DE69118963T2

DE69118963T2 - Toner- und Entwicklerzusammensetzungen mit ladungssteuernden Mitteln

Info

Publication number: DE69118963T2
Application number: DE69118963T
Authority: DE
Inventors: Edward J Gutman; John L Haack; John R Laing; Joseph R Weber
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-28
Publication date: 1996-09-12
Anticipated expiration: 2011-05-29
Also published as: JPH04232966A; DE69118963D1; ES2087175T3; CA2041910A1; EP0460510A1; JP3072144B2; CA2041910C; EP0460510B1; US5045423A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Entwickler- und Tonerzusammensetzungen, die ein ladungssteuerndes Mittel enthalten, welches eine positive Ladung den Tonerharzteilehen verleiht oder dabei unterstützend wirkt und das Toner mit schnellen Mischcharakteristika ermöglicht. Nach der Erfindung werden Tonerzusammensetzungen bereitgestellt, die Harzteilchen, Pigment- oder Farbstoffteilchen umfassen sowie Bis- oder Di-(distearyldimethylamnionium)sulfat [(DD'A)&sub2;SO&sub4;], worin D Distearyl und D' Dimethyl als ladungssteuerndes Mittel darstellt, wobei dieses Mittel zum Beispiel Toner ermöglicht mit einer schnellen Beimischung von weniger als 15 Sekunden in einigen Ausfuhrungsformen, eine verlängerte Entwicklerhaltbarkeit, stabile elektrische Eigenschaften, eine hohe Bilddruckqualität mit im wesentlichen keinen Hintergrundablagerungen sowie eine Kompatibilität mit Schmelzwalzen, einschließlich Viton- Schmelzwalzen. Bezüglich der Mischung besitzen die Toner nach der Erfindung in einer Ausführungsform ausgezeichnete Mischzeiten von weniger als 15 Sekunden, wie dies mittels Ladungsspektrograph ermittelt wurde. Die oben erwähnten Tonerzusammensetzungen enthalten normalerweise Pigment- oder Farbstoffteilchen, die beispielsweise aus Ruß, Magnetite oder Gemische davon, cyanfarbene, magentafarbene, gelbe, blaue, grüne, rote oder braune Komponenten oder Gemische davon bestehen, die für die Entwicklung und Erzeugung von schwarzen und/oder farbigen Bildem zur Verfügung stehen. Die Tonerzusammensetzungen nach der Erfindung besitzen ausgezeichnete Mischcharakteristika, wie hier gezeigt wird, und behalten ihre triboelektrischen Ladungseigenschaften für eine größere Zahl von Bildherstellungskreisläufen. Die Toner- und Entwicklerzusammensetzungen nach der Erfindung können für die elektrophotographische, insbesondere xerographische Bildherstellungs- und Druckverfahren einschließlich der Farbverfahren ausgewählt werden.
Die Entwicklerzusammensetzungen mit ladungssteuernden Mitteln, die eine positive Ladung dem Tonerharz verleihen, sind gut bekannt. So ist beispielsweise in dem US- Patent 3,893,939 die Verwendung von quaternären Ammoniumsalzen als ladungssteuernde Mittel für elektrostatische Tonerzusammensetzungen beschrieben. In diesem Patent werden quaternäre Ammoniumverbindungen mit vier R-Substituenten an dem Stickstoffatom offenbart, wobei diese Substituenten eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit sieben oder weniger, vorzugsweise drei bis sieben Kohlenstoffatomen einschließhch geradkettigen und verzweigten, aliphatischen Kohlenwasserstoffatomen, darstellen, und worin X eine anionische Funktion darstellt, die gemäß diesem Patent mehrere konventionelle, anionische Komponenten umfaßt, wie Halogenide, Phosphate, Acetate, Nitrate, Benzoate, Methylsulfate, Perchlorid, Tetrafluorborat und Benzolsulfonat. Das US-Patent 4,221,856 ottenbart elektrophotographische Toner, die harzkompatible, quaternäre Ammoniumverbindungen enthalten, bei denen wenigstens zwei R Radikale Kohlenwasserstoffe mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen darstellen und jedes R ein Wasserstoff- oder Kohlenwasserstoffradikal mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen ist, und wobei A ein Anion ist, zum Beispiel ein Sulfat, Sultonat, Nitrat, Borat, Chlorat und die Halogene, wie Iodid, Chlorid und Bromid, wobei hier auf die Zusammenfassung der Offenbarung und auf die Spalte 3 verwiesen wird. Eine ähnliche Lehre ist in dem US-Patent 4,312,933 enthalten, welches eine Abtrennung des US-Patentes 4,291,111 ist. Ähnliche Lehren liegen indem US-Patent 4,291,112 vor, wobei A ein Anion ist, einschließlich zum Beispiel Sulfat, Sulfonat, Nitrat, Borat, Chlorat und die Halogene. In dem US-Patent 2,986,521 sind ferner Umkehrentwicklerzusammensetzungen beschrieben, die Tonerharzteilchen aufweisen, welche mit fein aufgeteiltem, kolloidalem Silikamaterial beschichtet sind. Gemäß der Offenbarung von diesem Patent wird die Entwicklung von elektrostatischen, latenten Bildem auf negativ geladenen Oberflächen durch die Anwendung einer Entwicklerzusammensetzung durchgeführt, die eine positiv geladene, triboelektrische Beziehung bezüglich des kolloidalen Silikamaterials aufweist.
In dem US-Patent 4,338,390, dessen Offenbarung hiermit insgesamt durch Bezug darauf eingeführt ist, sind Entwicklerzusammensetzungen beschrieben, die als ladungssteuernde Mittel organische Sulfate und Sulfonate enthalten, wobei diese Mittel eine positive Ladung der Tonerzusammensetzung verleihen. Ferner wird die Offenbarung in dem US-Patent 4,298,672 hiermit insgesamt durch Bezugnahme eingeführt, wobei dort positiv geladene Tonerzusammensetzungen mit Harzteilchen und Pigmentteilchen beschrieben sind sowie als ladungssteuernde Mittel Alkylpyridinium-Verbindungen. Ferner umfassen andere Dokumente, welche positiv geladene Tonerzusammensetzungen mit ladungssteuernden Mitteln offenbaren, die US-Patente 3,944,493; 4,007,293; 4,079,014 sowie 4,394,430.
Eine Patentfähigkeitsrecherche in einer verwandten, ebenfalls anhängigen Anmeldung führt den folgenden Stand der Technik auf, wobei es sich in allen Fällen um US-Patente handelt: 4,812,381 bezieht sich auf Toner und Entwickler mit quaternären Ammoniumsalzen mit den Formeln, die in Spalte 3 dargestellt sind. Für deren Herstellung sei auf Spalte 4 verwiesen, wobei auch die Arbeitsbeispiele, die Spalten 7 und 8, zu beachten sind, worin spezifische Ladungsmittel, wie Octadecylammoniumtrifluormethansulfonat, dargestellt sind. 4,675,118 offenbart bestimmte quaternäre Salze als Weichspüler, siehe die Zusammenfassung der Offenbarung und beachte beispielsweise Säule 1, worin X aufgeführt ist und OSO&sub3;CH&sub3; und Halogenid umfaßt. 4,752,550, deren Offenbarung hier durch Bezug vollständig eingeführt ist, bezieht sich auf Toner und Entwickler mit innerer Salzladung, siehe zum Beispiel die Spalte 4. Die Neuanmeldung 32,883 (Neuanmeldung des US-Patentes 4,338,390), deren Offenbarungen hier insgesamt durch Bezug eingeführt sind, offenbart Toner mit organischen Sulfonat- und organischen Sulfat-Ladungssteuerungsmitteln, siehe zum Beispiel die Spalten 3, 4 und 5 bis 10.4,058,585 offenbart ein Verfahren für die Extraktion von Metallen mit organischen Lösungsmittellösungen von Salzen von ionischen Wasserstoffaustauschermitteln sowie quaternäre Ammoniumverbindungen einschließlich Bisulfate. Verfahren für die Herstellung von quaternären Ammoniumsalzen durch ein Ionenaustauscherverfahren oder ein Ionenpaar-Extraktionsverfahren mit löslichen, quaternären Verbindungen sind bekannt, wobei hier beispielsweise verwiesen wird auf Phase Transfer Catalysis, Principles and Techniques, Academic Press, N.Y., 1978, insbesondere Seite 76, C.M. Starks und C. Liolla, wobei die Offenbarung von diesem Textbuch hier durch Bezug vollkommen eingeführt ist, und auf "Preparative Ion Pair Extraction", Apotekarsocieteten/Hassle, Lakemidel, Seiten 139 bis 148, Schweden, 1974, wobei hier die Herstellung von bestimmten Bisulfaten mit wasserlöslichen Ammoniumsalz-Reaktanten sowie ein Zwei-Phasenverfahren, wobei das Produkt in der Wasserphase vorliegt, beschrieben sind.
Ferner sind Tonerzusammensetzungen mit negativen ladungssteuernden Mitteln bekannt, wobei hier beispielsweise verwiesen wird auf die US-Patente 4,411,974 und 4,206,064, deren Offenbarungen hiermit durch Bezug insgesamt eingeführt sind. Das '974 Patent offenbart negativ geladene Tonerzusammensetzungen, die Harzteilchen Pigmentteilchen sowie als ladungssteuerndes Mittel ortho-Halogenphenylcarbonsäuren umfassen. In ähnlicher Weise sind in dem '064 Patent Tonerzusammensetzungen mit Chrom-, Kobalt- und Nickel-Komplexen der Salicylsäure als negative ladungssteuernde Mittel offenbart.
In dem US-Patent 4,404,271 ist ein Komplexsystem für die Entwicklung von elektrostatischen Bildem mit einem Toner dargestellt, der einen Metallkomplex enthält, welcher durch die Formel in der Spalte 2 zum Beispiel dargestellt ist, und worin ME Chrom, Kobalt oder Eisen sein kann. Andere Patente, welche verschiedene Metalle mit Azofarbstoffstrukturen offenbaren, wobei das Metall Chrom oder Kobalt ist, umfassen 2,891,939; 2,871,233; 2,891;938 2,933,489; 4,053,462 und 4,314,937. Auch in dem US-Patent 4,433,040, dessen Offenbarung hier durch Bezug vollkommen eingeführt ist, sind Tonerzusammensetzungen mit Chrom- und Kobaltkomplexen von Azofarbstoffen als negative ladungssteuernde Mittel dargestellt.
Ein anderer Stand der Technik umfaßt die japanische Veröffentlichung Nr.54-145542, die einen negativ ladbaren Toner zeigt, der aus einem Harz, einem Farbstoff und aus dem Ladungssteuerungsmittel aliphatischer Pyridoxinsäureester besteht; die ostdeutsche Patentyeröffentlichung 218697, die sich auf flüssige Entwickler mit Ladungssteuerungsmitteln mit den strukturellen Einheiten der Formeln (I), (II) und (III) bezieht, die olefinisch polymerisierbare Bindungen enthalten; das US-Patent 3,850,642 bezüglich mehrschichtigen, sensitiven Elementen mit ionisierbaren Salzen, Säuren, Estern und oberflächenwirksamen Substanzen als Ladungssteuerungsmittel; 2,970,802, die eine Zusammensetzung für die Steuerung der Hypercholestermie zeigt, wobei diese Zusammensetzung aus einer nicht-toxischen Gelatine besteht, die Aluminiumnicotinat enthält; und 3,072,659, die ein Verfahren für die Werstellung von Aluminiumsalzen der Nikotinsäure offenbart.
In der anhängigen Parallelanmeldung US Seriennummer 396,509, deren Offenbarung hier durch Bezug insgesamt eingeführt ist, sind Tonerzusammensetzungen dargestellt, die ein Harz, Pigment oder Farbstoff und Tetraalkylammoniumsalze umfassen, worin beispielsweise Alkyl 1 bis 30 Kohlenstoffatome enthält, sowie Ammoniumbisulfat-Ladungssteuerungsmittel, die Distearyldimethylammoniumbisulfat, Tetramethylammoniumbisulfat, Tetraethylammoniumbisulfat, Tetrabutylammoniumbisulfat und vorzugsweise Dimethyldialkylammoniumbisulfat-Verbindungen, wo die Dialkylradikale 10 bis 30 Kohlenstoffatome enthalten, wobei Dialkylradikale mit 14 bis 22 Kohlenstoffatome mehr bevorzugt sind. Die oben erwähnten Ladungsmittel können in den Toner eingelagert werden oder können auf der Toneroberfläche vorliegen. Die Vorteile der schnellen Mischung und der geeigneten triboelektrischen Charakteristika werden mit vielen der Toner der oben erwähnten Parallelanmeldung gemäß deren Offenbarung erzielt.
Bevorzugte, quaternäre Ammoniumbisulfate, die in der oben erwähnten Parallelanmeldung offenbart sind, besitzen die Formel R'&sub2;R"&sub2;N&spplus;X&supmin;(R&sub4;N)&spplus;X&supmin;, worin R' umfäßt Aryl, substituiertes Aryl, Dialkylaryl, Alkyl, vorzugsweise mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Hexyl, Heptyl und vorzugsweise Dimethyldialkylammoniumbisulfat-Verbindungen, wobei die Dialkylradikale 10 bis 30 Kohlenstoffatome haben, wobei Dialkylradikale mit 14 bis 22 Kohlenstoffatomen bevorzugt sind, R" Aryl, substituiertes Aryl, wie Alkylaryl, Alkyl, vorzugsweise 1 bis 18 Kohlenstoffatome enthaltend, darstellt und X&supmin; ein Bisulfat (HSO&supmin;&sub4;)-Anion ist.
Obwohl viele ladungssteuernde Mittel bekannt sind, besteht ein fortwährendes Bedürfnis für Toner mit Zusätzen, die viele der hier dargestellten Vorteile aufweisen. Ferner besteht ein Bedürfnis für positive ladungssteuernde Mittel, die für die Einlagerung in schwarze und/oder farbige Tonerzusammensetzungen nützlich sind Ferner besteht ein Bedürfnis für farbige Tonerzusammensetzungen, die ein neues ladungssteuerndes Mittel aufweisen. Es besteht ferner ein Bedürflus für Tonerzusammensetzungen mit einem ladungssteuernden Mittel, wobei die Toner akzeptable, im wesentlichen stabile, triboelektrische Ladungscharakteristika sowie ausgezeichnete Mischungseigenschaften besitzen. Femer besteht ein fortwährendes Bedürfnis für positiv geladene Toner- und Entwicklerzusammensetzungen. Es gibt ferner ein Bedürfnis für Toner mit einem ladungssteuernden Mittel, welches einfach und permanent in Tonerharzteilchen dispergiert werden kann. Es gibt ein Bedürfnis für positiv geladene, schwarze und farbige Tonerzusammensetzungen, die für die Einlagerung in verschiedene Bildherstellungsverfahren nützlich sind, einschließlich der Farbxerographie, wie dies in dem US-Patent 4,078,929 dargestellt ist, dessen Offenbarung hier durch Bezug insgesamt eingeführt ist, sowie in Laserdruckern. Zusätzlich gibt es ein Bedürfnis für Tonerzusammensetzungen, die in Bildherstellungsgeräten nützlich sind, welche dort eingelagerte, geschichtete, photoreaktive Bildherstellungselemente sind, wie die Elemente, die in dem US-Patent 4,265,990 dargestellt sind, wobei die Offenbarung dieses Patentes hier durch Bezug insgesamt eingeführt ist. Es gibt ferner ein Bedürfnis für Tonerzusammensetzungen, die ein gewünschtes triboelektrisches Ladungsniveau besitzen, zum Beispiel von 10 bis 40 Microcoulomb pro Gramm und insbesondere von 10 bis 20 Microcoulomb pro Gramm, sowie Mischungsladungsraten von 5 bis 60 Sekunden aufweisen, vorzugsweise von weniger als 15 Sekunden, wie dies mittels Ladungsspektrograph bestimmt werden kann, vorzugsweise zum Beispiel bei niedrigen Konzentrationen, das heißt zum Beispiel weniger als 1 % und vorzugsweise weniger als 0,5 % des ladungssteuernden Mittels, das nach der Erfindung verwendet wird. Es wird angenommen, daß das Sulfatanion des nach der Erfindung zu verwendenden Ladungsmittels an den wünschenswerten Tonermischcharakteristika, die hier erwähnt sind, teilnimmt, und daß der kationische Abschnitt die minimale Tonerfixiertemperatur beeinflußt. Es wird ferner angenommen, daß die triboelektrische Ladung des Toners offensichtlich mehr von dem kationischen Abschnitt abhängt. Es wird ferner angenommen, daß der Kation- und Anionabschnitt zusammen die Fähigkeit anbieten, die triboelektrische Tonerladung und Mischung unabhängig einzustellen oder zu modifizieren und zwar durch beispielsweise Einstellung des gewählten Betrages. In Mischungen mit anderen Ladungsmitteln, wie Distearyldimethylammoniumbisulfat, kann deren Verhältnis die triboelektrische Tonerladung und Mischungscharakteristika unabhängig voneinander beeinflussen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, Toner- und Entwicklerzusammensetzungen mit einem neuen ladungssteuernden Mittel bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe der Effindung besteht darin, positiv geladene Tonerzusammensetzungen bereitzustellen, die für die Entwicklung von elektrostatischen latenten Bildern einschließlich Farbbildern nützlich sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, positiv geladene Tonerzusammensetzungen bereitzustellen, die unempfindlich gegenüber der Luftfeuchtigkeit sind, zum Beispiel bei 20 bis 80 % relativer Luftfeuchtigkeit bei Temperaturen von 15,6 bis 26,7ºC (60 bis 80ºF), wie dies in einer Testkammer für die relative Luftfeuchtigkeit bestimmt werden kann, und mit wünschenswerten Mischeigenschaften von 5 Sekunden bis 60 Sekunden gemäß der Bestimmung durch einen Ladungsspektrographen, wobei beispielsweise weniger als 15 Sekunden bevorzugt sind und insbesondere 1 bis 14 Sekunden, sowie mit akzeptablen triboelektrischen Ladungscharakteristika von 10 bis 40 Microcoloumb pro Gramm.
Zusätzlich besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, positiv geladene, magnetische Tonerzusammensetzungen anzugeben sowie positiv geladene, gefärbte Tonerzusammensetzungen, die darin oder daran Bis-(distearyldimethylammonium)sulfat als Ladungsmittel enthalten.
Noch eine weitere Aufgabe nach der Erfindung besteht darin, Toner- und Entwicklerzusammensetzungen mit Di- oder Bis-(distearyldimethylammonium)sulfat anzugeben, wobei die Zusammensetzungen nützlich bei einer Reihe von elektrostatischen Bildherstellungs- und Druckverfahren sind, einschließlich der Farbxerographie, und wobei die Mischladungszeiten weniger als 60 Sekunden betragen.
Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung von Toner- und Entwicklerzusammensetzungen mit einem ladungssteuernden Mittel, welches sich bei hohen Temperaturen, beispielsweise bei 100 bis 150ºC, nicht zersetzt.
Eine weitere Aufgabe nach der Erfindung liegt in der Erzeugung von Tonern, welche die Entwicklung von Bildern in elektrophotographischen Bildherstellungsgeräten ermöglichen, wobei die Bilder im wesentlichen keine Hintergrundablagerungen aufweisen und im wesentlichen schmutzgeprüft oder schmutzresistent sind und somit über eine ausgezeichnete Auflösung verfügen. Solche Tonerzusammensetzungen können für elektrophotographische Hochgeschwindigkeitsgeräte ausgewählt werden, die mehr als 70 Kopien pro Minute herstellen können.
Die obigen Aufgaben werden durch die Bereitstellung einer positiv geladenen Tonerzusammensetzung gelöst, die Harzteilchen, Pigment- oder Farbstoffteilchen und Bis(distearyldimethylammonium)sulfat als adungssteuerndes Mittels umfaßt, sowie durch eine Entwicklerzusammensetzung, die Tonerteilchen mit dieser Tonerzusammensetzung und Trägerteilchen umfaßt.
Das oben erwähnte Ladungsmittel kann in den Toner eingelagert werden oder kann auf der Toneroberfläche vorliegen. Die Vorteile der schnellen Mischung und der geeigneten triboelektrischen Charakteristika werden mit vielen der erfindungsgemäßen Toner erzielt.
Bezüglich der ladungssteuernden Miffelyerbindung, die nach der Erfindung verwendet wird, wird angenommen, daß sie verfügbar ist, wobei sie jedoch auch durch eine Vielzahl von Verfahren hergestellt werden kann, zum Beispiel durch die Hydrolyseidisproportionierung von Distearyldimethylammoniumbisulfat. Alternativ kann das Ladungsmittel, Bis- oder Di-(distearyldimethylammonium) Sulfat (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4;, däs nach der Erfindung verwendet wird, hergestellt werden durch den Ionenaustausch von 50 Gewichts/Volumenprozent Distearyldimethylammoniumbromid, Distearyldimethylammoniumchlorid, Distearyldimethylammoniummethylsulfat oder anderen Salzen des Distearyldimethylammonium-Kations und eines monovalenten Anions in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, indem das Bis(distearyldimethylammonium)sulfat löslich ist, wie Methylethylketon, oder mit anderen mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln, in denen das (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4;&supmin; bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes von Wasser oder des Lösungsmittels löslich ist, zumindest aber löslich bei beispielsweise spezifischen 46ºC bei einem 1,5 bis 10- fachen molaren Überschuß von Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsulfat, basierend auf den DD'A-Kationen, und bei einem 10-fachen Überschuß von Wasser, basierend auf dem Lösungsmittelvolumen, wobei ein sehr schnelles Rühren bei 46ºC bis 60ºC für eine halbe Stunde erfolgt, gefolgt von der Trennung der Wasser- und Lösungsmittelphasen, die noch warm sind (zumindest 46ºC) und durch die Gewinnung des Produktes (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4;&supmin; aus der Lösungsmittelphase durch die Evaporation des Lösungsmitteis. (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4;&supmin; kann auch hergestellt werden durch die Neutralisierung von Distearyldimethylammoniumhydroxid mit einer äquimolaren Menge von Distearyldimethylammoniumbisulfat sowie durch andere bekannte Verfahren. (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4;&supmin; kann ferner hergestellt werden durch die Hydrolyse/Disproportionierung von 50 Gew.%/Volumen Distearyldimethylammoniumbisulfat (DDABS) in einem mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel, wie Isopropanol, Aceton, Tetrahydrofuran und Gemische von solchen Lösungsmitteln, bei etwa 46ºC durch Niederschlag des (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4;&supmin; Mittels durch das Abschrecken der Lösungsmittellösung von DDABS in einem 10-fachen Überschuß von kaltem (20ºC) Wasser, welches schnell gerührt wird.
Die Tonerzusammensetzungen nach der Erfindung können durch eine Vielzahl von bekannten Verfahren hergestellt werden, wie Mischen und Erbitzen von Harzteilchen, wie Styrol-Butadien-Copolymere, Pigmentpartikel, wie Magnetite, Ruß oder deren Gemische, und einer effektiven Menge von Ladungsmittel, zum Beispiel vorzugsweise von 0,1% bis 5% des oben erwähnten ladungssteuernden Mittels, in einer Tonerextrusionsvorrichtung, wie ZSK53, verfügbar von Werner Pfleiderer, und Entfernung der gebildeten Tonerzusammensetzung aus dieser Vorrichtung. Nach dem Abkühlungsvorgang kann die Tonerzusammensetzung einem bekannten Mahlverfahren unterworfen werden, beispielsweise unter Verwendung eines Sturtevant-Micronizer, für den Zweck der Erzielung von Tonerteilchen mit einem mittleren Volumendurchmesser von weniger als 25 Mikron, vorzugsweise von 8 bis 12 Mikron, wobei die Durchmesser mit einem Coulter Counter bestimmt werden. Danach können die Tonerzusammensetzungen beispielsweise unter Verwendung eines Donaldson Model B Klassierers sortiert werden, um Feinstpartikel zu entfernen, d.h. Tonerteilchen, die einen mittleren Volumendurchmesser von weniger als 4 Mikron aufweisen. Andere Verfähren, einschließlich des Banbury-Schmelzmischen, können für die Herstellung des Toners nach der Erfindung ausgewählt werden. Für die bekannte Banbury-Gummimühle beträgt die Heiztemperatur vorzugsweise etwa 85ºC und für die Extrusion beträgt die Tonerschmelztemperatur etwa 215ºC.
Beispiele für geeignete Tonerharze, die für die Toner- und Entwicklerzusammensetzungen nach der Erfindung ausgewählt sind, umfassen Polyamide, Polyolefine, Epoxies, Styrolacrylate, Styrolmethacrylate, Styrol-Butadiene, wie Pliolites, verfügbar von Goodyear Chemical Company, Polyurethane, Vinylharze, einschließlich Homopolymere oder Copolymere von zwei oder mehr Vinylmonomeren, und polymere Veresterungsprodukte einer Dicarbonsäure und eines Diols, umfassend ein Diphenol. Vinylmonomere umfassen Styrol, p-Chlorstyrol, ungesättigte Mono-Olefine, wie Ethylen, Propylen, Butylen und Isobutylen; gesättigte Mono-Olefine, wie Vinylacetat, Vinylpropionat und Vinylbutyrat; Vinylester, wie Ester von Monocarbonsäuren, einschließlich Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Butylacrylat, Isobutylacrylat, Dodecylacrylat, n- Octylacrylat, Phenylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat und Butylmethacrylat; Acrylnitril, Methacrylnitril, Acrylamid; deren Gemische, wobei auf die hier erwähnten US-Patente bezogen wird, deren Offenbarungen durch Bezug insgesamt hier eingeführt worden sind.
Als Tonerharz sind die Veresterungsprodukte einer Dicarbonsäure und eines Diols, umfassend ein Diphenol, ausgewählt. Diese Harze sind in dem US-Patent 3,590,000 dargestellt, wobei die Offenbarung dieses Patentes hier durch Bezug ganz eingeführt ist. Andere Tonerharze umfassen Styrol/Methacrylat-Copolymere (58/42) und Styrol/Butadien-Copolymere (89/11; 91/9); Pliolite; emulsionspolymerisierte Styrol-Butadiene, wobei auf US-Patent 4,469,770 Bezug genommen wird, dessen Offenbarung hiermit insgesamt eingeführt ist; suspensionspolymerisierte Styrot-Butadiene, wobei hier Bezug genommen wird auf das US-Patent 4,558,108, dessen Offenbarung hiermit insgesamt eingeführt ist; Polyesterharze, die durch die Reaktion von Bisphenol A und Propylenoxid erzielt werden, gefolgt durch die Reaktion des erzielten Produktes mit Fumarsäure, und verzweigte Polyesterharze, erzielt aus der Reaktion von Dimethylterephthalat, 1,3-Butandiol, 1,2-Propandiol und Pentaerythritol, Styrolacrylate, und Gemische davon. Auch können Wachse mit einem Molekulargewicht von 1.000 bis 6.000, wie Polyethylen, Polypropylen, und Paraffinwachse in oder an den Tonerzusammensetzungen als Schmelzwalzenfreisetzungsmittel verwendet werden.
Die Harzteilchen liegen in einer ausreichenden, aber effektiven Menge vor, beispielsweise von 70 bis 90 Gew.%. Wenn somit 1 Gew.% des ladungssteuernden Mittels und 10 Gew.% eines Pigmentes oder Farbstoffes, wie Ruß, vorliegen, werden 89 Gew.% Harz ausgewählt. Ferner kann das ladungssteuernde Mittel nach der Erfindung auf dem Pigmentpartikel aufgetragen werden. Wenn es als ein Überzug verwendet wird, liegt das ladungssteuernde Mittel, das nach der Erfindung verwendet wird, in einer Menge von 0,1 Gew.% bis 5 Gew.% vor, insbesondere von 0,3 Gew.% bis 1 Gew.%.
Viele gutbekannte, geeignete Pigmente oder Farbstoffe können als Farbstoff für die Tonerteilchen ausgewählt werden, beispielsweise Ruß, Nigrosinfarbstoff, Anilinblau, Magnetit oder Gemische davon. Das Pigment, welches vorzugsweise Ruß ist, sollte in einer ausreichenden Menge vorhanden sein, um eine stark angefärbte Tonerzusammensetzung zu erzielen. Die Pigmentteilchen liegen im allgemeinen in Mengen von 1 Gew.% bis 20 Gew.% vor, vorzugsweise von 2 bis 10 Gew.% auf Basis des Gesamtgewichtes der Tonerzusammensetzung, wobei jedoch auch geringere oder höhere Mengen an Pigmentteilchen ausgewählt werden können.
Wenn die Pigmentteilchen aus Magnetit bestehen, wodurch Einkomponententoner in einigen Fällen möglich werden, stellen diese Magnetite eine Mischung von Eisenoxiden dar (FeO Fe&sub2;O&sub3;), einschließlich des kommerziell verfügbaren Mapico Black, wobei diese inder Tonerzusammensetzung in einer Menge von 10 Gew.% bis 70 Gew.% vorliegen, vorzugsweise in einer Menge von 10 Gew.% bis 50 Gew.%. Mischungen von Ruß und Magnetit mit 1 bis 15 Gew.% Ruß, vorzugsweise mit 2 bis 6 Gew.% Ruß, und Magnetit, wie Mapico Black, in einer Menge von beispielsweise 5 bis 60 vorzugsweise von 10 bis 50 Gew.%, können ausgewählt werden.
Mit den Tonerzusammensetzungen nach der Erfindung können auch externe Partikel gemischt werden, einschließlich Vlieshilfsmittel, wobei diese Mittel im allgemeinen auf der Oberfläche vorliegen. Beispiele für solche Mittel umfassen kolloidale Silikamaterialien, wie Aerosil, Metallsalze und Metallsalze von Fettsäuren, einschließlich Zinkstearat, Aluminiumoxide, Ceriumoxide und deren Gemische, wobei diese Mittel im allgemeinen in einer Menge von 0,1 Gew.% bis 5 Gew.% vorliegen, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 Gew.% bis 1 Gew.%. Verschiedene der oben erwähnten Mittel sind in den US-Patenten 3,590,000 und 3,800,588 därgestellt, wobei die Offenbarungen dieser Patente hiermit durch Bezug vollständig eingeführt sind.
Unter weiterem Bezug auf die Erfindung können die kolloidälen Silikamaterialien, wie Aerosil, mit den ladungssteuernden Mitteln nach der Erfindung oberflächenbehandelt sein, und zwar in einer Menge von 1 bis 30 Gew.% und vorzugsweise mit 10 Gew.%, wobei sich anschließend deren Zugabe zu dem Toner in einer Menge von 0,1 bis 10 und vorzugsweise von 0,1 bis 1 Gew.% anschließt.
Ferner können in die Tonerzusammensetzungen nach der Erfindung niedermolekulare Wachse vorliegen, wie Polypropylene und Polyethylene, die kommerziell verfügbar sind von Allied Chemical und Petrolite Corporation, Epolene N-15, kommerziell verfügbar von Eastman Chemical Products, Inc., Viscol 550-P, ein durchschnittlich niedermolekulares Polypropylen, das von Sanyo Kasei K.K. verfügbar ist, und ähnliche Materialien. Die kommerziell verfügbaren, ausgewählten Polyethylene haben ein Molekulargewicht von 1.000 bis 1.500, während von den kommerziell verfügbaren, für die Tonerzusammensetzungen nach der Erfindung verwendete Polypropylenen angenommen wird, daß sie ein Molekulargewicht von 4.000 bis 5.000 aufweisen. Viele der Polyethylene und der Polypropylen-Zusammensetzungen, die nach der Erfindung nützlich sind, sind in dem britischen Patent 1,442,835 dargestellt, wobei dessen Offenbarung hiermit durch Referenz vollkommen eingeführt ist.
Die niedermolekularen Wachsmaterialien liegen in der Tonerzusammensetzung nach der Erfindung in verschiedenen Mengen vor, wobei jedoch im allgemeinen diese Wachse in der Tonerzusammensetzung in einer Menge von 1 Gew.% bis 15 Gew.% vorliegen, vorzugsweise in einer Menge von 2 Gew.% bis 10 Gew.%.
Innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung liegen Farbtoner und Entwicklerzusammensetzungen, die Tonerharzteilchen, Trägerteilchen, däs hier dargestellte ladungssteuernde Mittel umfassen sowie als Pigmente oder färbende Substanzen rote, blaue, grüne, braune, magentafarbene, cyanfarbene und/oder gelbe Teilchen sowie Mischungen davon. Bezüglich der Erzeugung von Farbbildern unter Verwendung einer Entwicklerzusammensetzung mit den ladungssteuernden Mitteln, die nach der Erfindung verwendet werden, umfassen erläuternde Beispiele von Magentamaterialien, die als Pigmente ausgewählt werden können, beispielsweise 2,9-Dimethyl-substituiertes Chinacridon und Anthrachinon-Farbstoff, identifiziert in dem Farbindex (Color Index) als CI 60710, CI Dispersionsrot 15, Diazo-Farbstoff, identifiziert in dem Farbindex als CI 26050, CI Lösungsmittelrot 19. Erläuternde Beispiele von Cyanmaterialien, die als Pigmente verwendet werden können, umfassen Kupfer-Tetra-4- (octadecylsulfonamido)phthalocyanin, X-Kupfer Phthalocyanin-Pigment, aufgelistet in dem Farbindex als CI 74160, CI Pigmentblau, und Anthrathren-Blau, identifiziert in dem Farbindex als Cl 69810, Spezialblau X-2137. Erläuternde Beispiele von gelben Pigmenten, die ausgewählt werden können, sind Diarylid-Gelb 3,3-Dichlorbenzidenacetoacetanilid, ein Monoazo-Pigment, identifiziert in dem Farbindex als CI 12700, CI Lösungsmittelgelb 16, ein Nitrophenylaminsulfonamid, identifiziert in dem Farbindex als Forongelb SE/GLN, CI Dispersionsgelb 33, 2,5-Dimethoxy-4-sulfonanilidphenylazo-4'-chlor-2,5-dimethoxyacetoacetanilid und Permanentgelb FGL. Die oben erwähnten Pigmente werden in die Tonerzusammensetzung mit verschiedenen, geeigneten und effektiven Mengen eingelagert. Nach einer Ausführungsform liegen diese Farbpigmentteilchen in der Tonerzusammensetzung in einer Menge von 2 Gew.% bis 15 Gew.%, basierend auf dem Gewicht der Tonerharzteilchen, vor.
Für die Formulierung der Entwicklerzusammensetzungen werden mit den Tonerteilehen Trägerkomponenten gemischt, insbesondere solche, die zu einer triboelektrischen Annahme einer entgegengesetzten Polarität zu der der Tonerzusammensetzung in der Lage sind. Dieses Mischen kann durch bekannte Verfahren durchgeführt werden. Das Mischen der Komponenten kann in einer Walzenmühle, einem Lodige-Miseher, einer Kugelmühle, einem Hosenmischer über einen effektiven Zeitraum durchgeführt werden, beispielsweise von 1 bis 120 Minuten. Demgemäß werden die nach der Erfindung zu verwendenden Trägerteilchen so ausgewählt, daß sie eine negative Polarität aufweisen, so daß die Tonerteilchen, welche positiv geladen sind, daran haften und die Trägerteilchen umgeben können. Darstellende Beispiele der Trägerteilchen umfassen Eisenpulver, Stahl, Nickel, Eisen, Ferrite, einschließlich Kupferzinkferrite. Zusätzlich können als Trägerteilchen Nickelbeerenträger ausgewählt werden, wie dies in dem US- Patent 3,847,604 dargestellt ist, wobei die entsprechende Offenbarung hiermit durch Referenz eingeführt ist. Die ausgewählten Trägerteilchen können mit oder ohne einem Überzug verwendet werden, wobei der Überzug im allgemeinen Terpolymere von Styrol, Methylmethacrylat und einem Silan, wie ein Triethoxysilan, enthält gemäß den US-Patenten 3,526,533 und 3,467,634, wobei deren Offenbarungen hiermit durch Referenz vollständig eingeführt sind, wobei ferner Polymethylmethacrylate in dem Überzug vorliegen können sowie andere bekannte Überzüge. Die Trägerteilchen können auch in dem Überzug, wobei der Überzug in einer Ausführungsform in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.% vorliegt, leitende Substanzen umfassen, wie Ruß, in einer Menge von 5 bis 30 Gew.%. Polymerüberzüge, die sich nicht in unmittelbarer Nähe zu der triboelektrischen Spannungsreihe befinden, können auch ausgewählt werden gemäß den Parallelanmeldungen U.S. Serial Nr.136,791 und U.S. Serial Nr.136,792, wobei deren Offenbarungen hiermit durch Bezug vollkommen eingeführt sind, wobei beispielsweise Kynar und Polymethylmethacrylat-Mischungen (40/60) verwendet werden können. Die Überzugsgewichte können, wie hier angegeben, variieren, wobei sie jedoch im allgemeinen 0,3 bis 2 und insbesondere 0,5 bis 1,5 Gew.% des Überzugsgewiehts betragen.
Der Durchmesser der Trägerteilchen, die vorzugsweise kugelförmig in der Form sind, beträgt im allgemeinen 50 Mieron bis 1.000 Micron, so daß sie eine ausreichende Dichte und Trägheit besitzen, um ein Anheften an den elektrostatisehen Bildern während des Entwicklungsverfahrens zu vermeiden. Die Trägerkomponente kann mit der Tonerzusammensetzung in verschiedenen geeigneten Kombinationen vermischt werden, wobei jedoch die besten Resultate erzielt werden, wenn bis 5 Tonerteilchen zu 10 bis 200 Gewichtsteile des Trägers ausgewählt werden.
Die Tonerzusammensetzung nach der Erfindung kann durch eine Reihe von bekannten Farbverfahren, die hier dargestellt sind, hergestellt werden, einschließlich der Strangschmelzmischung der Tonerharzteilchen, Pigmentteilchen oder Farbstoffe und des ladungssteuernden Mittels, das nach der Erfindung, wie hier dargestellt, verwendet wird, wobei sich ein mechanischer Abrieb anschließt. Andere sehr gut bekannte Verfahren umfassen die Sprühtrocknung, die Schmelzdispersion, die Extrusionsverarbeitung, die Dispersionspolymerisation und die Suspensionspolymerisation. Wie hier erwähnt, kann die Tonerzusammensetzung auch ohne das ladungssteuernde Mittel hergestellt werden, wobei anschließend die Oberfläche mit ladungssteuernden kolloidalen Silikamaterialien behandelt wird. Ferner gibt es, wie hierin dargestellt, noch andere Verfahren zur Herstellung des Toners.
Die Toner- und Entwicklerzusammensetzungen nach der Erfindung können für die Verwendung in elektrostatographischen Bilderzeugungsgeräten ausgewählt werden, die konventionelle Fotorezeptoren enthalten, sofern sie zur negativen Aufladung in der Lage sind. Die Toner- und Entwicklerzusammensetzungen nach der Erfindung können so mit geschichteten Fotorezeptoren verwendet werden, die negativ aufgeladen werden können, wie solche, die in dem US-Patent 4,265,990 beschrieben sind, wobei die entsprechende Offenbarung hiermit durch Referenz eingeflihrt ist. Erläuternde Beispiele von anorganischen Fotorezeptoren, die für Bildherstellungs- und Druckverfahren ausgewählt werden können, umfassen Selen, Selenlegierungen, wie Selenarsen, Selentellur, Halogen dotierte Selensubstanzen und Halogen dotierte Selenlegierungen. Unter der Voraussetzung, daß die Aufgaben der Erfindung erreichbar sind, können auch andere ähnliche Fotorezeptoren ausgewählt werden.
Es ist bekannt, daß die Tonerzusammensetzungen nach der Herstellung im allgemeinen ausströmen und klassifiziert werden, um Toner mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 5 bis 25 Micron zu ermöglichen, insbesondere von 8 bis 12 Micron. Die Tonerzusammensetzungen nach der Erfindung besitzen vorzugsweise ein Verhältnis der triboelektrischen Ladung zu dem Durchmesser von 0,1 bis 2 Femtocoulomb pro Micron gemäß der Bestimmung mit einem bekannten Ladungsspektrographen. Die Mischzeit für die Toner nach der Erfindung betragen vorzugsweise 5 Sekunden bis 1 Minute und insbesondere 5 bis 15 Sekunden gemäß der Bestimmung durch den bekannten Ladungsspektrographen. Diese Tonerzusammensetzungen mit schnellen Mischeigenschaften befähigen beispielsweise die Entwicklung von Bildem in elektrophotographischen Bildherstellgeräten, wobei die Bilder im wesentlichen keine Hintergrundablagerungen aufweisen und dies in einigen Fällen selbst bei hohen Tonermischraten, z.B. 20 Gramm pro Minute übersteigend. Ferner können solche Tonerzusammensetzungen für elektrophotographische Hochgeschwindigkeitsgeräte ausgewählt werden, wobei dies solche Geräte sind, die mehr als 70 Kopien pro Minute herstellen können. Eine bevorzugte Entwicklerzusammensetzung nach der Erfindung umfaßt eine Tonerzusammensetzung, die das ladungssteuernde Mittel, Pigment- oder Farbstoffteilchen, wie Ruß, Harzteilchen und Trägerteilchen enthält, welche aus einem Kern bestehen, der mehrere und vorzugsweise zwei Polymerüberzüge aufweist, nämlich einen ersten Polymerüberzug und einen zweiten Polymerüberzug, wobei diese Überzüge nicht in unmittelbarer Nähe in der triboelektrischen Spannungsreihe befinden, wie dies in den Parallelanmeldungen U.S. Serial Nrn. 136,791/87 und 136,792/87 beschrieben ist, wobei beide Anmeldungen den Titel "Developer Compositions For Coated Carrier Particles" tragen und deren Offenbarungen hiermit durch Referenz vollständig eingeführt sind. Mit den oben erwähnten Trägern können Ausführungsformen von 0,1 bis 0,5 Gew.% des ladungssteuernden Mittels ausgewählt werden. Demgemäß können beispielsweise kleine Mengen des ladungssteuernden Mittels für Entwickler mit Trägerteilchen ausgewählt werden, die einen doppelten Polymerüberzug aufweisen.
Die Tonerzusammensetzungen nach der Erfindung besitzen wünschenswerte enge Ladungsverteilungen, optimale triboelektrische Ladungswerte, vorzugsweise von 10 bis 40 und insbesondere von 10 bis 35 Microcoulomb pro Gramm mit 0,1 bis 5 Gew.% des ladungssteuernden Mittels in einer Ausführungsform sowie schnelle Mischladungszeiten, wie mit dem Ladungsspektrographen bestimmt, von weniger als 15 Sekunden und insbesondere in einigen Ausführungsformen von 1 bis 14 Sekunden.
Die folgenden Beispiele werden für die weitere Definition der verschiedenen Arten der Erfindung aufgeführt. Die Teile und Prozentsätze sind Gewichtsangaben, soweit nicht anders angezeigt.

Beispiel 1

Chemische Synthese von Bis-(distearyldimethylammonium)sulfat (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4;&supmin;durch die Neutralisation von Distearyldimethylammoniumbisulfat (DDABS):

Zu einer schnell rührenden Mischung von 50 ml deionisiertem Wasser und 50 ml n- Butanol wurden 1 mMol, 646 Milligramm, von (DDABS) und 3 mMol, 168 Milligramm, von Kaliumhydroxid hinzugefügt. Den zwei gebildeten Schichten wurde erlaubt, sich zu trennen, wobei die obere Schicht aus n-Butanol durch Dekantierung entfernt wurde. Anschließend wurde zu dem Butanlextrakt solange eine Lösung von 1 mMol DDKBS in 50 ml n-Butanol hinzugefügt, bis die sich ergebende Lösung gegenüber einem pH-Papier, das mit Wasser angefeuchtet war, neutral reagierte. Das Produkt (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4;&supmin;, Bis-(distearyldimethylammonium)sulfat, wurde durch Verdunstung des n-Butanol-Lösungsmittels erzielt, wobei sich eine Trocknung unter Vakuum bei etwa 50ºC anschloß, bis keine Spurenelemente, wie Kalium, mehr vorlagen gemäß einer Bestimmung mit einem Dionex (Kation) Ionenchromatographen.

Beispiel II

Chemische Synthese von Bis-(distearyldimethylammonium)sulft (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4;&supmin; durch das Phasentransfer-Ionenaustauscherverfahren:

Zu 1.000 ml von 2 Gewichtsteilen von Methylethylketon und 8 Teilen deionisiertem Wasser wurden 50 Gramm, 0,8 mMol, von Distearyldimethylammoniummethylsulfat hinzugefügt und unter schnellem Rühren wurden anschließend 20 Gramm Kaliumsulfat hinzugefügt. Die sich ergebende, oben erwähnte Mischung wurde dann unter Rühren für 30 Minuten auf 46ºC erhitzt. Von den sich bildenden zwei Phasen wurde die obere Schichtphase, das Lösungsmittel Methylethylketon, dekantiert. Das gewünschte Produkt wurde gewonnen durch Verdunstung des Lösungsmittels und durch Trocknen unter einem Vakuum bei etwa 50ºC bis im wesentlichen kein Lösungsmittel von Methylethylketon mehr vorlag, wie dies mit einem Gaschromatographen oder durch Geruch bestimmt wurde, da ein Teil Methylethyketon pro eine Million Einheiten nachweisbar ist.

Beispiel III

Chemische Synthese von Bis- oder Di-(distearyldimethylammonium)sulfat (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4;&supmin; durch die Hydrolyse/Disproportionierung von Distearyldimethylammoniumbisulfat (DDABS):

Zu 50 Gramm DDABS, Distearyldimethylammoniumbisulfat, wurden 100 ml des Lösungsmittels Isopropanol hinzugefügt und anschließend in einem Reaktionskolben auf 46ºC unter Rühren erhitzt, bis sich eine klare Lösung bildete. Die sich ergebende klare Lösung wurde dann in 900 ml von stark gerührtem, kaltem (20ºC), deionisiertem Wasser gegossen und für 20 Minuten gerührt. Anschließend wurden die festen Bestandteile durch ein Whatman-Papier Nr.41 gefiltert und die erzielten festen Bestandteile wurden in Isopropanol bei 46ºC, wie oben angezeigt, wieder gelöst. Die erzielte Lösung wurde dann in 900 ml von schnell gerührtem, kaltem (20ºC), deionisiertem Wasser gegossen und das Rühren wurde für 20 Minuten fortgesetzt. Anschließend wurden die festen Bestandteile durch ein Whatman-Papier Nr.41 gefiltert und mit 500 ml kaltem (20ºC), 10 Volumen-prozentigem Isopropanol in deionisiertem Wasser gespült. Das gewünschte Produkt wurde erzielt durch die Verdunstung des Lösungsmittels und durch Trocknung unter einem Vakuum bei etwa 50ºC bis im wesentlichen kein Lösungsmittel mehr vorlag. Dies ergab das Referenzbeispiel II. Das Produkt war Bis- oder Di-(disteryldimethylammonium)sulfat gemäß einer Bestimmung durch Infrarotanalyse und Säuretitration.
Basierend auf dem Ausgangsmaterial, DDABS, Distearyldimenthylammoniumbisulfat, und dem Produkt (DD'A)&sub2;+SO&sub4;&supmin; sollte eine Titration von (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4;&supmin; mit einer Standardbase (0,1 N NaOH, Fisher Chemicals) einen Titer ergeben, der gleich dem Blindwert ist, so daß bei Subtraktion des Blindwertes sich ein Titer von 0,00 ± 0,005% Schwefelsäure ergeben sollte. Der Prozentsatz an H&sub2;SO&sub4; = [(ml Titer - ml Titer des Blindwertes) x (NNaOH) x (98 mg/mMol) x (100 Teile pro 100 Teile)] : [(1.000 mg/g) x (Gramm Probengewicht)] (der theoretische Säuregehalt ist somit 0,00 % als H&sub2;SO&sub4;). Eine Titration einer Probe des oben hergestellten Produktes ergab 0,5 Gew.% als Schwefelsäure.
Basierend auf der Formel C&sub7;&sub6;H&sub1;&sub6;&sub8;N&sub2;SO&sub4; kann die molare Äquivalenz und der Gewichtsprozentsatz des Sulfatanions in der oben hergestellten Produktyerbindung berechnet werden. Der theoretische Gewichtsprozentsatz beträgt SO&sub4; = [SO&sub4; au]: [C&sub7;&sub6;H&sub1;&sub6;&sub8;N&sub2;SO&sub4; au] x 100. Unter Verwendung der IUPAC Molekulargewichtsskala, am nächsten 0,5 au, betrug der theoretische Sulfatgehalt von (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4; zu dem nächsten 0,01 Prozent 8,04 Gew.%. Die Bestimmung erfolgte mit einem Dionex Ionenchromatographen, der in dem Anionenmodus lief. Das oben hergestellte Produkt enthielt 9,1 Gew.% SO&sub4;-Anion.
Für das oben hergestellte Produkt wurden Inftarot-Spektren auf einem Nicolet 60 SX Fourier-Transform Infrarot-Spektrometer (FT-IR) erzielt und mit einer Sammlung von bekannten Alkali- und quaternären Ammoniumsulfaten (Aldrich-Nicolet Sammlung der Fourier-Transform Infrarot-Spektren) sowie mit dem Ausgangsmaterial DDABS verglichen und wurde als die Zielsubstanz (DD'A)&sub2;+SO&sub4;&supmin; beurteilt.

Bispiel IV

In einer Extrusionsvorrichtung, verfügbar als ZSK53 von Werner Pfleiderer, wurde eine Tonerzusammensetzung hergestellt durch Zugabe von 80,13 Gew.% Harzpartikeln (87/13) aus suspensionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Copolymer, Referenz US- Patent 4,558,108, dessen Offenbarung hiermit durch Referenz vollständig eingeführt ist, 16,4 Gew.% von Magnetit Mapico Schwarz, 3,15 Gew.% von Regal 330R Ruß und 0,32 Gew.% von Bis- oder Di-(distearyldimethylammonium)sulfat als ladungssteuerndes Miffel von Beispiel III. Der Toner wurde mit einer Rate von 100 kg (220 pound) pro Stunde mit einer Temperatur extrudiert, die so eingestellt wurde, daß eine Schmeltemperatur von 231ºC(444ºF) erzielt wurde. Anschließend wurde das Tonerprodukt in Pellets mit einem Messer geschnitten und in einem Wasserbad abgekühlt. Der erzielte Toner wurde in einem Sturtevant Micronizer gemahlen, um Tonerteilchen mit einem mittleren Volumendurchmesser von 8 bis 12 Micron gemäß einer Messung mit einem Coulter Co unter zu erzielen.
Anschließend wurden die oben erwähnten Tonerteilchen in einem Donaldson Modell B Klassierapparat klassifiziert, um feine Teilchen zu entfernen, die einen mittleren Volumendurchmesser von weniger als 4 Micron hatten.
Anschließend wurde der oben formulierte Toner, 3 Gewichtsteile, mit 97 Gewichtsteilen eines Trägers gemischt, der einen Stahlkern mit einer darauf liegenden Polymermischung, 0,70 Gew.%, enthielt, wobei die Polymermischung 40 Gewichtsteile von Polyvinylidenfluorid und 60 Gewichtsteile von Polymethylmethacrylat enthielt. Das Mischen wurde für 10 Minuten in einem Farbschüttler durchgeführt. Gemäß einer Bestimmung in dem bekannten Faraday Cage Apparat lag auf der Tonerzusammensetzung eine positive triboelektrische Ladung von 17 Microcoulomb pro Gramm.
Zu der oben hergestellten Entwickterzusammensetzung wurde dann 1 Gewichtsteil eines im wesentlichen ungeladenen Toners hinzugefügt, der 80,13 Gew.% Harzteilchen (87/13) aus suspensionspolymerisiertem Styro-Butadien-Copolymer, Referenz US- Patent 4,558,108, dessen Offenbarung hiermit durch Referenz vollständig eingeführt ist, 16,4 Gew.% des Magnetit Mapico Schwarz, 3,15 Gew.% von Regal 330R Ruß und 0,32 Gew.% des ladungssteuernden Mittels, Di- oder Bis(distearyldimethyiammonium)sulfat, von Beispiel III enthielt. Danach wurde als Funktion der Mischzeit die Ladungsverteilung des erzielten Entwicklers gemessen und mittels einem Ladungsspektrographen wurde bestimmt, daß die Mischzeit weniger als 15 Sekunden für den hinzugefügten, ungeladenen Toner betrug, welches die kürzeste Zeit darstellt, die auf dem Toner gemessen wurde.
Wenn eine Tonerzusammensetzung und eine Entwicklerzusammensetzung durch Wiederholung der obigen Verfahren hergestellt wurde und das ladungssteuernde Mittel, Distearyldimethylammoniummethylsulfat, anstelle des obigen ladungssteuernden Mittels ausgewählt wurde, betrug die Mischzeit mehr als 15 Sekunden, aber weniger als 30 Sekunden.

Beispiel V

In einer Banbury-Vorrichtung wurde eine Tonerzusammensetzung hergestellt durch Winzugabe von 80,13 Gew.% Harzteilchen (87/13) aus suspensionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Copolymer, Referenz US-Patent 4,558,108, dessen Offenbarung hiermit durch Referenz vollständig eingeführt ist, 16,4 Gew.% des Magnetits Mapico Schwrz, 3,15 Gew.% von Regal 330R Ruß und 0,32 Gew % des ladungssteuernden Mittels, Di-(distearyldimethylammonium)sulfat, das durch das Verfahren nach Beispiel III erzielt wurde. Das Tonerprodukt wurde in eine Walzenmühle mit einem Abstand von 100 mm für 5 Minuten gegeben. Anschließend wurde der Toner in einem Sturtevant Micronizer gemahlen, um Tonerteilchen mit einem mittleren Volumendurchmesser von 8 bis 12 Mäcron gemäß Bestimmung mit einem Coutter Co unter zu erzielen. Anschließend wurden die oben erwähnten Tonerteilchen in einer Donaldson Modell B Klassiervorrichtung klassifiziert, um feine Partikel zu entfernen, die einen mittleren Volumendurchmesser von weniger als 4 Micron aufwiesen.
3 Gewichtsteile des oben formulierten Toners wurden mit 97 Gewichtsteilen eines Trägers gemischt, der einen Stahikern mit einer Polymermischung däran, 0,7 Gew.%, enthielt, wobei die Polymermischung 50 Gewichtsteile Polyvinylidenchlorid und 50 Gewichtsteile Polymethylmethacrylat enthielt. Gemäß Bestimmung in einem bekannten Faraday Cage Apparat wies die Tonerzusammensetzung eine positive triboelektrische Ladung von 15 Microcoulomb pro Gramm auf.
Zu der oben hergestellten Entwicklerzusammensetzung wurde dann ein Gewichtsteil eines Toners hinzugefügt, der 80,13 Gew.% Harzteilchen (87/13) aus suspensionspolymerisiertem Styrol-Butadien-Copolymer, Referenz US-Patent 4,558,108, dessen Offenbarung hiermit durch Referenz vollständig eingeführt ist, 16,4 Gew.% des Magnetits Mapico Schwarz, 3,15 Gew.% von Regal 330R Ruß und 0,32 Gew.% des ladungssteuernden Mittels, Di-(distearyldimethlammonium)sulfat von Beispiel III, enthielt. Anschließend wurde die Ladungsverteilung des erzielten Entwicklers als Funktion der Mischzeit bestimmt und mit einem Ladungsspektrographen wurde gemessen, daß die Mischzeit für den hinzugefügten ungeladenen Toner weniger als 15 Sekunden betrug, wobei dies gemäß dem Verfahren von Beispiel IV bestimmt wurde.
Wenn eine Tonerzusammensetzung und eine Entwicklerzusammensetzung durch Wiederholung des Verfahrens von Beispiel V hergestellt wurde, wobei das ladungssteuemde Mittel, Distearyldimethylammoniummethylsulfat, anstelle des ladungssteuernden Mittels (DD'A)&sub2;&spplus;SO&sub4;&supmin;, verwendet wurde, betrug die Mischzeit etwa 60 Sekunden.

Claims

1. Positiv geladene Tonerzusammensetzung, umfassend Harzteilchen, Pigment- oder Farbstoffteilchen und Bis- (distearyldimethylammonium)sulfat als ladungssteuerndes Mittel.

2. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das ladungssteuernde Mittel in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.-% vorliegt.

3. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das ladungssteuernde Mittel in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-% vorliegt.

4. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 2, worin das ladungssteuernde Mittel in den Tonerteilchen enthalten ist.

5. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das ladungssteuernde Mittel auf der Oberfläche der Tonerteilchen vorliegt.

6. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 5, worin das ladungssteuernde Mittel auf kolloidalen Silicamaterial-Teilchen enthalten ist.

7. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1 mit einer Mischzeit von weniger als 15 Sekunden.

8. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1 mit einer Mischzeit von 1 bis 14 Sekunden.

9. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1 mit einer triboelektrischen Ladung von 10 bis 40 Microcoulomb pro Gramm.

10. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, worin kolloidales Silicamaterial mit dem ladungssteuernden Mittel behandelt wird, und die erhaltene Zusammensetzung liegt auf der Oberfläche der Tonerteilchen vor.

11. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Harzteilchen Styrolpolymere, Polyester oder Gemische davon umfassen.

12. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Harzteilchen Styrolacrylate, Styrolmethacrylate oder Styrolbutadiene umfassen.

13. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, welche einen Wachsbestandteil mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 1000 bis 6000 enthält.

14. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 13, worin der Wachsbestandteil ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen und Polypropylen.

15. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, welche als Additive Metallsalze einer Fettsäure, kolloidale Silicamaterialien oder Gemische davon enthält.

16. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, worin die Pigmentoder Farbstoffteilchen Ruß, Magnetite oder Gemische davon, cyanfarbene, magentafarbene, gelbe, rote, blaue, grüne oder braune Teilchen, oder Gemische davon, sind.

17. Entwicklerzusammensetzung, umfassend Tonerteilchen mit der Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1 und Trägerteilchen.

18. Entwicklerzusammensetzung nach Anspruch 17, worin die Trägerteilchen Ferrite, Stahl- oder ein Eisenpulver umfassen.

19. Entwicklerzusammensetzung nach Anspruch 18, worin die Trägerteilchen einen Kern umfassen, der mit einem Polymerüberzug beschichtet ist.

20. Entwicklerzusammensetzung nach Anspruch 19, worin der Überzug ein Methylterpolymer, ein Polyvinylidinfluorid, ein Polymethylmethacrylat oder ein Gemisch von Polymeren, die sich in der triboelektrischen Spannungsreihe nicht in unmittelbarer Nähe befinden, umfaßt.

21. Verfahren zur Erzeugung eines Bildes, umfassend das Erzeugen eines elektrostatischen latenten Bildes auf einem Photorezeptor, das Entwickeln dieses Bildes mit der Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, und danach das Übertragen des entwickelten Bildes auf ein geeignetes Substrat.

22. Verfahren nach Anspruch 21, worin das übertragene Bild auf dem Substrat dauerhaft gehalten wird.

23. Positiv geladene Einkomponenten-Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend Harzteilchen, Magnetit-Bestandteile und Bis-(distearyldimethylammonium)sulfat.