JP2000172009A - 電子写真用トナー - Google Patents

電子写真用トナー

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JP2000172009A
JP2000172009A JP34753598A JP34753598A JP2000172009A JP 2000172009 A JP2000172009 A JP 2000172009A JP 34753598 A JP34753598 A JP 34753598A JP 34753598 A JP34753598 A JP 34753598A JP 2000172009 A JP2000172009 A JP 2000172009A
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mol
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Abstract

(57)【要約】 【課題】保存安定性、定着性、耐オフセット性及び環境
安定性のいずれにも優れた電子写真用トナーを提供する
こと。 【解決手段】式(I): 【化1】 (式中、Rは炭素数2又は3のアルキレン基、x及びy
は平均付加モル数を示す正の数であり、xとyの和は
1.5〜10である)で表されるビスフェノールAのア
ルキレンオキサイド付加物(アルコール成分中に60モ
ル%以上)を含有するアルコール成分と、カルボン酸成
分とを縮重合させて得られる、軟化点が80℃以上11
5℃未満であるポリエステル樹脂Aと軟化点が115℃
以上160℃以下であるポリエステル樹脂Bとからなる
ポリエステル樹脂を主成分とする結着樹脂及び着色剤を
含有する電子写真用トナーであって、前記ポリエステル
樹脂A中にビスフェノールAのアルキレンオキサイド3
モル以上付加物が存在しないか、あるいは1.0重量%
未満残存しており、ポリエステル樹脂Aとポリエステル
樹脂Bの混合比(ポリエステル樹脂A/ポリエステル樹
脂B)が15/85〜80/20(重量比)である電子
写真用トナー。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法、静電
記録法、静電印刷法等において形成される静電潜像の現
像に用いられる電子写真用トナーに関する。
【0002】
【従来の技術】複写機の高速化及び小型化にともない、
より一層定着可能温度域が広いトナーの開発が望まれて
いる。そこで、軟化点の低いトナーと、高いトナーのブ
レンドが提案されている(特開昭62−225245号
公報)が、保存安定性、定着性、耐オフセット性及び環
境安定性のいずれにも優れたものは得られていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、保存
安定性、定着性、耐オフセット性及び環境安定性のいず
れにも優れた電子写真用トナーを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、式(I):
【0005】
【化2】
【0006】(式中、Rは炭素数2又は3のアルキレン
基、x及びyは平均付加モル数を示す正の数であり、x
とyの和は1.5〜10である)で表されるビスフェノ
ールAのアルキレンオキサイド付加物(アルコール成分
中に60モル%以上)を含有するアルコール成分と、カ
ルボン酸成分とを縮重合させて得られる、軟化点が80
℃以上115℃未満であるポリエステル樹脂Aと軟化点
が115℃以上160℃以下であるポリエステル樹脂B
とからなるポリエステル樹脂を主成分とする結着樹脂及
び着色剤を含有する電子写真用トナーであって、前記ポ
リエステル樹脂A中にビスフェノールAのアルキレンオ
キサイド3モル以上付加物が存在しないか、あるいは
1.0重量%未満残存しており、ポリエステル樹脂Aと
ポリエステル樹脂Bの混合比(ポリエステル樹脂A/ポ
リエステル樹脂B)が15/85〜80/20(重量
比)である電子写真用トナーに関する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明のトナーに用いられる結着
樹脂は、軟化点が80℃以上115℃未満のポリエステ
ル樹脂(以下、「ポリエステル樹脂A」と略す)と、軟
化点が115℃以上160℃以下のポリエステル樹脂
(以下、「ポリエステル樹脂B」と略す)とからなるポ
リエステル樹脂を主成分とする。
【0008】本発明において、ポリエステル樹脂A及び
ポリエステル樹脂Bは、それぞれ式(I):
【0009】
【化3】
【0010】(式中、Rは炭素数2又は3のアルキレン
基、x及びyは平均付加モル数を示す正の数であり、x
とyの和は1.5〜10である)で表されるビスフェノ
ールAのアルキレンオキサイド付加物(以下、「BPA
−AO」と略す)を含有するアルコール成分と、カルボ
ン酸成分とを縮重合させて得られる。
【0011】本発明において、アルコール成分は、環境
安定性の観点から、式(I)で表されるBPA−AO
を、ポリエステル樹脂A及びBのいずれにおいてもアル
コール成分中に60モル%以上、好ましくは70〜10
0モル%含有する。
【0012】式(I)におけるxとyの和は、1.5〜
10、好ましくは1.8〜5.0である。
【0013】式(I)で表されるBPA−AOとして
は、ポリオキシプロピレン(2.0)−2,2−ビス
(4−ヒドロキシフェニル) プロパン、ポリオキシエチ
レン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.2)−2,
2−ビス (4−ヒドロキシフェニル) プロパン、ポリオ
キシエチレン(2.2)−2,2−ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)プロパン等が挙げられ、これらの1種以上
がアルコール成分中に含有されていることが好ましい。
なお、例えば、平均付加モル数が2.0のBPA−AO
の市販品には、付加モル数が3以上のBPA−AOが約
4重量%、平均付加モル数が2.2のBPA−AOの市
販品には約12重量%、それぞれ含有されている。故
に、本発明において、ポリエステル樹脂中の付加モル数
が3以上のBPA−AOの残存量を制御する場合には、
ポリオキシプロピレン(2.0)−2,2−ビス (4−
ヒドロキシフェニル) プロパン、ポリオキシエチレン
(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)
プロパン等のBPA−AOの平均2.0モル付加体のア
ルキレンオキシドの分布の狭い高純度品がアルコール成
分中に含有されていることが好ましい。
【0014】また、式(I)で表されるBPA−AO以
外に、アルコール成分に含有され得るアルコールとして
は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリ
エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、
1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオー
ル、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオー
ル、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオ
ール等のジオール類、ビスフェノールA、水素添加ビス
フェノールA等が挙げられる。
【0015】ポリエステル樹脂A及びポリエステル樹脂
Bのいずれもがカルボン酸成分として、3価のカルボン
酸化合物を含有することが好ましい。3価のカルボン酸
化合物の含有量は、ポリエステル樹脂Aでは、保存安定
性及び定着性の観点から、カルボン酸成分中に25モル
%以下、好ましくは1〜15モル%であることが望まし
く、ポリエステル樹脂Bでは、耐オフセット性及び定着
性の観点から、カルボン酸成分中に5〜40モル%、好
ましくは10〜30モル%であることが望ましい。
【0016】3価のカルボン酸化合物としては、トリメ
リット酸、その無水物又はアルキル(炭素数1〜8)エ
ステル等が挙げられる。
【0017】さらに、カルボン酸成分には、2価のカル
ボン酸化合物が含有されていることが好ましい。2価の
カルボン酸化合物としては、マレイン酸、フマル酸、シ
トラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、n−ドデセニ
ルコハク酸等の脂肪族系不飽和ジカルボン酸;コハク
酸、アジピン酸、セバチン酸、アゼライン酸、マロン
酸、n−ドデシルコハク酸等の脂肪族系飽和ジカルボン
酸;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族
ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式
ジカルボン酸;又はこれらの酸の無水物、炭素数8〜1
6のアルキルエステルを挙げることができる。
【0018】アルコール成分とカルボン酸成分の縮重合
は、公知のエステル化反応、エステル交換反応等を利用
して行なうことができる。一般的な方法としては、例え
ば、不活性ガス雰囲気中にて、170〜250℃の反応
温度、5mmHg〜常圧の反応圧力で、適宜触媒等を用
いて、所望の軟化点に達するまで反応させる方法が挙げ
られる。また、本発明において、ポリエステル樹脂中の
付加モル数が3以上のBPA−AOの残存量を効率良く
減少させる場合には、BPA−AOを含有するアルコー
ル成分と2価以上、好ましくは2価の芳香族カルボン酸
化合物との縮重合反応を行い、さらに2価以上のカルボ
ン酸化合物で縮重合させるという2段階で反応させる方
法を用いてもよい。2段階反応は、1段目の反応でアル
コール成分を十分反応させることができるため、付加モ
ル数が3以上のBPA−AOの残存量を減少させるのに
有用な方法である。
【0019】このようにして、ポリエステル樹脂A又は
ポリエステル樹脂Bが得られる。
【0020】ポリエステル樹脂Aの軟化点は、定着性の
観点から、80℃以上115℃未満、好ましくは90℃
以上110℃以下である。
【0021】ポリエステル樹脂A中の付加モル数が3以
上のBPA−AOは、存在しないか、あるいは存在する
としてもその残存量は、1.0重量%未満、好ましくは
0.7重量%以下である。ポリエステル樹脂A中の前記
BPA−AOの残存量を1.0重量%未満に制御するこ
とで、優れた保存安定性が得られる。
【0022】ポリエステル樹脂Aのガラス転移点は、好
ましくは40〜70℃、より好ましくは45〜70℃で
ある。
【0023】また、ポリエステル樹脂Bの軟化点は、耐
オフセット性の観点から、115℃以上160℃以下、
好ましくは130℃以上150℃以下である。
【0024】ポリエステル樹脂B中の付加モル数が3以
上のBPA−AOは、存在しないか、あるいは存在する
としてもその残存量は、好ましくは1.0重量%未満、
より好ましくは0.5重量%以下である。
【0025】ポリエステル樹脂Bのガラス転移点は、好
ましくは40〜70℃、より好ましくは45〜70℃で
ある。
【0026】ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂B
とを混合することにより、本発明における結着樹脂の主
成分となるポリエステル樹脂が得られる。ポリエステル
樹脂Aとポリエステル樹脂Bの混合比(ポリエステル樹
脂A/ポリエステル樹脂B)は、15/85〜80/2
0(重量比)、好ましくは20/80〜70/30(重
量比)である。ポリエステル樹脂Aとポリエステル樹脂
Bの混合比が15/85(重量比)以下であると定着性
が不十分となり、80/20(重量比)以上であると耐
オフセット性が不十分となる。
【0027】結着樹脂中のポリエステル樹脂の含有量
は、定着性の観点から、好ましくは60〜100重量
%、より好ましくは80〜100重量%、特に好ましく
は100重量%である。なお、ポリエステル樹脂以外に
使用可能な樹脂としては、スチレン−アクリル樹脂、エ
ポキシ樹脂が挙げられる。
【0028】本発明における着色剤としては、従来の黒
トナー又はカラートナー用着色剤として用いられている
染料、顔料等を使用することができ、例えば、カーボン
ブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウ
ンFG、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメン
トグリーンB、ローダミン−Bベース、ソルベントレッ
ド49、ソルベントレッド146 、ソルベントブルー35、キ
ナクリドン、カーミン6B、ジスアゾエロー等が挙げら
れる。着色剤の含有量は、結着樹脂100重量部に対し
て、2〜25重量部であることが好ましい。
【0029】また、本発明のトナーには、荷電制御剤、
導電性調整剤、体質顔料、繊維状物質等の補強充填剤、
酸化防止剤、老化防止剤、離型剤、流動性向上剤、クリ
ーニング性向上剤等の添加剤が、適宜添加されていても
よい。
【0030】本発明に用いられる正帯電性の荷電制御剤
としては、4級アンモニウム塩、ニグロシン染料、3級
アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染
料、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体等の正帯電性
の荷電制御剤及び各種有機金属錯体、キレート化合物、
アゾ染料金属錯体、サリチル酸系金属錯体、アセチルア
セトン金属錯体等の負帯電性の荷電制御剤が挙げられ
る。
【0031】本発明のトナーは、混練粉砕法、スプレイ
ドライ法、重合法等の公知の方法により製造することが
できる。一般的な方法としては、例えば、結着樹脂、着
色剤、荷電制御剤等をボールミル等の混合機で均一に混
合した後、密閉式ニーダー又は1軸もしくは2軸の押出
機等で溶融混練し、冷却、粉砕、分級する方法が挙げら
れる。さらに、トナーの表面には、必要に応じて流動性
向上剤等を添加してもよい。このようにして得られる本
発明のトナーの重量平均粒子径は、好ましくは5〜15
μmである。
【0032】本発明の電子写真用トナーは、結着樹脂と
して、BPA−AOをアルコール成分の主成分とし、軟
化点が異なる2種類のポリエステル樹脂を含有している
ため、耐オフセット性、定着性及び環境安定性に優れる
だけでなく、軟化点の低いポリエステル樹脂Aは、室温
で液化しやすく、可塑化効果が高いと考えられる、付加
モル数が3以上のBPA−AOの残存量が制御されてい
るため、保存安定性も良好である。
【0033】本発明の電子写真用トナーは、磁性体微粉
末を含有するときは単独で現像剤として、また磁性体微
粉末を含有しないときは非磁性一成分系現像剤として、
もしくはキャリアと混合して二成分系現像剤として使用
される。
【0034】
【実施例】〔軟化点〕高化式フローテスター((株)島
津製作所製、CFT−500)を用い、樹脂の半分が流
出する温度を軟化点とする(試料:1g、昇温速度:6
℃/分、荷重:20kg/cm2 、ノズル:1mmφ×
1mm)。
【0035】〔ガラス転移点〕示差走査熱量計(セイコ
ー電子工業(株)製、DSC210)を用いて昇温速度
10℃/分で測定する。
【0036】〔BPA−AOの残存量〕樹脂1gをクロ
ロホルム5mlに溶解させ、得られた溶液をメタノール
10mlに添加し、樹脂を沈殿させた後、上澄み液0.
5mlにシリル化剤「TMSI−H」(ジーエルサイエ
ンス(株)製)1mlを加え、湯浴(50〜80℃)に
て溶解させた後、よく振とうしてシリル化を行い、静置
分離し、下記の条件で上澄み液をガスクロマトグラフィ
ーにより分析し、定量する。
【0037】・ガスクロマトグラフィー:GC−7A
((株)島津製作所製) ・液相:OV17(西尾工業(株)製) 濃度:5重量% ・キャリアーガス:ヘリウム 流量:5mm/分 ・検出器:水素炎イオン化検出器 水素流量:0.6kg/cm2 空気流量:0.5kg/cm2 ・カラムの温度:100〜300℃(昇温速度:3℃/
分)
【0038】製造例1 付加モル数が3以上のビスフェノールAのプロピレンオ
キサイド付加物を3重量%含有するポリオキシプロピレ
ン(2.0)−2,2−ビス (4−ヒドロキシフェニ
ル) プロパン(以下、「POの2.0モル付加体」と略
す)0.5モル、付加モル数が3以上のビスフェノール
Aのエチレンオキサイド付加物を4重量%含有するポリ
オキシエチレン(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロ
キシフェニル)プロパン(以下、「EOの2.0モル付
加体」と略す)0.3モル、エチレングリコール0.2
モル、イソフタル酸0.7モル、アジピン酸0.1モ
ル、無水トリメリット酸0.2モル及び酸化ジブチル錫
5gの混合物を窒素雰囲気下、前半230℃常圧、後半
200℃減圧にて攪拌しつつ反応させて、樹脂aを得
た。
【0039】製造例2 BPA−POの2.0モル付加体0.35モル、BPA
−EOの2.0モル付加体0.35モル、エチレングリ
コール0.2モル、ネオペンチルグルコール0.1モ
ル、イソフタル酸0.9モル、無水トリメリット酸0.
1モル及び酸化ジブチル錫5gの混合物を製造例1と同
様にして反応させて、樹脂bを得た。
【0040】製造例3 BPA−EOの2.0モル付加体1.0モル、イソフタ
ル酸0.8モル、アジピン酸0.1モル、無水トリメリ
ット酸0.15モル及び酸化ジブチル錫5gの混合物を
製造例1と同様にして反応させて、樹脂cを得た。
【0041】製造例4 BPA−POの2.0モル付加体0.8モル、エチレン
グリコール0.2モル、イソフタル酸0.8モル、アジ
ピン酸0.2モル、無水トリメリット酸0.05モル及
び酸化ジブチル錫5gの混合物を製造例1と同様にして
反応させて、樹脂dを得た。
【0042】製造例5 BPA−POの2.0モル付加体1.0モル、イソフタ
ル酸0.5モル、アジピン酸0.3モル、無水トリメリ
ット酸0.2モル及び酸化ジブチル錫5gの混合物を製
造例1と同様にして反応させて、樹脂eを得た。
【0043】製造例6 BPA−POの2.0モル付加体1.0モル、イソフタ
ル酸0.8モル、無水マレイン酸0.1モル及び酸化ジ
ブチル錫5gの混合物を製造例1と同様にして反応させ
て、樹脂fを得た。
【0044】製造例7 付加モル数が3以上のビスフェノールAのプロピレンオ
キサイド付加物を10重量%含有するポリオキシプロピ
レン(2.2)−2,2−ビス (4−ヒドロキシフェニ
ル) プロパン(以下、「POの2.2モル付加体」と略
す)0.8モル、エチレングリコール0.2モル、イソ
フタル酸0.8モル、アジピン酸0.2モル及び酸化ジ
ブチル錫5gの混合物を製造例1と同様にして反応させ
て、樹脂gを得た。
【0045】製造例8 BPA−POの2.2モル付加体0.1モル、付加モル
数が3以上のビスフェノールAのエチレンオキサイド付
加物を12重量%含有するポリオキシエチレン(2.
2)−2,2−ビス (4−ヒドロキシフェニル) プロパ
ン(以下、「EOの2.2モル付加体」と略す)0.9
モル、イソフタル酸0.7モル、アジピン酸0.3モ
ル、無水トリメリット酸0.15モル及び酸化ジブチル
錫5gの混合物を製造例1と同様にして反応させて、樹
脂hを得た。
【0046】製造例9 エチレングリコール0.5モル、ネオペンチルグリコー
ル0.5モル、イソフタル酸0.9モル、無水トリメリ
ット酸0.1モル及び酸化ジブチル錫5gの混合物を製
造例1と同様にして反応させて、樹脂iを得た。
【0047】樹脂a〜iの軟化点、ガラス転移点、付加
モル数が3以上のBPA−AOの残存量及び付加モル数
が2以下のBPA−AOの残存量を表1に示す。
【0048】
【表1】
【0049】実施例1〜6、比較例1〜5 表2に示す組み合わせで樹脂を混合して得られた結着樹
脂100重量部、カーボンブラック「モーガルL」(キ
ャボット社製)7重量部、低分子量ポリプロピレン「ビ
スコール660P」(三洋化成工業社製)2重量部及び
荷電制御剤「ボントロンS−34」(オリエント化学工
業社製)1重量部を予備混合した後、2軸押出機で溶融
混練し、冷却後、粉砕、分級工程を経て、重量平均粒子
径10μmの未処理トナーを調整した。
【0050】
【表2】
【0051】得られた未処理トナー100重量部と疎水
性シリカ「H−2000」(ワッカーケミカル社製)
0.3重量部とをヘンシェルミキサーを用いて混合する
ことにより、表面処理を行い、トナー1〜6、比較トナ
ー1〜5をそれぞれ得た。
【0052】試験例1〔保存安定性の評価〕 トナー5.0gを、高さ12mm、半径30mmの円柱
型のステンレス製容器に入れ、50℃で72時間放置
後、30メッシュの篩いにかけ、通過したトナーの重量
を測定し、以下の評価基準に従って保存安定性を評価し
た。結果を表3に示す。
【0053】〔評価基準〕 ◎:通過したトナーが90%を超える ○:通過したトナーが80〜90%である ×:通過したトナーが80%未満である
【0054】試験例2〔定着性の評価〕 定着速度100mm/秒、温度180℃で定着させた初
期画像を、500gの荷重を載せた底面が15mm×
7.5mmの砂消しゴムで5往復こすり、こする前後の
光学反射密度を反射濃度計「RD−915」(マクベス
社製)を用いて測定し、以下の評価基準に従って定着性
を評価した。結果を表3に示す。
【0055】〔評価基準〕 ◎:光学反射密度の前後比が80%を超える ○:光学反射密度の前後比が70〜80%である ×:光学反射密度の前後比が70%未満である
【0056】試験例3〔耐オフセット性の評価〕 ヒートローラー表面の温度を70〜240℃の範囲で昇
温させて、コピー試験を行った際の各温度でのトナーの
ヒートローラー表面上への付着を目視により判断するこ
とにより、低温オフセット消滅温度及び高温オフセット
発生温度を測定し、その差を定着可能温度域として、以
下の評価基準に従って耐オフセット性を評価した。結果
を表3に示す。
【0057】〔評価基準〕 ◎:定着可能温度域が100℃を超えていて、実使用上
特に良好である ○:定着可能温度域が70〜100℃であり、実使用上
問題がない ×:定着可能温度域が70℃未満であり、実使用上問題
が生じる
【0058】試験例4〔環境安定性の評価〕 50万枚の連続コピーを通常環境(23℃、50%R
H)、高温高湿(35℃、85%RH)及び低温低湿
(10℃、15%RH)下でそれぞれ行って、連続コピ
ー中のトナーの帯電量を測定し、以下の評価基準に従っ
て環境安定性を評価した。結果を表3に示す。
【0059】〔評価基準〕 ◎:帯電量変化率が20%未満であり、実使用上特に良
好である ○:帯電量変化率が20〜30%であり、実使用上問題
がない ×:帯電量変化率が30%を超えていて、実使用上問題
が生じる
【0060】
【表3】
【0061】以上の結果から、トナー1〜6は、保存安
定性、定着性、耐オフセット性及び環境安定性のすべて
について優れているのに対し、高軟化点の樹脂aの含有
量の少ない比較トナー1及び低軟化点の樹脂bのみから
なる結着樹脂を含有する比較トナー2は、耐オフセット
性に欠けていることが分かる。また、付加モル数が3以
上のBPA−AOが多量に残存する低軟化点樹脂g又は
hを含有する比較トナー3、4は保存安定性に欠け、ア
ルコール成分にBPA−AOを含有しない樹脂iを含有
する比較トナー5は、環境安定性に劣ることがわかる。
【0062】
【発明の効果】本発明により、保存安定性、定着性、耐
オフセット性及び環境安定性のいずれにも優れた電子写
真用トナーを提供することが可能となった。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(I): 【化1】 (式中、Rは炭素数2又は3のアルキレン基、x及びy
    は平均付加モル数を示す正の数であり、xとyの和は
    1.5〜10である)で表されるビスフェノールAのア
    ルキレンオキサイド付加物(アルコール成分中に60モ
    ル%以上)を含有するアルコール成分と、カルボン酸成
    分とを縮重合させて得られる、軟化点が80℃以上11
    5℃未満であるポリエステル樹脂Aと軟化点が115℃
    以上160℃以下であるポリエステル樹脂Bとからなる
    ポリエステル樹脂を主成分とする結着樹脂及び着色剤を
    含有する電子写真用トナーであって、前記ポリエステル
    樹脂A中にビスフェノールAのアルキレンオキサイド3
    モル以上付加物が存在しないか、あるいは1.0重量%
    未満残存しており、ポリエステル樹脂Aとポリエステル
    樹脂Bの混合比(ポリエステル樹脂A/ポリエステル樹
    脂B)が15/85〜80/20(重量比)である電子
    写真用トナー。
  2. 【請求項2】 ポリエステル樹脂B中にビスフェノール
    Aのアルキレンオキサイド3モル以上付加物が存在しな
    いか、あるいは1.0重量%未満残存している請求項1
    記載の電子写真用トナー。
  3. 【請求項3】 ポリエステル樹脂A及びポリエステル樹
    脂Bのいずれもがカルボン酸成分として、3価のカルボ
    ン酸化合物を含有する請求項1又は2記載の電子写真用
    トナー。
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