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DE69209253T2 - TONER AND DEVELOPER WHICH CONTAIN ESTER-CONTAINING QUATERNARY PYRIDINIUM SALTS AS A CHARGE CONTROL - Google Patents

TONER AND DEVELOPER WHICH CONTAIN ESTER-CONTAINING QUATERNARY PYRIDINIUM SALTS AS A CHARGE CONTROL

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DE69209253T2
DE69209253T2 DE69209253T DE69209253T DE69209253T2 DE 69209253 T2 DE69209253 T2 DE 69209253T2 DE 69209253 T DE69209253 T DE 69209253T DE 69209253 T DE69209253 T DE 69209253T DE 69209253 T2 DE69209253 T2 DE 69209253T2
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DE
Germany
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toner
pyridinium
salt
toner composition
charge control
Prior art date
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Alexandra Bermel
John Wilson
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Eastman Kodak Co
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Eastman Kodak Co
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Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Diese Erfindung betrifft bestimmte elektrostatographische Toner und Entwickler, die eine Estergruppe enthaltende quaternäre Pyridiniumsalze enthalten, die als Ladungssteuerungsmittel geeignet sind und die ferner als Adhäsionspromotoren zwischen Toner und Empfängerblättern dienen sowie als die Tonerfusionstemperatur vermindernde Verbindungen.This invention relates to certain electrostatographic toners and developers containing ester group-containing quaternary pyridinium salts useful as charge control agents and which also serve as adhesion promoters between toner and receiver sheets and as toner fusion temperature reducing compounds.

Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the state of the art

Auf dem Gebiet der Herstellung und Verwendung von Tonerpulvern werden üblicherweise Ladungssteuerungsmittel verwendet, um die triboelektrische Ladungskapazität und/oder die elektrischen Leitfähigkeitscharakteristika derselben einzustellen und zu steuern. Es sind viele verschiedene Ladungssteuerungsmittel bekannt, die in verschiedene Bindemittelpolymere eingearbeitet wurden und die zur Verwendung in Tonerpulvern bekannt sind. Das Bedurfnis für neue und verbesserte Tonerpulver, die sich in verbesserten Kopiervorrichtungen verwenden lassen, hat zu einer fortwährenden Forschung und zu Entwicklungsanstrengungen bezüglich der Entdeckung von verbesserten Ladungssteuerungsmitteln geführt.In the field of manufacturing and using toner powders, charge control agents are commonly used to adjust and control the triboelectric charge capacity and/or electrical conductivity characteristics thereof. Many different charge control agents are known which have been incorporated into various binder polymers and are known for use in toner powders. The need for new and improved toner powders which can be used in improved copying devices has led to ongoing research and development efforts towards the discovery of improved charge control agents.

Von potentiellem Interesse sind Substanzen, die nicht nur als Tonerpulver-Ladungssteuerungsmittel dienen, sondern auch als Mittel wirken, die zusätzliche Ergebnisse oder Effekte herbeiführen, wie zum Beispiel eine verstärkte Adhäsion zwischen Toner und Empfängerblättern und als Mittel zur Verminderung der Tonerfusionstemperatur. Eine solche mehrfache Funktionalität liefert das Potential für Kosteneinsparungen bei der Herstellung und Verwendung von Tonerpulvern, Entwicklern und der Kopiervorrichtung.Of potential interest are substances that not only serve as toner powder charge control agents, but also act as agents that produce additional results or effects, such as increased adhesion between toner and receiver sheets and as agents for reducing the toner fusion temperature. Such multiple functionality provides the potential for cost savings in the manufacture and use of toner powders, developers and the copying device.

Infolgedessen wäre es wünschenswert, wenn trockene, elektrostatographische Toner und Entwickler bereitgestellt werden könnten, die eine Estergruppe enthaltende quaternäre Pyridiniumsalze enthalten, die die Ladungssteuerungsfunktion in trockenen elektrostatographischen Tonern und Entwicklern gut ausüben und ferner die Adhäsion zwischen Toner und Empfängerblättern fördern und zusätzlich hierzu als Mittel dienen, welche die Tonerfusionstemperatur vermindern.Consequently, it would be desirable to provide dry electrostatographic toners and developers containing ester group-containing quaternary pyridinium salts that perform well the charge control function in dry electrostatographic toners and developers and also promote adhesion between toner and receiver sheets in addition to serving as agents that reduce the toner fusion temperature.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Diese Erfindung stellt trockene, teilchenförmige elektrostatographische Toner und Entwickler bereit, die Ladungssteuerungsmittel enthalten, die umfassen eine Estergruppe enthaltende quaternäre Pyridiumsalze mit der Struktur: This invention provides dry, particulate electrostatographic toners and developers containing charge control agents comprising ester group-containing quaternary pyridium salts having the structure:

worin R steht für Alkyl oder Aryl, X für (CH&sub2;)n, Y für Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy oder Halogen, Z für ein Anion und n für eine ganze Zahl von 1 bis 6.wherein R is alkyl or aryl, X is (CH₂)n, Y is hydrogen, alkyl, alkoxy or halogen, Z is an anion and n is an integer from 1 to 6.

Die erfindungsgemäßen Tonerpulver weisen eine polymere Matrixphase oder ein polymeres Bindemittel auf, worin mindestens ein quaternäres Pyridiniumsalz dispergiert ist, das mindestens einen, eine Estergruppe enthaltenden Rest aufweist, der durch eine verbindende Alkylengruppe an das Pyridiniumstickstoffatom gebunden ist.The toner powders according to the invention comprise a polymeric matrix phase or a polymeric binder in which at least one quaternary pyridinium salt is dispersed, which comprises at least one radical containing an ester group which is bonded to the pyridinium nitrogen atom by a linking alkylene group.

Bei Einarbeitung in Tonerpulver wirken solche quaternären Pyridiniumsalze nicht nur als gute Ladungssteuerungsmittel, sondern sie dienen auch als die Fusionstemperatur des Tonerpulvers herabdrückende Stoffe sowie Promotoren für die Papieradhäsion. Diese Salze liegen vorzugsweise in der polymeren Bindemittel-Matrixphase dispergiert vor, die den Kern oder den Körperteil eines Tonerteilchens umfaßt.When incorporated into toner powder, such quaternary pyridinium salts not only act as good charge control agents, but they also serve as substances that depress the fusion temperature of the toner powder and promote paper adhesion. These salts are preferably present in the polymeric binder matrix phase dispersed which comprises the core or body portion of a toner particle.

Tonerpulver, welche diese Salze enthalten, können ferner mit einem Träger vermischt werden, unter Erzeugung von elektrostatographischen Entwicklern.Toner powders containing these salts can also be mixed with a carrier to produce electrostatographic developers.

Tonerpulver, die diese Salze eingearbeitet in das polymere Bindemittel hiervon enthalten, können zur Herstellung von entwikkelten getonten Bildern auf einem Photoleiterelement mit einem latenten Bild verwendet werden, zur Übertragung des getonten Bildes von dem Photoleiterelement auf ein Empfangsblatt sowie fur eine Wärmefusion des getonten Bildes auf dem Empfänger, unter Anwendung von Verfahren und Verfahrensbedingungen, die allgemein auf dem Gebiet der Elektrophotographie bekannt sind.Toner powders containing these salts incorporated into the polymeric binder thereof can be used to produce developed toned images on a photoconductor element having a latent image, to transfer the toned image from the photoconductor element to a receiver sheet, and to heat fuse the toned image to the receiver using methods and process conditions generally known in the art of electrophotography.

Verschiedene andere Vorteile, Ziele, Merkmale, Zwecke, Ausführungsformen und dergleichen, die mit der vorliegenden Erfindung in Verbindung stehen, ergeben sich für den Fachmann aus der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen.Various other advantages, objects, features, purposes, embodiments and the like related to the present invention will become apparent to those skilled in the art from the present description and the appended claims.

Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDescription of the preferred embodiments (A) Definitionen(A) Definitions

Die Bezeichnung "Teilchengröße", die hier verwendet wird, oder die Bezeichnung "Größe" oder "mit einer Größe", die hier verwendet werden, im Zusammenhang mit der Bezeichnung "Teilchen" bezieht sich auf den Durchmesser der gewogenen Volumeneinheit (volume weighted diameter), gemessen mittels üblicher Durchmesser-Meßvorrichtungen, wie beispielsweise einem Gerät vom Typ eines Coulter Multisizer, vertrieben von der Firma Coulter, Inc. Der mittlere Durchmesser der gewogenen Volumeneinheit ist die Summe der Masse eines jeden Teilchens mal dem Durchmesser eines sphärischen Teilchens von gleicher Masse und Dichte, dividiert durch die gesamte Teilchenmasse.The term "particle size" as used herein, or the term "size" or "of a size" as used herein in connection with the term "particle" refers to the volume weighted diameter as measured by conventional diameter measuring devices such as a Coulter Multisizer type device sold by Coulter, Inc. The average diameter of the volume weighted diameter is the sum of the mass of each particle times the diameter of a spherical particle of the same mass and density divided by the total particle mass.

Die Bezeichnung "Glasübergangstemperatur" oder "Tg", die hier verwendet wird, bezieht sich auf die Temperatur, bei der ein Polymer von einem glasartigen Zustand in einen gummiartigen Zustand übergeht. Diese Temperatur (Tg) kann durch eine thermische Differentialanalyse ermittelt werden, wie sie beschrieben wird in "Techniques and Methods of Polymer Evaluation", Band 1, Verlag Marcel Dekker, Inc., N.Y., 1966.The term "glass transition temperature" or "Tg" used here refers to the temperature at which a polymer changes from a glassy state to a rubbery state. This temperature (Tg) can be determined by a differential thermal analysis as described in "Techniques and Methods of Polymer Evaluation," Volume 1, Marcel Dekker Publishing, Inc., N.Y., 1966.

Die Bezeichnung "Schmelztemperatur" oder "Tm", die hier verwendet wird, bezieht sich auf die Temperatur, bei der ein Polymer von einem kristallinen Zustand in einen amorphen Zustand übergeht. Diese Temperatur (Tm) kann durch eine thermische Differentialanalyse ermittelt werden, wie sie beschrieben wird in "Techniques and Methods of Polymer Evaluation".The term "melting temperature" or "Tm" used here refers to the temperature at which a polymer changes from a crystalline state to an amorphous state. This temperature (Tm) can be determined by a thermal differential analysis as described in "Techniques and Methods of Polymer Evaluation".

Die Bezeichnung "Adhäsionsindex", die hier verwendet wird, ist ein Maß der Toneradhäsion auf Papier, nachdem der Toner fusioniert worden ist. Der Adhäsionsindextest umfaßt die Haftung eines Metallblockes auf einem Tonerflecken und die Messung der Energie, die erforderlich ist, um eine Grenzflächenzerstörung zwischen der Tonerschicht und ihrem hiermit in Kontakt stehenden Substrat herbeizuführen durch Kollision eines Pendels mit dem Metallblock. Der Grad des Adhäsionsindex liegt bei 0 Einheiten (keine Adhäsion des Toners auf dem Substrat) bis zu 100 Einheiten (ausgezeichnete Adhäsion des Toners auf dem Substrat).The term "adhesion index" used here is a measure of toner adhesion to paper after the toner has been fused. The adhesion index test involves the adhesion of a metal block to a toner patch and the measurement of the energy required to cause interface disruption between the toner layer and its contacting substrate by collision of a pendulum with the metal block. The degree of adhesion index ranges from 0 units (no adhesion of the toner to the substrate) to 100 units (excellent adhesion of the toner to the substrate).

(B) Estergruppen enthaltende quaternäre Pyridiniumsalze(B) Quaternary pyridinium salts containing ester groups

Diese Erfindung ist gerichtet auf trockene, teilchenförmige elektrostatographische Toner und Entwickler, die eine Estergruppe enthaltende quaternäre Pyridiniumsalze der folgenden Formel enthalten: This invention is directed to dry, particulate electrostatographic toners and developers containing ester group-containing quaternary pyridinium salts of the following formula:

worin R&sub1; steht für Alkyl oder Aryl, X steht für (CH&sub2;)n, Y steht für Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy oder Halogen, Z steht für ein Anion und n ist eine ganze Zahl von 1 bis 6.wherein R₁ is alkyl or aryl, X is (CH₂)n, Y is hydrogen, alkyl, alkoxy or halogen, Z is an anion and n is an integer from 1 to 6.

Die Bezeichnung "Alkyl", die hier verwendet wird, schließt geradkettige und verzweigtkettige Alkylgruppen und Cycloalkylgruppen ein.The term "alkyl" as used herein includes straight-chain and branched-chain alkyl groups and cycloalkyl groups.

Die hier verwendete Bezeichnung "Anion" betrifft negative Ionen, wie zum Beispiel m-Nitrobenzolsulfonat, Tosylat, Tetraphenylborat, Dicyanamid, Chlorid und dergleichen.The term "anion" as used herein refers to negative ions, such as m-nitrobenzenesulfonate, tosylate, tetraphenylborate, dicyanamide, chloride and the like.

Die hier gebrauchte Bezeichnung "Aryl" schließt Phenyl, Naphthyl, Anthryl und dergleichen ein.The term "aryl" as used herein includes phenyl, naphthyl, anthryl and the like.

Die hier gebrauchte Bezeichnung "Alkoxy" schließt Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy und dergleichen ein.The term "alkoxy" as used herein includes methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy and the like.

Die hier gebrauchte Bezeichnung "Halogen" schließt Fluor, Chlor, Brom und Jod ein.The term "halogen" used here includes fluorine, chlorine, bromine and iodine.

Alkyl- und Arylgruppen können unsubstituiert oder substituiert sein durch eine Vielzahl von Substituenten, wie zum Beispiel Alkoxy-, Halo- oder andere Gruppen.Alkyl and aryl groups may be unsubstituted or substituted by a variety of substituents, such as alkoxy, halo or other groups.

Zu illustrativen Beispielen für eine Estergruppe enthaltende quaternäre Pyridiniumsalze, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, gehören zum BeispielIllustrative examples of ester group-containing quaternary pyridinium salts suitable for the present invention include, for example,

N-(Ethoxycarbonylmethyl)pyridinium-m-nitrobenzolsulfonat;N-(ethoxycarbonylmethyl)pyridinium m-nitrobenzenesulfonate;

N-(Ethoxycarbonylmethyl)pyridiniumtetraphenylborat;N-(ethoxycarbonylmethyl)pyridinium tetraphenylborate;

N-(Methoxycarbonylethyl)pyridinium-m-nitrobenzolsulfonat;N-(methoxycarbonylethyl)pyridinium m-nitrobenzenesulfonate;

N-(Phenoxycarbonylmethyl)pyridinium-m-nitrobenzolsulfonat;N-(phenoxycarbonylmethyl)pyridinium m-nitrobenzenesulfonate;

N-(Ethoxycarbonylmethyl)-4-methylpyridinium-m-nitrobenzolsulfonat; N-(ethoxycarbonylmethyl)-4-methylpyridinium m-nitrobenzenesulfonate;

N-(2-Naphthoxycarbonylmethyl)pyridiniumtetraphenylborat;N-(2-naphthoxycarbonylmethyl)pyridinium tetraphenylborate;

N-(Phenoxycarbonylmethyl)-3-chloropyridiniumtetraphenylborat; undN-(phenoxycarbonylmethyl)-3-chloropyridinium tetraphenylborate; and

N-(Ethoxycarbonylmethyl)pyridiniumbromid.N-(ethoxycarbonylmethyl)pyridinium bromide.

Ein zum gegenwärtigen Zeitpunkt bevorzugtes Salz ist ein, eine Estergruppe enthaltendes quaternäres Pyridiniumsalz der Erfindung, wobei in der oben angegebenen Formel R&sub1; steht für Ethyl, n für 1, Z für Tetraphenylborat und Y für Wasserstoff.A presently preferred salt is an ester group-containing quaternary pyridinium salt of the invention, wherein in the formula given above, R₁ is ethyl, n is 1, Z is tetraphenylborate and Y is hydrogen.

(C) Synthese(C) Synthesis

Die eine Estergruppe enthaltenden Pyridiniumsalze, die in den Tonern und Entwicklern der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können nach beliebigen üblichen Wegen hergestellt werden. Ein allgemeiner Weg besteht darin, eine Pyridinverbindung mit einem Haloalkanoatester zu quaternärisieren. Das quaternäre Pyridiniumhalogenid kann dann mit einem Alkaliarylsulfonat oder einem anderen Säuresalz durch Ionenaustausch umgesetzt werden, unter Gewinnung des gewünschten N-(Alkyloxycarbonyl- oder Aryloxycarbonylalkyl)pyridiniumsalzes.The ester group-containing pyridinium salts used in the toners and developers of the present invention can be prepared by any conventional route. One general route is to quaternize a pyridine compound with a haloalkanoate ester. The quaternary pyridinium halide can then be reacted with an alkali arylsulfonate or other acid salt by ion exchange to yield the desired N-(alkyloxycarbonyl or aryloxycarbonylalkyl)pyridinium salt.

Ein geeignetes und zum gegenwärtigen Zeitpunkt bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der quaternären Pyridiniumverbindung besteht in der Herstellung des Haloalkanoatesters und der Pyridinverbindung als gelöste Stoffe in dem gleichen hoch polaren Lösungsmittel, wobei Acetonitril zum gegenwärtigen Zeitpunkt ein besonders bevorzugtes Beispiel ist. Das Molverhältnis von Pyridinverbindung zu dem Haloquaternärisierungsmittel liegt vorzugsweise bei etwa 1:1. Eine solche Lösung wird dann bei Umgebungstemperatur gerührt oder über einen Zeitraum im Bereich von etwa 10 bis etwa 25 Stunden auf Rückflußtemperatur erhitzt. Die Reaktionsmischung wird dann abgekühlt oder konzentriert durch eine Verdampfung des Lösungsmittels unter Gewinnung eines Öls oder einer kristallinen festen Masse. Das Produkt kann ohne weitere Reinigung für die nächste Stufe der Synthese eingesetzt werden oder aber das Produkt kann durch Umkristallisation gereinigt werden, beispielsweise aus einem Keton, wie zum Beispiel 2- Butanon, oder dergleichen, worauf sich eine Wäsche und Trocknung anschließen.A suitable and presently preferred method for preparing the quaternary pyridinium compound is to prepare the haloalkanoate ester and the pyridine compound as solutes in the same highly polar solvent, with acetonitrile being a particularly preferred example at present. The molar ratio of pyridine compound to haloquaternizing agent is preferably about 1:1. Such a solution is then stirred at ambient temperature or heated to reflux for a period ranging from about 10 to about 25 hours. The reaction mixture is then cooled or concentrated by evaporation of the solvent to yield an oil or crystalline solid. The product can be used for the next step of the synthesis without further purification or the product can be purified by recrystallization. , for example from a ketone such as 2-butanone, or the like, followed by washing and drying.

Ein geeignetes und zum gegenwärtigen Zeitpunkt bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des quaternären organischen Pyridiniumsalzes aus dem intermediären Halogenid besteht darin, das Ionenaustauschmittel in Wasser zu lösen und diese Lösung einer zweiten wäßrigen Lösung zuzusetzen, die das intermediäre quaternäre Pyridiniumsalz enthält. Das Molverhältnis eines solchen Salzes zu einem solchen Ionenaustauschmittel sollte bei etwa 1:1 liegen. In typischer Weise wird unmittelbar ein Niederschlag erzeugt. Das anfallende Produkt kann nach dem Trocknen aus einem geeigneten Lösungsmittel, wie zum Beispiel Acetonitril oder Ethylacetat, umkristallisiert werden.A suitable and presently preferred method for preparing the quaternary organic pyridinium salt from the intermediate halide is to dissolve the ion exchange agent in water and add this solution to a second aqueous solution containing the intermediate quaternary pyridinium salt. The molar ratio of such salt to such ion exchange agent should be about 1:1. Typically, a precipitate is formed immediately. The resulting product can be recrystallized from a suitable solvent, such as acetonitrile or ethyl acetate, after drying.

(D) Toner sowie Tonerherstellung(D) Toner and toner production

Um als Ladungssteuerungsmittel in den elektrostatographischen Tonern der Erfindung geeignet zu sein, werden die quaternären Pyridiniumsalze in Tonerteilchen eingearbeitet. Für die vorliegenden Zwecke können die Tonerteilchen als solche betrachtet werden, die vorzugsweise auf einer 100-Gewichtsprozentbasis umfassen:To be useful as charge control agents in the electrostatographic toners of the invention, the quaternary pyridinium salts are incorporated into toner particles. For present purposes, the toner particles can be considered to comprise preferably on a 100 weight percent basis:

(a) etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% mindestens eines quaternären Pyridiniumsalzes;(a) about 0.5 to about 10 weight percent of at least one quaternary pyridinium salt;

(b) etwa 75 bis 97,5 Gew.-% eines thermoplastischen Polymeren; und(b) about 75 to 97.5 weight percent of a thermoplastic polymer; and

(c) etwa 2 bis etwa 15 Gew.-% einer färbenden Komponente.(c) about 2 to about 15 weight percent of a coloring component.

Es wird angenommen, daß die Größe der Tonerteilchen relativ unwichtig vom Standpunkt der vorliegenden Erfindung ist; vielmehr wird die genaue Größe und Größenverteilung durch den beabsichtigten Endverbrauch beeinflußt. Soweit bisher bekannt ist, können die Tonerteilchen in allen bekannten elektrostatographischen Kopierverfahren eingesetzt werden. In typischer und illustrativer Weise liegen die Tonerteilchen-Größenbereiche bei etwa 0,5 bis etwa 100 Mikron, vorzugsweise bei etwa 4 bis etwa 35 Mikron.It is believed that the size of the toner particles is relatively unimportant from the standpoint of the present invention; rather, the exact size and size distribution is determined by the intended End use is affected. As far as is known to date, the toner particles can be used in all known electrostatographic copying processes. Typically and illustratively, the toner particle size ranges are from about 0.5 to about 100 microns, preferably from about 4 to about 35 microns.

Die Eigenschaften der thermoplastischen Polymeren, die als Materialien für die Tonermatrixphase im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können stark variieren. In typischer Weise und vorzugsweise werden amorphe Tonerpolymere mit einer Glasübergangstemperatur im Bereich von etwa 50 bis etwa 120ºC oder eine Mischung von praktisch oder im wesentlichen amorphen Polymeren mit im wesentlichen kristallinen Polymeren mit einer Schmelztemperatur im Bereich von etwa 65 bis etwa 200ºC im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet. Vorzugsweise liegt bei solchen Polymeren die Durchschnittszahl des Molekulargewichtes im Bereich von etwa 1000 bis etwa 500 000. Das Gewichtsmittel des Molekulargewichtes kann verschieden sein, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von etwa 2 x 10³ bis etwa 10&sup6;. Zu typischen Beispielen von solchen Polymeren gehören Polystyrol, Polyacrylate, Polyester, Polyamide, Polyolefine, Polycarbonate, Phenol-Formaldehyd-Kondensate, Alkydharze, Polyvinylidenchloride, Epoxyharze, verschiedene Copolymere der Monomeren, die zur Herstellung dieser Polymeren verwendet werden, wie zum Beispiel Polyesteramide, Acrylonitrilcopolymere mit Monomeren, wie zum Beispiel Styrol, Acrylverbindungen und dergleichen.The properties of the thermoplastic polymers used as toner matrix phase materials in the present invention can vary widely. Typically and preferably, amorphous toner polymers having a glass transition temperature in the range of about 50 to about 120°C or a blend of substantially or essentially amorphous polymers with substantially crystalline polymers having a melting temperature in the range of about 65 to about 200°C are used in the present invention. Preferably, such polymers have a number average molecular weight in the range of about 1,000 to about 500,000. The weight average molecular weight can vary, but is preferably in the range of about 2 x 10³ to about 10⁶. Typical examples of such polymers include polystyrene, polyacrylates, polyesters, polyamides, polyolefins, polycarbonates, phenol-formaldehyde condensates, alkyd resins, polyvinylidene chlorides, epoxy resins, various copolymers of the monomers used to make these polymers, such as polyesteramides, acrylonitrile copolymers with monomers such as styrene, acrylics and the like.

Vorzugsweise sind die thermoplastischen Polymeren, die in der Praxis dieser Erfindung verwendet werden, praktisch amorph. Wie oben angegeben, können jedoch auch Mischungen von Polymeren verwendet werden, falls dies erwünscht ist, wie zum Beispiel Mischungen von praktisch oder im wesentlichen amorphen Polymeren mit praktisch oder im wesentlichen kristallinen Polymeren.Preferably, the thermoplastic polymers used in the practice of this invention are substantially amorphous. However, as indicated above, blends of polymers may also be used if desired, such as blends of substantially or substantially amorphous polymers with substantially or substantially crystalline polymers.

Zum gegenwärtigen Zeitraum bevorzugte Polymere für die Verwendung in Tonerpulvern sind Styrol/n-Butylacrylatcopolymere. Im allgemeinen weisen bevorzugte Styrol/n-Butylacrylatcopolymere eine Glasübergangstemperatur (Tg) im Bereich von etwa 50 bis etwa 100ºC auf.Preferred polymers for use in toner powders at the present time are styrene/n-butyl acrylate copolymers. In general, preferred styrene/n-butyl acrylate copolymers have a glass transition temperature (Tg) in the range of about 50 to about 100°C.

Ein fakultatives, jedoch bevorzugtes Ausgangsmaterial für die Einarbeitung in solch eine Mischung ist ein Färbemittel (Pigment oder Farbstoff). Geeignete Farbstoffe und Pigmente werden beispielsweise beschrieben in der U.S.-Reissue-Patentschrift 31 072 sowie in den U.S.-Patentschriften 4 140 644; 4 416 965; 4 414 152 sowie 2 229 513. Ein besonders geeignetes Färbemittel für Toner, die im Rahmen von elektrophotographischen Schwarz-Weiß-Kopiervorrichtungen verwendet werden, ist Ruß. Bei ihrer Verwendung werden Färbemittel im allgemeinen in Mengen im Bereich von eta 1 bis etwa 30 Gew.-% auf Gesamttoner- Pulvergewichtsbasis verwendet und vorzugsweise im Bereich von etwa 2 bis etwa 15 Gew.-%.An optional but preferred starting material for incorporation into such a mixture is a colorant (pigment or dye). Suitable dyes and pigments are described, for example, in U.S. Reissue Patent 31,072 and U.S. Patents 4,140,644; 4,416,965; 4,414,152 and 2,229,513. A particularly suitable colorant for toners used in black and white electrophotographic copying devices is carbon black. When used, colorants are generally used in amounts ranging from about 1 to about 30 weight percent on a total toner powder weight basis, and preferably in the range of about 2 to about 15 weight percent.

Tonerzusammensetzungen können, falls erwünscht, ferner andere Additive der Typen aufweisen, die bisher in Tonerpulvern eingesetzt wurden, wozu Nivelliermittel gehören, oberflächenaktive Stoffe, Stabilisatoren und dergleichen. Die Gesamtmenge von solchen Additiven kann variieren. Zum gegenwärtigen Zeitpunkt hat es sich als vorteilhaft erwiesen, nicht mehr als etwa 10 Gew.-% solcher Additive auf Gewichtsbasis der gesamten Tonerpulverzusammensetzung einzusetzen.Toner compositions may, if desired, further comprise other additives of the types heretofore employed in toner powders, including leveling agents, surfactants, stabilizers, and the like. The total amount of such additives may vary. At present, it has been found advantageous to employ no more than about 10% by weight of such additives on a weight basis of the total toner powder composition.

Aus dem Stande der Technik sind verschiedene Verfahren zur Einarbeitung von Additiven, wie zum Beispiel den quaternären Pyridiniumsalzen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, von Färbemitteln oder dergleichen, in ein gewünschtes Polymer oder eine Mischung von Polymeren bekannt. Beispielsweise kann eine vorgebildete mechanische Mischung von teilchenförmigen Polymerteilchen, quaternären Pyridiniumsalzen, Färbemitteln usw. mittels Walzenvermahlen oder bei einer Temperatur extrudiert werden, die ausreicht, um eine Vermischung des Polymeren in der Schmelze herbeizuführen oder eine Mischung von Polymeren aufzuschmelzen, unter Gewinnung einer gleichförmig vermischten Zusammensetzung. Daraufhin kann die abgekühlte Zusammensetzung vermahlen und klassifiziert werden, falls dies erwünscht ist, um eine gewünschte Tonerpulvergröße und Größenverteilung zu erzielen.Various methods are known in the art for incorporating additives such as the quaternary pyridinium salts used in the present invention, colorants or the like into a desired polymer or mixture of polymers. For example, a preformed mechanical mixture of particulate polymer particles, quaternary pyridinium salts, colorants, etc. by roll milling or extruding at a temperature sufficient to cause melt mixing of the polymer or to melt a mixture of polymers to yield a uniformly mixed composition. The cooled composition can then be milled and classified, if desired, to achieve a desired toner powder size and size distribution.

Vorzugsweise werden die Tonerbestandteile, die vorzugsweise zuvor in eine teilchenförmige Form überführt werden, vor dem Vermischen in der Schmelze mechanisch miteinander vermischt. Im Falle eines Polymeren mit einem Tg-Wert im Bereich von etwa 50 bis etwa 120ºC oder einem Tm-Wert im Bereich von etwa 65 bis etwa 200ºC ist eine Schmelz-Mischtemperatur im Bereich von etwa 90 bis etwa 240ºC unter Einsatz einer Walzenmühle oder eines Extruders geeignet. Die Mischzeiten in der Schmelze (d.h. die Exponierungszeitspanne für das Vermischen in der Schmelze bei erhöhten Temperaturen) liegen im Bereich von etwa 1 bis etwa 60 Minuten. Nach dem Vermischen in der Schmelze und dem Abkühlen kann die Zusammensetzung, bevor sie vermahlen wird, aufbewahrt werden. Das Vermahlen kann nach jeder geeigneten Methode erfolgen. Beispielsweise kann die feste Zusammensetzung zerstoßen und dann vermahlen werden, beispielsweise unter Verwendung einer Strahlmühle oder Düsenmühle, wie sie beschrieben wird in der U.S.-Patentschrift 4 089 472. Eine Klassifizierung kann, sofern sie angewandt wird, in üblicher Weise in einer oder zwei Stufen durchgeführt werden.Preferably, the toner components, which are preferably previously converted into a particulate form, are mechanically mixed together prior to melt mixing. In the case of a polymer having a Tg in the range of about 50 to about 120°C or a Tm in the range of about 65 to about 200°C, a melt mixing temperature in the range of about 90 to about 240°C using a roll mill or an extruder is suitable. Melt mixing times (i.e., the exposure time for melt mixing at elevated temperatures) are in the range of about 1 to about 60 minutes. After melt mixing and cooling, the composition can be stored prior to milling. Milling can be done by any suitable method. For example, the solid composition may be crushed and then ground, for example using a jet mill or jet mill as described in U.S. Patent 4,089,472. Classification, if used, may be carried out in one or two stages in a conventional manner.

Anstatt das Polymer in der Schmelze zu vermischen, kann es in einem Lösungsmittel gelöst werden und die Additive können hierin gelöst und/oder dispergiert werden. Daraufhin kann die erhaltene Lösung oder Dispersion durch Versprühen getrocknet werden, unter Gewinnung von Tonerpulverteilchen.Instead of melt mixing the polymer, it can be dissolved in a solvent and the additives can be dissolved and/or dispersed therein. The resulting solution or dispersion can then be dried by spraying to obtain toner powder particles.

Beschränkte Koaleszenz-Polymersuspensions-Verfahren eignen sich insbesondere zur Herstellung von kleinteiligen gleichförmigen Tonerpulvern, wie beispielsweise Tonerteilchen einer Größe von unter etwa 10 Mikron.Limited coalescing polymer suspension processes are particularly suitable for producing small-particle, uniform toner powders, such as toner particles of a size of less than about 10 microns.

Die Tonerpulver, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, weisen vorzugsweise einen Fusionstemperaturspielraum im Bereich von etwa 275 bis etwa 400ºF auf, obgleich Tonerpulver mit höheren oder niedrigeren Fusionstemperaturen hergestellt und verwendet werden können. Die Tonerpulver zeigen in charakteristischer Weise ausgezeichnete Papier-Adhäsionseigenschaften. In typischer Weise weisen die Tonerpulver einen Papier-Adhäsionsindexwert im Bereich von etwa 30 bis etwa 100 auf, obgleich Tonerpulver mit geringeren derartigen Werten hergestellt und verwendet werden können. Papier-Adhäsionsindexwerte von solchen Tonerpulvern sind in charakteristischer Weise höher als solche von Tonerpulvern, die mit dem gleichen Polymer und gleichen Additiven hergestellt werden, jedoch ein quaternäres Ammoniumsalz, das nicht gemäß der Erfindung ist, enthalten und sind vergleichbar mit einem Tonerpulver, das ausgehend von dem gleichen Polymer und den gleichen Additiven hergestellt wurde, jedoch kein Ladungssteuerungsmittel enthält.The toner powders used in the present invention preferably have a fusion temperature latitude in the range of about 275 to about 400°F, although toner powders having higher or lower fusion temperatures may be prepared and used. The toner powders typically exhibit excellent paper adhesion properties. Typically, the toner powders have a paper adhesion index value in the range of about 30 to about 100, although toner powders having lower such values may be prepared and used. Paper adhesion index values of such toner powders are characteristically higher than those of toner powders made with the same polymer and additives but containing a quaternary ammonium salt not according to the invention and are comparable to a toner powder made from the same polymer and additives but containing no charge control agent.

Um als Toner in elektrostatographischen Entwicklern der Erfindung verwendet werden zu können, können Toner mit den vorbeschriebenen Salzen mit einem Träger vermischt werden. Der Träger, der zur Herstellung von solchen Entwicklerzusammensetzungen verwendet wird, kann aus einer Vielzahl von Materialien ausgewählt werden. Zu solchen Materialien gehören Trägerkernteilchen und Kernteilchen, die mit einer dünnen Schicht aus einem filmbildenden Harz überzogen sind. Die Trägerkernmaterialien können leitfähige, nicht-leitfähige, magnetische oder nicht-magnetische Materialien umfassen. Beispielsweise können Trägerkerne aufweisen oder umfassen Glaskügelchen; Kristalle von anorganischen Salzen, wie zum Beispiel Aluminiumkaliumchlorid; andere Salze, wie zum Beispiel Ammoniumchlorid oder Natriumnitrat; granuliertes Zirkon; granuliertes Silicium; Siliciumdioxid; Teilchen aus harten Harzen, wie zum Beispiel Poly(methylmethacrylat); metallischen Materialien, wie zum Beispiel Eisen, Stahl, Nickel, Carborundum, Kobalt, oxidiertem Eisen oder Mischungen oder Legierungen von den vorerwähnten Materialien. Verwiesen wird beispielsweise auf die U.S.-Patentschriften 3 850 663 und 3 970 571. Besonders geeignet für Magnetbürsten- Entwicklungsverfahren sind Eisenteilchen, wie zum Beispiel Teilchen aus porösem Eisen mit oxidierten Oberflächen, Stahlteilchen sowie andere "harte" oder "weiche" ferromagnetische Materialien, wie zum Beispiel Gamma-Ferrioxide oder Ferrite, wie zum Beispiel Ferrite von Barium, Strontium, Blei, Magnesium oder Aluminium. Verwiesen wird beispielsweise auf die U.S.-Patentschriften 4 042 518; 4 478 925 und 4 546 060.To be used as toners in electrostatographic developers of the invention, toners containing the salts described above can be mixed with a carrier. The carrier used to prepare such developer compositions can be selected from a variety of materials. Such materials include carrier core particles and core particles coated with a thin layer of a film-forming resin. The carrier core materials can comprise conductive, non-conductive, magnetic or non-magnetic materials. For example, carrier cores can comprise or include glass beads; crystals of inorganic salts such as aluminum potassium chloride; other Salts such as ammonium chloride or sodium nitrate; granulated zirconium; granulated silicon; silicon dioxide; particles of hard resins such as poly(methyl methacrylate); metallic materials such as iron, steel, nickel, carborundum, cobalt, oxidized iron or mixtures or alloys of the aforementioned materials. Reference is made, for example, to US Patent Specifications 3,850,663 and 3,970,571. Particularly suitable for magnetic brush development processes are iron particles such as particles of porous iron with oxidized surfaces, steel particles and other "hard" or "soft" ferromagnetic materials such as gamma ferrioxides or ferrites such as ferrites of barium, strontium, lead, magnesium or aluminum. Reference is made, for example, to US Patent Specifications 4,042,518; 4 478 925 and 4 546 060.

Wie oben erwähnt, können die Trägerteilchen mit einer dünnen Schicht aus einem filmbildenden Harz beschichtet sein, und zwar zum Zweck der Errichtung der korrekten triboelektrischen Beziehung und des Ladungsniveaus für den verwendeten Toner. Beispiele für geeignete Harze sind die Polymeren, die in den U.S.-Patentschriften 3 547 822; 3 632 512; 3 795 618 und 3 898 170 sowie in der belgischen Patentschrift 797 132 beschrieben werden. Andere geeignete Harze sind Fluorkohlenstoffe, wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen, Poly(vinylidenfluorid), Mischungen von diesen sowie Copolymere von Vinylidenfluorid und Tetrafluoroethylen. Verwiesen wird beispielsweise auf die U.S.- Patentschriften 4 545 060; 4 478 925; 4 076 857 und 3 970 571. Derartige polymere Fluorkohlenwasserstoffträger-Beschichtungen können einer Anzahl von bekannten Zwecken dienen. Ein solcher Zweck kann darin bestehen, dazu beizutragen, daß der Entwickler die elektrostatischen Kräfteerfordernisse erfüllt, die oben erwähnt wurden, durch Überführung der Trägerteilchen in eine Position in der triboelektrischen Reihe, die verschieden ist von der Position des unbeschichteten Trägerkernmaterials, um den Grad der triboelektrischen Ladung von sowohl den Träger- wie auch den Tonerteilchen einzustellen. Ein anderer Zweck kann darin bestehen, die Reibungscharakteristika der Trägerteilchen zu vermindern, um die Entwickler-Fließeigenschaften zu verbessern. Ein weiterer Zweck kann darin bestehen, die Oberflächenhärte der Trägerteilchen zu vermindern, derart, daß sie weniger leicht bei der Verwendung aufbrechen und weniger leicht Oberflächen abschleifen (zum Beispiel Oberflächen von photoleitfähigen Elementen), womit sie während der Verwendung in Kontakt gelangen. Ein anderer Zweck kann darin liegen, die Tendenz des Tonermaterials oder anderer Entwickleradditive zu vermindern, in unerwünschter Weise permanent an Trägeroberflächen anzuhaften, wenn der Entwickler verwendet wird (oftmals als Schaumbildung (scumming) bezeichnet). Ein weiterer Zweck kann darin bestehen, den elektrischen Widerstand der Trägerteilchen zu verändern.As mentioned above, the carrier particles may be coated with a thin layer of a film-forming resin for the purpose of establishing the correct triboelectric relationship and charge level for the toner used. Examples of suitable resins are the polymers described in U.S. Patent Nos. 3,547,822; 3,632,512; 3,795,618 and 3,898,170 and Belgian Patent No. 797,132. Other suitable resins are fluorocarbons such as polytetrafluoroethylene, poly(vinylidene fluoride), mixtures thereof, and copolymers of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene. Reference is made, for example, to U.S. Patent Nos. 4,545,060; 4,478,925; 4,076,857 and 3,970,571. Such polymeric fluorocarbon carrier coatings may serve a number of known purposes. One such purpose may be to assist the developer in meeting the electrostatic force requirements mentioned above by placing the carrier particles in a position in the triboelectric series other than the position of the uncoated carrier core material to adjust the degree of triboelectric charge of both the carrier and toner particles. Another purpose may be to reduce the frictional characteristics of the carrier particles to improve developer flow properties. Another purpose may be to reduce the surface hardness of the carrier particles so that they are less likely to break up during use and less likely to abrade surfaces (e.g., surfaces of photoconductive elements) with which they come into contact during use. Another purpose may be to reduce the tendency of the toner material or other developer additives to undesirably adhere permanently to carrier surfaces when the developer is used (often referred to as scumming). Another purpose may be to change the electrical resistance of the carrier particles.

Eine typische Entwicklerzusammensetzung mit dem oben beschriebenen Toner und einem Träger weist im allgemeinen etwa 1 bis etwa 20 Gew.-% teilchenförmiger Tonerteilchen auf und von etwa 80 bis etwa 99 Gew.-% Trägerteilchen. Gewöhnlich sind die Trägerteilchen größer als die Tonerteilchen. Übliche Trägerteilchen weisen eine Teilchengröße in der Größenordnung von etwa 20 bis etwa 1200 Mikron, vorzugsweise 30 bis 300 Mikron, auf.A typical developer composition comprising the toner described above and a carrier generally comprises from about 1 to about 20 weight percent particulate toner particles and from about 80 to about 99 weight percent carrier particles. Usually, the carrier particles are larger than the toner particles. Typical carrier particles have a particle size on the order of about 20 to about 1200 microns, preferably 30 to 300 microns.

Alternativ können die Toner der vorliegenden Erfindung in einem Einkomponenten-Entwickler verwendet werden, d.h. ohne Trägerteilchen.Alternatively, the toners of the present invention can be used in a single-component developer, i.e. without carrier particles.

Die Toner- und Entwicklerzusammensetzungen dieser Erfindung können nach einer Vielzahl von Methoden zur Entwicklung von elektrostatischen Ladungsmustern oder latenten Bildern verwendet werden. Derartige entwickelbare Ladungsmuster können durch eine Anzahl von Mitteln hergestellt werden und können beispielsweise angeordnet sein auf einem lichtempfindlichen, photoleitfähigen Element oder einem Element mit einer nicht-lichtempfindlichen dielektrischen Oberfläche, wie beispielsweise einem leitfähigen Blatt, das mit einem Isolator beschichtet ist. Eine geeignete Entwicklungstechnik beruht auf einer Kaskadierung der Entwicklerzusammensetzung über das elektrostatische Ladungsmuster, während eine andere Technik auf dem Aufbringen von Tonerteilchen von einer Magnetbürste beruht. Diese zuletzt genannte Technik schließt die Verwendung eines magnetisch anziehbaren Trägers bei der Herstellung der Entwicklerzusammensetzung ein. Nach der bildweisen Abscheidung der Tonerteilchen kann das Bild fixiert werden, zum Beispiel durch Erhitzen des Toners, um diesen auf das Substrat aufzuschmelzen, das den Toner trägt. Falls erwünscht, kann das nicht aufgeschmolzene Bild auf einen Empfänger übertragen werden, wie beispielsweise ein Papierblatt eines Kopierpapieres, worauf das Bild aufgeschmolzen werden kann unter Herstellung eines permanenten Bildes.The toner and developer compositions of this invention can be used in a variety of ways to develop electrostatic charge patterns or latent images. Such developable charge patterns can be produced by a number of means and can be, for example, disposed on a photosensitive, photoconductive element or an element having a non-photosensitive dielectric surface, such as a conductive sheet coated with an insulator. One suitable development technique relies on cascading the developer composition across the electrostatic charge pattern, while another technique relies on applying toner particles from a magnetic brush. This latter technique involves the use of a magnetically attractable carrier in the preparation of the developer composition. After imagewise deposition of the toner particles, the image can be fixed, for example by heating the toner to fuse it to the substrate carrying the toner. If desired, the unfused image can be transferred to a receiver, such as a sheet of copy paper, to which the image can be fused to produce a permanent image.

Die Erfindung wird ferner durch die folgenden Beispiele veranschaulicht. In diesen Beispielen sind sämtliche Schmelzpunkte und Siedepunkte nicht korrigiert. NMR-(nukleare magnetische Resonanz) Spektren wurden mittels eines NMR-Spektrometers vom Typ Varian Gemini-200 erhalten. Sämtliche Elementaranalysen wurden durch Verbrennung durchgeführt. Sofern nichts anderes angegeben ist, wurden alle Ausgangschemikalien aus dem Handel erhalten.The invention is further illustrated by the following examples. In these examples, all melting points and boiling points are uncorrected. NMR (nuclear magnetic resonance) spectra were obtained using a Varian Gemini-200 NMR spectrometer. All elemental analyses were performed by combustion. Unless otherwise stated, all starting chemicals were obtained commercially.

BeispieleExamples Beispiel 1: Herstellung von N-(Ethoxycarbonylmethyl)pyridiniumbromidExample 1: Preparation of N-(ethoxycarbonylmethyl)pyridinium bromide

Zu einer Lösung von 47,37 g (0,599 Mol) von Pyridin in 300 ml Acetonitril wurden über einen Zeitraum von ungefähr 5 Minuten 100,0 g (0,599 Mol) Ethylbromoacetat gegeben. Die Mischung wurde dann ungefähr 19,3 Stunden lang gerührt. Es kristallisierte eine feste Masse aus, die abgetrennt, mit Ether gewaschen und getrocknet wurde. Die Ausbeute an Produkt betrug 113,3 g (76,86 % der Theorie); Fp. = 133-134ºC.To a solution of 47.37 g (0.599 mol) of pyridine in 300 ml of acetonitrile was added 100.0 g (0.599 mol) of ethyl bromoacetate over a period of about 5 minutes. The mixture was then stirred for about 19.3 hours. A solid mass crystallized, which was separated, washed with ether and dried. The yield of product was 113.3 g (76.86% of theory); mp = 133-134°C.

Anal. ber. für C&sub9;H&sub1;&sub2;BrNO&sub2;: C: 43,92; H: 4,91; N: 5,69;Anal. calcd. for C�9H₁₂BrNO₂: C: 43.92; H: 4.91; N: 5.69;

gefunden: C: 43,87; H: 4,76; N: 5,68.found: C: 43.87; H: 4.76; N: 5.68.

Das NMR-Spektrum stimmte mit der angenommenen Struktur überein.The NMR spectrum was consistent with the assumed structure.

Beispiel 2: Herstellung von N-(Ethoxycarbonylmethyl)pyridiniumtetraphenylboratExample 2: Preparation of N-(ethoxycarbonylmethyl)pyridinium tetraphenylborate

Zu einer Lösung von 24,61 g (0,10 Mol) von N-(Ethoxycarbonylmethyl)pyridiniumbromid in 100 ml Wasser wurde eine Lösung von 34,22 g (0,10 Mol) Natriumtetraphenylborat in 150 ml Wasser zugegeben. Die Mischung wurde mit 1 Liter Wasser verdünnt und dann filtriert. Die feste Masse, die abgetrennt wurde, wurde in Methylenchlorid gelöst, die wäßrige Schicht wurde abgetrennt und die organische Schicht wurde über MgSO&sub4; getrocknet und konzentriert. Durch Umkristallisation aus Ethylacetat wurden 21,9 g Produkt (45,11 % der Theorie) erhalten; Fp. = 150-152ºC.To a solution of 24.61 g (0.10 mol) of N-(ethoxycarbonylmethyl)pyridinium bromide in 100 mL of water was added a solution of 34.22 g (0.10 mol) of sodium tetraphenylborate in 150 mL of water. The mixture was diluted with 1 liter of water and then filtered. The solid mass which separated was dissolved in methylene chloride, the aqueous layer was separated and the organic layer was dried over MgSO4 and concentrated. Recrystallization from ethyl acetate gave 21.9 g of product (45.11% of theory); mp = 150-152°C.

Anal. ber. für C&sub3;&sub3;H&sub3;&sub2;BNO&sub2;: C: 81,65; H: 6,64; B: 2,23; N: 2,89;Anal. calcd. for C₃₃H₃₂BNO₂: C: 81.65; H: 6.64; B: 2.23; N: 2.89;

gefunden: C: 81,33; H: 6,62; B: 2,22; N: 2,83.found: C: 81.33; H: 6.62; W: 2.22; N: 2.83.

Das NMR-Spektrum stimmte mit der angenommenen Struktur überein.The NMR spectrum was consistent with the proposed structure.

Beispiel 3: Tonerpulver-Herstellung (Basis Trockengewicht)Example 3: Toner powder production (dry weight basis)

Ein Styrol/n-Butylacrylatcopolymer wurde erhalten durch begrenzte Koaleszenz-Polymerisation, worauf es mit den additiven Komponenten vermischt wurde, die in der folgenden Tabelle 1 in den angegebenen Mengen angegeben sind. TABELLE I Komponente Mischung Styrolbutylacrylat Ruß Ladungssteuerungsmittel: ohne N-(Ethoxycarbonylmethyl)pyridiniumtetraphenylborat (Zusammensetzung von Beispiel 2) N-Octadecyl-N,N-dimethylbenzylammonium-m-nitrobenzolsulfonat ¹GewichtsteileA styrene/n-butyl acrylate copolymer was obtained by limited coalescence polymerization, after which it was mixed with the additive components shown in the following Table 1 in the amounts indicated. TABLE I Component Mixture Styrene butyl acrylate Carbon black Charge control agent: none N-(ethoxycarbonylmethyl)pyridinium tetraphenylborate (composition of Example 2) N-octadecyl-N,N-dimethylbenzylammonium m-nitrobenzenesulfonate ¹Parts by weight

Der Ruß bestand aus "Regal 300". Jede Mischung wurde mittels Walzen 20 Minuten lang bei 150ºC vermahlen, abgekühlt, zerstossen und klassifiziert, unter Herstellung eines Tonerpulverproduktes mit einer Größe von etwa 12 Mikron und einer Größenverteilung von etwa 2-30 Mikron. Das Ladungssteuerungsmittel, das in der Tabelle I oben als N-Octadecyl-N,N-dimethylbenzylammonium- m-nitrobenzolsulfonat angegeben ist, wurde zu Vergleichszwecken verwendet.The carbon black consisted of "Regal 300". Each blend was roller milled at 150ºC for 20 minutes, cooled, crushed and classified to produce a toner powder product having a size of about 12 microns and a size distribution of about 2-30 microns. The charge control agent identified in Table I above as N-octadecyl-N,N-dimethylbenzylammonium m-nitrobenzenesulfonate was used for comparison purposes.

Beispiel 4: Fusion und AdhäsionsverhaltenExample 4: Fusion and adhesion behavior

Eine jeder der Styrol/n-Butylacrylat-Tonerpulvermischungen A, B und C wurde auf einem Fusions-Brotschneidebrett untersucht, bestehend aus einer Fusionswalze, die mit 100 Mil eines roten Gummis beschichtet worden war und bei konstanter Geschwindigkeit und konstatem Druck im Eingriff stand mit einer Hilfswalze, die mit Polytetrafluoroethylen beschichtet war (im Handel erhältlich als Silverstone von der Firma E.I. duPont de Nemours und Co.). Beide Walzenoberflächen wurden mit der Hand mit einem Trennöl beschichtet (Polydimethylsiloxanöl mit 60 000 Centistoke, erhältlich von der Firma Dow Corning Co.). Die Spaltbreite zwischen den zwei Walzen betrug 0,215-0,240 inch und die Anschmelzwalze wurde mit einer Geschwindigkeit von 12 Inch/Sek. betrieben. Die Anschmelztemperatur lag bei 350ºF.Each of the styrene/n-butyl acrylate toner powder blends A, B and C was tested on a fusion breadboard consisting of a fusion roll coated with 100 mils of red rubber engaged at constant speed and pressure with a backup roll coated with polytetrafluoroethylene (commercially available as Silverstone from EI duPont de Nemours and Co.). Both roll surfaces were hand coated with a release oil (60,000 centistoke polydimethylsiloxane oil available from Dow Corning Co.). The gap width between the two rolls was 0.215-0.240 inch and the fusing roll was operated at a speed of 12 inches/sec. The fusing temperature was 350ºF.

Sechs sich in Längsrichtung erstreckende Streifen von Toner wurden auf die Drahtseite eines Papiers vom Typ Kodak Alkaline DP Paper aufgebracht und die getonten Papiere wurden durch das Anschmelz-Brotschneidebrett geführt. Die Übertragungsdichte der getonten, fusionierten Streifen lag zwischen 1,2 und 1,5.Six longitudinal stripes of toner were applied to the wire side of a Kodak Alkaline DP Paper and the toned papers were passed through the fusing breadboard. The transfer density of the toned, fused stripes was between 1.2 and 1.5.

Der Adhäsionsindex wurde für jeden Streifen ermittelt und die Ergebnisse für einen jeden der verschiedenen Toner sind in Tabelle II unten zusammengestellt. TABELLE II Mischung Ladungssteuerungsmittel mittlerer Adhäsionsindex (AI) des Toners ohne N-(Ethoxycarbonylmethyl)pyridiniumtetraphenylborat (Zusammensetzung von Beispiel 2) N-Octadecyl-N,N-dimethylbenzylammonium-m-nitrobenzolsulfonatThe adhesion index was determined for each strip and the results for each of the different toners are summarized in Table II below. TABLE II Blend Charge Control Agent Average Adhesion Index (AI) of Toner Without N-(Ethoxycarbonylmethyl)pyridinium tetraphenylborate (Composition of Example 2) N-Octadecyl-N,N-dimethylbenzylammonium m-nitrobenzenesulfonate

Die Adhäsions-Indexwerte sind die Mittelwerte aus 8 Messungen und die Standardabweichungen lagen bei weniger als 7 Einheiten im Falle der Messungen. Der Toner mit einem Gehalt an einem quaternären Pyridiniumsalz mit einer Estergruppe gemäß der Erfindung (Mischung B) hatte einen beträchtlich höheren Adhäsionsindex als der Toner mit dem N-Octadecyl-N,N-dimethylbenzylammonium-m-nitrobenzolsulfonat-Ladungssteuerungsmittel, dem zu Vergleichszwecken verwendeten Ladungssteuerungsmittel außerhalb des Bereiches der Erfindung, und hatte einen vergleichbaren Adhäsionsindex zu dem Toner ohne Ladungssteuerungsmittel.The adhesion index values are the averages of 8 measurements and the standard deviations were less than 7 units in the case of the measurements. The toner containing a quaternary pyridinium salt having an ester group according to the invention (Blend B) had a considerably higher adhesion index than the toner containing the N-octadecyl-N,N-dimethylbenzylammonium-m-nitrobenzenesulfonate charge control agent, the charge control agent used for comparative purposes outside the scope of the invention, and had a comparable adhesion index to the toner without the charge control agent.

Diese Erfindung wurde im Detail unter besondere Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, wobei darauf hinzuweisen ist, daß Abänderungen und Modifizierungen innerhalb des Erfindungsgedankens durchgeführt werden können.This invention has been described in detail with particular reference to preferred embodiments, it being understood that variations and modifications may be made within the spirit of the invention.

Claims (11)

1. Trockene, teilchenförmige elektrastatographische Tonerzusammensetzung mit einem Bindemittel und einem Ladungssteuerungsmittel mit einem Ester enthaltenden quaternären Pyridiniumsalz der Struktur: 1. A dry, particulate electrostatographic toner composition comprising a binder and a charge control agent comprising an ester-containing quaternary pyridinium salt of the structure: worin bedeuten: R&sub1; Alkyl oder Aryl, X gleich (CH&sub2;)n, Y Wasserstoff, Alkyl, Alkoxy oder Halogen, Z ein Anion und n eine ganze Zahl von 1 bis 6.wherein R₁ is alkyl or aryl, X is (CH₂)n, Y is hydrogen, alkyl, alkoxy or halogen, Z is an anion and n is an integer from 1 to 6. 2. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, in der das Salz N-(Ethoxycarbonylmethyl)pyridiniumtetraphenylborat ist.2. The toner composition of claim 1, wherein the salt is N-(ethoxycarbonylmethyl)pyridinium tetraphenylborate. 3. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, in der das Salz N-(Methoxycarbonylethyl)pyridinium-m-nitrobenzolsulfonat ist.3. The toner composition of claim 1, wherein the salt is N-(methoxycarbonylethyl)pyridinium m-nitrobenzenesulfonate . 4. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, in der das Salz N-(Phenoxycarbonylmethyl)pyridinium-m-nitrobenzolsulfonat ist.4. The toner composition of claim 1, wherein the salt is N-(phenoxycarbonylmethyl)pyridinium m-nitrobenzenesulfonate . 5. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, in der das Salz N-(Ethoxycarbonylmethyl)-4-methylpyridinium-m-nitrobenzolsulfonat ist.5. The toner composition of claim 1, wherein the salt is N-(ethoxycarbonylmethyl)-4-methylpyridinium m-nitrobenzenesulfonate. 6. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, in der das Salz N-(2-Naphthoxycarbonylmethyl)pyridiniumtetraphenylborat ist.6. The toner composition of claim 1, wherein the salt is N-(2-naphthoxycarbonylmethyl)pyridinium tetraphenylborate . 7. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, in der das Salz N-(Phenoxycarbonylmethyl)-3-chloro-pyridiniumtetraphenylborat ist.7. The toner composition of claim 1, wherein the salt is N-(phenoxycarbonylmethyl)-3-chloropyridinium tetraphenylborate. 8. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, in der das Salz N-(Ethoxycarbonylmethyl)pyridinium-m-nitrobenzolsulfat ist.8. The toner composition of claim 1, wherein the salt is N-(ethoxycarbonylmethyl)pyridinium m-nitrobenzenesulfate . 9. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, in der das Salz N-(Ethoxycarbonylmethyl)pyridiniumbromid ist.9. The toner composition of claim 1, wherein the salt is N-(ethoxycarbonylmethyl)pyridinium bromide. 10. Elektrostatographischer Entwickler mit:10. Electrostatographic developer with: a. der teilchenförmigen Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, unda. the particulate toner composition according to claim 1, and b. Trägerteilchen.b. carrier particles. 11. Entwickler nach Anspruch 10, in dem die Trägerteilchen ein Kernmaterial aufweisen, das mit einem Fluorokohlenwasserstoff beschichtet ist.11. A developer according to claim 10, wherein the carrier particles comprise a core material coated with a fluorocarbon.
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