形成构件H1600通过例如超声波焊接固定于支撑墨盒H1900的墨盒支架H1500。因而，形成途经墨盒H1900至第一极板H1200的墨流路H1501。过滤器H1700设置在与墨盒H1900接合的墨流路H1501的墨盒侧上的端部，因此过滤器H1700能够防止灰尘从外部进入墨流路H1501。此外，密封橡胶H1800安装在墨流路H1501与墨盒H1900接合的部分，以能够防止墨从此部分蒸发。
此外，如上所述，通过借助粘结等连接墨盒支架部与记录头部H1001而形成记录头盒H1000。应注意，墨盒支架部由墨盒支架H1500、流路形成构件H1600、过滤器H1700和密封橡胶H1800形成。此外，记录头部H1001由第一记录元件基板H1100、第二记录元件基板H1101、第一极板H1200、电配线基板H1300和第二极板H1400形成。
应注意，在此通过将根据热喷墨系统的记录头作为记录头的实施方案给出描述，该热喷墨系统用用于产生使墨根据电信号产生膜沸腾的热能的电热转换器(记录元件)进行记录。关于该系统的代表性结构和原理，优选基于例如美国专利4,723,129和美国专利4,740,796中公开的基本原理进行。该系统可用于所谓的按需型和连续型记录头的任一种。
特别有效的是将热喷墨系统用于按需型记录头。在按需型记录头的情况下，将至少一种对应于记录信息并引发超过核沸腾的突然升温的驱动信号施加给对应于容纳墨的液体流路而配置的电热转换器。因而，使电热转换器产生热能，并使墨产生膜沸腾，由此以一对一地相应于驱动信号形成在墨中的气泡。气泡的生长和收缩导致墨喷射通过喷射口，由此形成至少一个墨滴。驱动信号更优选脉冲型，因为气泡的生长和收缩可立刻并适当地进行，因此能够以特别优良的响应性进行墨的喷射。
此外，可将本发明的墨优选用于如下所述的利用机械能的喷墨记录设备以及根据热喷射系统的喷墨记录设备。喷墨记录设备包括具有多个喷嘴的喷嘴形成基板、与喷嘴相对设置并由压电材料和导电材料形成的压力产生元件，以及填充该压力产生元件周围的墨，压力产生元件通过施加的电压而位移，以从各喷嘴喷射墨。
喷墨记录设备不限于如上所述的其中记录头和墨盒分离的设备，并且可将其中记录头和墨盒为一体化而不可分离的设备用作该设备。此外，墨盒可以与要安装在支座上的记录头分离或不可分地一体化，或可设置于喷墨记录设备的固定部位以通过供墨构件如管给记录头提供墨。此外，当墨盒设置有用于施加合适的负压给记录头的构造时，例如，可采用下列构造：吸收体可配置在墨盒的墨贮存部，或墨盒具有柔性贮墨袋和用于沿袋的内容积扩张的方向施加偏压至该袋的弹簧部。此外，喷墨记录设备可采用如上所述的连续记录模式，或可为通过将记录元件排列在对应于记录介质的整个宽度的范围内的行式打印机的形式。
实施例
下文中，将通过实施例和比较例具体地描述本发明。然而，除非实施例偏离本发明的主旨，本发明绝不不限于以下实施例。应注意，除非另外说明，术语″份″和“％”表示″质量份″和“质量％”。
硅酮接枝聚合物的合成
为硅酮接枝聚合物的接枝聚合物1至23分别根据以下步骤合成。应注意，可采用常规已知的聚合方法作为合成方法。在实施例中，接枝聚合物1至23分别通过采用以下聚合方法来合成。首先，根据示于以下表1的组成将各单体和偶氮二异丁腈装入设置有搅拌机、温度计和氮气导入管的烧瓶中，并在110℃温度下在氮气回流下在500份1-甲氧基-2-丙醇作为溶剂下使该混合物进行聚合反应4小时。将如此获得的包含共聚物的溶液在减压下干燥，由此获得共聚物。将25份甲乙酮作为溶剂加入，以溶解所得共聚物，将2份氢氧化钾的30％水溶液添加至该溶液中以中和该共聚物的部分盐产生基团。此外，将300份离子交换水添加至该混合物中，并搅拌全部物料。其后，在减压下在60℃的温度下除去溶剂，此外，通过除去部分水将剩余物浓缩，由此获得具有20.0％固体浓度的接枝聚合物的水溶液。如此获得的接枝聚合物1至23各自的绝对分子量和分子尺寸用凝胶渗透色谱设备(由Shimadzu Corporation制造)和多角度光散射检测器(由SHOKO Co.制造)的组合来测量。结果，在接枝聚合物1至23的每个测量中，绝对分子量和分子尺寸的测量值极大地相互远离，并从使用的单体的结构，确认各接枝聚合物为如下结构：具有聚硅氧烷结构的单元和非离子性单元从接枝聚合物的主链支化作为侧链。
应注意，以下表1中的′(*1)′至′(*6)′表示以下单体。
(*1)：SILAPLANE FM-0711(由CHISSO CORPORATION制造；由通式(V′)表示的聚硅氧烷结构的单体，数均分子量约1,000)
(*2)：BHMA(商品名：由NIPPON SHOKUBAI CO.，LTD.制造；由通式(I′)表示的非离子性单体，其中R1和R2各自独立地表示氢原子，x表示1)
(*3)：HEEA(商品名：由NIPPON SHOKUBAI CO.，LTD.制造；由通式(I′)表示的非离子性单体，其中R1表示氢原子，R2表示甲基，x表示1)
(*4)：BLEMMER PME-100(商品名：由NOF Corporation制造；由通式(I′)表示的非离子性单体，其中R1和R2各自表示甲基，x表示2)
(*5)：BLEMMER PME-200(商品名：由NOF Corporation制造；由通式(I′)表示的非离子性单体，其中R1和R2各自表示甲基，x表示约4)
(*6)；BLEMMER PME-1000(商品名：由NOF Corporation制造；由通式(I′)表示的非离子性单体，其中R1和R2各自表示甲基，x表示约23)
Figure G200910161739XD00331
颜料分散液的制备
颜料分散液1的制备
将10份炭黑、6份甘油、10份聚合物(分散剂)和74份水装入用以70％的比例填充具有0.6mm直径的氧化锆珠的砂磨机(由KANEDA SCIENTIFIC CO.，LTD.制造)中，然后在1,500rpm下进行分散处理5小时。此处使用的炭黑具有220m2/g的比表面积和130ml/100g的DBP吸油量。此外，将以58∶25∶17的共聚比(质量比)包含苯乙烯、丙烯酸甲酯和丙烯酸并具有4,000重均分子量和130mgKOH/g酸值的无规共聚物用作该聚合物。应注意，该聚合物以预先制备的水溶液形式使用，所述水溶液通过以下制备：将与上述酸值等当量的氢氧化钾和水添加至聚合物中；在80℃的温度下搅拌该混合物。其后，将分散产物以5,000rpm离心10分钟，以除去聚集的组分。此外，将剩余物用水稀释，以调整颜料和聚合物各自的浓度，从而使颜料的含量为2.5％，聚合物的含量为2.5％。因而，获得颜料分散液1。
颜料分散液2的制备
除了使用C.I.颜料蓝15:3作为青色颜料代替炭黑之外，以与颜料分散液1的制备中相同的方式获得具有2.5％颜料含量和2.5％聚合物含量的颜料分散液2。
颜料分散液3的制备
除了使用C.I.颜料红122作为品红色颜料代替炭黑之外，以与颜料分散液1的制备中相同的方式获得具有2.5％颜料含量和2.5％聚合物含量的颜料分散液3。
墨的制备
根据示于以下表2的组成，将各组分混合，并将该混合物充分搅拌。其后，将所得物用具有1.2μm孔径的聚丙烯滤纸(由Nihon Pall Ltd.制造)在压力下过滤，由此制备各实施例和比较例的墨。应注意，示于以下表2的接枝聚合物的含量为以固体计的值。此外，在以下表2中，′(*1)′表示具有平均分子量为600的聚乙二醇，′(*2)′表示表面活性剂(由Kawaken Fine Chemicals Co.，Ltd.制造)。此外，术语″特定水溶性有机化合物″是指属于由通式(II)、(III)和(IV)表示的化合物组成的组的水溶性有机化合物。此外，在以下表2中的术语“特定接枝聚合物”是指用于本发明的接枝聚合物；在实施例中，该术语是指接枝聚合物1至19。
Figure G200910161739XD00361
Figure G200910161739XD00371
Figure G200910161739XD00381
Figure G200910161739XD00391
评价
耐擦拭性的评价
将在前述中获得的各墨装入喷墨记录设备的墨盒(商品名：BJF 900；由Canon Inc.制造)中，将各墨盒设置在上述喷墨记录设备的青色墨位置处。接下来，用该喷墨记录设备，在4.5ng的喷射量和1,200dpi×1,200dpi分辨率下，通过八通道往复记录，将各自具有100％记录任务的图像记录在Mitsubishi Photo GlossPaper(由Mitsubishi制造)上。在将各所得记录物在室温下静置一天后，将各记录物的图像在损害记录介质的非记录部的强压力下用指甲刮擦。其后，通过目视观察评价各记录物的耐擦拭性。评价耐擦拭性的标准如下所述。表3示出了评价结果。在本发明中，将在以下评价标准中等于或高于C的水平分别定义为可接受的耐擦拭性水平。
AAA：在图像表面中没有残留的指甲痕迹。
AA：在图像表面中几乎没有残留的指甲痕迹。
A：在图像表面中轻微残留指甲痕迹，但没有着色材料从记录介质中刮掉。
B：在图像表面中残留指甲痕迹，但没有着色材料从记录介质中刮掉。
C：在图像表面中残留指甲痕迹，着色材料从记录介质中被略微地刮掉。
D：没有暴露记录介质的表面，但着色材料明显地被刮掉。
E：耐擦拭性在如下水平：当轻微接触图像时没有引起问题，但当在严重损害记录介质的压力下刮擦图像时，着色材料被刮掉至观察到记录介质表面的程度。
光泽性的评价
光泽性的评价通过用microhaze meter(由BYK-Gartner制造)测量在前述获得的各记录物的图像区域中的光泽性(20°光泽值)来进行。光泽性的评价标准如下所述。表3示出了评价的结果。在本发明中，将在以下评价标准中等于或大于A的水平分别定义为可接受的光泽性水平。
AA：20°光泽值为40以上。
A：20°光泽值为35以上至小于40。
B：20°光泽值为30以上至小于35。
C：20°光泽值为小于30。
喷射稳定性的评价
将在前述获得的各墨装入用于喷墨记录设备(商品名：PIXUS 850i；由Canon Inc.制造)的墨盒中，并将墨盒设置在上述喷墨记录设备的改造设备的青色墨位置处。将各自具有50％记录任务和各自测量18cm×24cm的图像根据默认模式记录在Office Planner(由Canon Inc.制造)的三张纸上。此时，一旦在一张纸上进行每次记录，用PIXUS 850i的废粉仓刮板(wiperblade)清洁记录头的表面。其后，记录PIXUS 850i的喷嘴检查图案。通过目视观察在前述中获得的喷嘴检查图案进行喷射稳定性的评价。喷射稳定性的评价标准如下所述。表3示出结果。在本发明中，将在以下评价标准中等于或大于B的水平分别定义为可接受的喷射稳定性水平，将水平A定义为优异的喷射稳定性水平。
A：在喷嘴检查图案中没有观察到紊乱，因此获得正常的记录。
B：在喷嘴检查图案中观察到轻微的紊乱，但图案没有不喷射墨的任何部分。
C：喷嘴检查图案清楚地具有不喷射墨的部分和紊乱，因此没有获得正常的记录。
表3：评价的结果
尽管本发明参考示例性实施方案进行描述，但应理解本发明不限于公开的示例性实施方案。以下的权利要求书的范围符合最宽的解释，以致包括所有的改进和等同结构和功能。

Claims (17)

1.一种喷墨墨，其至少包含颜料和接枝聚合物，
其中所述接枝聚合物至少包括由以下通式(I)表示的非离子性单元和具有聚硅氧烷结构的单元：
通式(I)
Figure FDA00002814454000011
其中R1和R2各自独立地表示氢原子或甲基，x表示1或2，
所述颜料通过与所述接枝聚合物不同的水溶性聚合物分散剂来分散。
2.根据权利要求1所述的喷墨墨，其中所述接枝聚合物具有5,000以上至50,000以下的重均分子量。
3.根据权利要求1所述的喷墨墨，其中所述具有聚硅氧烷结构的单元相对于所述接枝聚合物的总质量的比例为10.0质量%以上至40.0质量%以下。
4.根据权利要求1所述的喷墨墨，其中所述由通式(I)表示的非离子性单元相对于所述接枝聚合物的总质量的比例为5.0质量%以上至45.0质量%以下。
5.根据权利要求1所述的喷墨墨，其中所述接枝聚合物进一步包括具有酸性基团的单元，并具有80mgKOH/g以上至150mgKOH/g以下的酸值。
6.根据权利要求1所述的喷墨墨，其中所述颜料在所述墨中的以质量%计的含量为所述接枝聚合物在所述墨中的以质量%计的含量的0.2倍以上至2.0倍以下，以质量比计。
7.根据权利要求1所述的喷墨墨，其进一步包含水溶性有机化合物，所述水溶性有机化合物为选自由以下通式(II)、(III)和(IV)表示的化合物组成的组的至少一种化合物：
通式(II)     通式(III)     通式(IV)
Figure FDA00002814454000021
其中R4表示具有2至5个碳原子和可具有取代基的亚烷基，R5各自独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子和可具有取代基的烷基，R6表示具有2至5个碳原子和可具有取代基的亚烷基，R7表示氢原子或具有1至4个碳原子和可具有取代基的烷基，n表示1至3的数。
8.根据权利要求7所述的喷墨墨，其中由通式(II)、(III)和(IV)表示的化合物在所述墨中的以质量%计的总含量为所述接枝聚合物在所述墨中的以质量%计的含量的2.0倍以上，以质量比计。
9.根据权利要求7所述的喷墨墨，其中由通式(II)、(III)和(IV)表示的化合物在所述墨中的以质量%计的总含量为2.0质量%以上，相对于所述墨的总质量。
10.根据权利要求1所述的喷墨墨，其进一步包括水和水溶性有机溶剂。
11.根据权利要求1所述的喷墨墨，其中所述由通式(I)表示的非离子性单元为源自选自由二甘醇单甲基丙烯酸酯、二甘醇单丙烯酸酯、甲氧基二甘醇单甲基丙烯酸酯和甲氧基二甘醇单丙烯酸酯组成的组中的至少一种单体的单元。
12.根据权利要求1所述的喷墨墨，其中所述水溶性聚合物分散剂在所述墨中的以质量%计的含量为0.1质量%以上至10.0质量%以下，相对于所述墨的总质量。
13.根据权利要求1所述的喷墨墨，其中所述接枝聚合物在所述墨中的以质量%计的含量为0.1质量%以上至10.0质量%以下，相对于所述墨的总质量。
14.一种喷墨记录方法，其包括通过喷墨法喷射墨以在记录介质上进行记录，其中将根据权利要求1所述的喷墨墨用作该墨。
15.一种墨盒，其包括用于贮存墨的墨贮存部，
其中贮存于所述墨贮存部中的墨为根据权利要求1所述的喷墨墨。
16.一种记录单元，其包括用于贮存墨的墨贮存部和用于喷射墨的记录头，
其中贮存于所述墨贮存部中的墨为根据权利要求1所述的喷墨墨。
17.一种喷墨记录设备，其包括用于贮存墨的墨贮存部和用于喷射墨的记录头，
其中贮存于所述墨贮存部中的墨为根据权利要求1所述的喷墨墨。
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