JP2001318569A - クリーニングブレードおよびその製造方法 - Google Patents

クリーニングブレードおよびその製造方法

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JP2001318569A
JP2001318569A JP2000134698A JP2000134698A JP2001318569A JP 2001318569 A JP2001318569 A JP 2001318569A JP 2000134698 A JP2000134698 A JP 2000134698A JP 2000134698 A JP2000134698 A JP 2000134698A JP 2001318569 A JP2001318569 A JP 2001318569A
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cleaning blade
catalyst
liquid mixture
mold
urethane rubber
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Hiroshi Hatanaka
拓 畑中
Akishi Inoue
晶司 井上
Naohiko Nakano
直彦 仲野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミキシングチャンバーが汚れず、金型への流
れ性が良く、しかも硬化反応が所望のタイミングで急激
に進行して高効率で製造することが可能で、かつ感光ド
ラムを汚染することがないクリーニングブレードおよび
その製法を提供する。 【解決手段】 ウレタンゴム製クリーニングブレード製
造の際に、下記の一般式(1)で表される触媒を用い
る。 【化1】 (式中、R1およびR5は、互に独立に水素原子またはア
ルキル基であり、R2、R3およびR4は、互に独立に単
結合またはアルキレン基である。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機、
レーザービームプリンター、ファクシミリ等の静電転写
プロセスを利用した画像形成装置に用いられるクリーニ
ングブレードとその製法とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子写真複写機やレーザービームプリン
ターは、感光ドラム上に形成された静電潜像上にトナー
を付着させて、これを複写紙に転写させて複写を行うも
のである。この複写後に感光ドラム上に残ったトナーを
除去する方法の一つにクリーニングブレード方式が実用
化されている。
【0003】上記クリーニングブレードに用いられる弾
性体としては、耐摩耗性等の力学的特性に優れるウレタ
ンゴムが賞用されている。このウレタンゴム製クリーニ
ングブレードは、例えば、つぎのようにして製造され
る。すなわち、まずクリーニングブレード用成形型を準
備する。次に、ポリイソシアネートと高分子量ポリオー
ルとを部分的に重合したウレタンゴム用プレポリマーな
らびに硬化剤を、注型機に投入し、ミキシングチャンバ
ー内で攪拌し液状混合物を得る。これを上記の成形型内
に注入して硬化反応をさせ、ついで硬化物を脱型し切断
することによりクリーニングブレードが製造される。そ
の際、通常上記硬化剤に、触媒を添加している。この触
媒の添加により、液状混合物の硬化反応速度が速くな
り、成形サイクルが短縮化されてクリーニングブレード
の製造効率が向上するようになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来から、上記触媒と
して、トリエチレンジアミン(TEDA)やジメチルイ
ミダゾール(DMIZ)等が使用されている。しかしな
がら、これらの触媒を用いて触媒量を増量し、硬化脱型
時間を短縮し製造効率の向上を図ろうとすると、触媒の
増量につれて液状混合物の硬化反応が攪拌初期から速く
なる。そのため、ミキシングチャンバー内で攪拌中にも
硬化が進み、ミキシングチャンバー内部が硬化物で汚
れ、その硬化物が落ちて液状混合物に混入し成形型へ注
入されるため異物により製品不良となる場合がある。こ
れを防ぐため、ミキシングチャンバー内部を頻繁に溶剤
で洗浄する必要があるが、溶剤を大量に使用するため環
境上好ましくない。また、ミキシングチャンバー内で硬
化反応が速かに進行するので液状混合物の粘度が高くな
り、成形型内に液状混合物がゆきわたらず、流れ不足に
よる不良品が増加する。
【0005】また、これらの触媒を多量に用いて形成さ
れたウレタンゴム製クリーニングブレードは、上記触媒
が経時的にクリーニングブレード表面に移行し析出す
る、という問題を有する。そのため、感光ドラム表面が
上記触媒により汚染されて感光ドラム上に静電潜像が形
成されないので、トナーの付着が不充分となり、その結
果複写画像において白抜けが発生するようになる。ま
た、クリーニングブレード製造中にも上記触媒が揮発す
るため、作業環境上好ましくないアミン臭が発生する。
【0006】そこで本発明の目的は、感光ドラムを汚染
することがなく、かつ向上された製造効率で製造されう
るクリーニングブレードを提供することである。
【0007】本発明のいま一つの目的は、このようなク
リーニングブレードを製造効率よく製造する方法を提供
することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために触媒について種々の検討を重ねた結
果、本発明を完成した。
【0009】本発明のクリーニングブレードは、ウレタ
ンゴム用のプレポリマー、硬化剤および触媒からなる液
状混合物から得られるクリーニングブレードであって、
上記触媒が下記の一般式(1)で表される化合物からな
ることを特徴とするものである。
【0010】
【化3】
【0011】(式中、R1はCn2n+1、R2、R3、R4
はCn2n、R5はCn2n+1であり、これらの式におい
てnは、互に独立に0または1以上の正の整数であ
る。) さらに本発明のクリーニングブレードの製造方法は、ウ
レタンゴム用のプレポリマー、硬化剤および触媒からな
る液状混合物をクリーニングブレード用成形型に注入
し、硬化、脱型、切断するクリーニングブレードの製法
であって、上記触媒が下記の一般式(1)で表される化
合物からなることを特徴とするものである。
【0012】
【化4】
【0013】(式中、R1はCn2n+1、R2、R3、R4
はCn2n、R5はCn2n+1であり、これらの式におい
てnは、互に独立に0または1以上の正の整数であ
る。) 上記一般式(1)で表される触媒を用いてウレタンゴム
製クリーニングブレードを製造すると、従来の汎用触媒
に比べて遅効性が大きくミキシングチャンバー内ではほ
とんど活性を示さないため、長時間連続注入を行っても
ミキシングチャンバー内部が硬化物で汚染されない。ま
た、金型注入中も活性を抑えられるため注入中の液状混
合物の粘度の上昇がなく成形型への注入を良好に行いう
る。しかも、成形型への注入完了後は、上記触媒の活性
は従来の汎用触媒に比べて高いため、硬化反応が急速に
進行して全体として製造効率が大幅に向上する。さら
に、上記触媒を用いて得られるウレタンゴム製クリーニ
ングブレードでは、経時的な触媒の表面移行が抑制され
る。
【0014】上記一般式(1)の触媒を単独または他の
触媒と併用した場合、液状混合物全体に対し触媒の配合
量を、好ましくは0.003〜0.04重量%とするこ
とにより、特に優れた製造効率向上効果が得られる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明のクリーニングブレードは
ウレタンゴム用プレポリマー、硬化剤、触媒を含有する
液状混合物をクリーニングブレード用成形型へ注入し、
硬化、脱型、切断して作製することができる。
【0016】上記ウレタンゴム用プレポリマーは、ポリ
イソシアネートと高分子量ポリオールを部分的に重合し
たものである。
【0017】上記ポリイソシアネートとしては、4,
4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)が
好ましいが、特にこれに制限されるものではなく、以下
のポリイソシアネートも使用できる。例えば、イソホロ
ンジイソシアネート、4,4′−ジシクロヘキシルメタ
ンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソ
シアネート、トリレンジイソシアネート、カルボジイミ
ド変性MDI、ポリメチレンフェニルポリイソシアネー
ト、オルトトルイジンジイソシアネート、ナフチレンジ
イソシアネート、キシレンジイソシアネート、ヘキサメ
チレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネ
ート、リジンジイソシアネートメチルエステル、ジメチ
ルジイソシアネート等があげられる。
【0018】上記高分子量ポリオールとしてはポリエス
テル系ポリオールであることが望ましい。ポリエステル
ポリオールとしては、ポリエチレンアジペート(PE
A)、ポリブチレンアジペート(PBA)、ポリヘキシ
レンアジペート、エチレンアジペートとブチレンアジペ
ートとの共重合体等があげられる。また、ポリエステル
ポリオールの分子量は1500〜3000が望ましい。
【0019】上記高分子ポリオールおよび上記ポリイソ
シアネートを用いて、以下のようにウレタンゴム用プレ
ポリマーを調製することができる。すなわち、残存する
NCO%が5〜20%になるように上記ポリイソシアネ
ートと上記高分子量ポリオールとを配合し、60〜90
℃の温度で、60〜90分間攪拌しながら反応させてプ
レポリマーを得る。
【0020】前記硬化剤としては、分子量300以下の
低分子量ポリオールを用いることができるが、上記高分
子量ポリオールを低分子量ポリオールに加えても差し支
えない。この低分子量ポリオールとしては、例えば、エ
チレングリコール(EG)、1,4−ブタンジオール、
2,3−ブタンジオール、トリメチロールプロパン(T
MP)、3,3−ジクロロ−4,4−ジアミノフェニル
メタン、ヒドロキノン−ビス(β−ヒドロキシエチル)
エーテルなどがあげられる。
【0021】製造上のハンドリング性、得られたクリー
ニングブレードの特性から、上記ウレタンゴム用プレポ
リマーとしては、MDIとポリブチレンアジペートから
なるもの、上記硬化剤としては、ポリブチレンアジペー
ト、1,4BD、TMPからなるものが最適である。つ
まり、高分子量ポリオールにポリブチレンアジペートを
用いて得られたクリーニングブレードは、結晶性が増す
ため、クリーニングブレードエッジの耐摩耗性が向上す
る。さらに、耐加水分解性に優れ、長期にわたって良好
な硬度を維持することができる。また、硬化剤に高分子
量ポリオールであるポリブチレンアジペートを低分子量
ポリオールに配合させたものを用いて得られたクリーニ
ングブレードは、分子組成が均一になるため、切断面に
凹凸がなくエッジ精度が向上する。
【0022】さらに、本発明において上記ウレタンゴム
用プレポリマーおよび硬化剤とともに用いられる触媒
は、下記の一般式(1)で表される触媒であることが必
要である。
【0023】
【化5】
【0024】式中、R1およびR5は互いに独立に水素原
子またはアルキル基であり、R2、R3およびR4は互い
に独立に単結合またはアルキレン基である。上記、R1
のアルキル基としては、炭素数が1〜8のものが好まし
く、特に1〜4のものが好ましい。R5のアルキル基と
しては、炭素数が1〜17のものが好ましく、特に1〜
11のものが好ましい。また、上記アルキレン基として
は、炭素数1〜8のものが好ましく、特に1〜4のもの
が好ましい。
【0025】R1〜R5のより好ましい組合せは、R1
水素原子または炭素数が1〜3のアルキル基、R2、R3
およびR4は同一または異なる炭素数2〜3のアルキレ
ン基、R5は水素原子または炭素数1〜7のアルキル基
である。
【0026】上記触媒は、TEDAやDMIZといった
従来の汎用触媒に比べて遅効性が強いため、ウレタンゴ
ム用プレポリマーと硬化剤の二液をミキシングして硬化
反応させる際の触媒として用いると、ミキシング後もあ
る時間までは殆ど活性を示さず、液状混合物の初期粘度
を低く維持することができるという特徴を有する。した
がって、注型機のミキシングチャンバー内で硬化反応が
進むことがなく、長時間連続注入作業を続けても、ミキ
シングチャンバー内が硬化物で汚れることがないため、
異物による不良の発生もない。そのため、ミキシングチ
ャンバー内を溶剤で頻繁に洗浄する必要がなくなり、溶
剤の使用量が減り、環境上も好ましい製法となる。そし
て、金型注入中も液状混合物の粘度上昇が少なくなり、
金型への流れ性が良く、流れ不足による不良品が生じる
ことがない。また、上記触媒は、従来の汎用触媒に比べ
て活性が高いため、成形工程においてある時間を経過す
ると、その時点からの硬化反応は従来よりも速く進行す
るため、金型へ注入後の成形時間を大幅に短縮すること
ができる。
【0027】さらに、上記触媒を使用して作製したクリ
ーニングブレードは耐摩耗性が向上する、という利点も
有する。耐摩耗性が向上する理由は明らかではないが、
以下のように推測することができる。すなわち、上記触
媒はポリイソシアネートとポリオールとのウレタン反応
に加え、ポリイソシアネートの3量化反応を促進する働
きも持つため、イソシアヌレート環が生成され、クリー
ニングブレードとしての耐摩耗性が向上すると推測す
る。
【0028】上記触媒の特に好ましい例としては、市販
されている商品名NCX−211(三共エアプロダクツ
社製)や商品名NCX−212(三共エアプロダクツ社
製)等があげられる。これらは汎用触媒と同様に、通常
硬化剤液側に添加される。なお、上記NCX−211
(三共エアプロダクツ社製)は、下記の式(2)で表さ
れる。また、NCX−212(三共エアプロダクツ社
製)は、下記の式(3)で表される。
【0029】
【化6】
【0030】
【化7】
【0031】そして、上記液状混合物全体に対し、触媒
の量を0.003〜0.04重量%に配合することが好
適であるが、この範囲には限定されない。0.003重
量%未満では活性が低く脱型までに時間がかかり、他の
効果は別として製造効率を向上させる効果があまり期待
できない。逆に0.04重量%を超えると反応が速くな
りすぎて、他の効果は別としてミキシングチャンバー内
の汚れ、成形型への注入時に流れ不良が生じるおそれが
あるからである。
【0032】本発明においては、硬化反応促進用とし
て、上記触媒とともに従来の汎用触媒(TEDA、DM
IZ等)を併用しても差し支えはない。この場合、上記
触媒と従来の触媒の合計量は、前記と同じ理由により、
同じく液状混合物に対し0.003〜0.04重量%に
設定することが好適である。
【0033】本発明では、従来の方法に従い、例えばつ
ぎのようにしてクリーニングブレードを製造する。すな
わち、まずクリーニングブレード用成形型を準備する。
次に、ポリイソシアネートと高分子量ポリオールとを部
分的に重合したウレタンゴム用プレポリマーならびに硬
化剤を、注型機に投入し、ミキシングチャンバー内で攪
拌し液状混合物を得る。これを上記の成形型内に注入、
硬化反応させ、ついで硬化物を脱型し切断することによ
りクリーニングブレードを製造することができる。
【0034】この製法によれば、クリーニングブレード
成形用の液状混合物が、上記特殊な触媒を含有している
ため、長時間連続注入作業を続けても、ミキシングチャ
ンバー内が硬化物で汚れることがないため、異物による
不良の発生もない。また、型注入性が良く、流れ不足に
よる不良品が生じることがない。そして、成形工程にお
いてある時間を経過すると反応が急激に進行するため、
成形サイクルを短縮することができ製造効率の向上を実
現することができる。
【0035】上記触媒を単独で使用し、あるいは他の触
媒と併用した場合に、触媒の配合量を、液状混合物全体
に対し0.003〜0.04重量%に設定すると、特に
優れた製造効率向上効果を得ることができる。
【0036】
【実施例】つぎに、本発明実施例および比較例を示して
本発明をさらに具体的に説明する。 実施例1〜9、比較例1〜3 表1〜表3に示す組成のウレタンゴム用プレポリマー、
硬化剤、触媒を同表に示す割合で注型機ミキシングチャ
ンバー内にて攪拌したのち、130℃に熱したクリーニ
ングブレード用の成形型に注入した。ついで、この硬化
物を脱型し、所定の寸法に切断しクリーニングブレード
を作製した。
【0037】なお、プレポリマーは表1〜3に示すポリ
イソシアネートとポリオールを表1〜3に示す量(重量
部)で混合し、70℃において1時間反応させて調製し
た。
【0038】このようにして作製したクリーニングブレ
ードについて、その製造過程の型注入性、硬化脱型時
間、脱型時の硬度、ミキシングチャンバー内の汚れ、画
質評価、加水分解性、切断面の凹凸、耐摩耗性を評価し
た。その結果を下記の表1〜表3に示す。なお、上記特
性の評価は、以下のようにして行った。 型注入性 空間部が幅10mm×深さ1.6mmで、長さ300m
mの金型を用い、この空間部にウレタンゴム用プレポリ
マー、硬化剤、触媒を含有する液状混合物を注入して自
然落下させ、その到達距離(mm)を測定した。この到
達距離が200mm以上であれば、好適にクリーニング
ブレードを製造することが可能である。 硬化脱型時間 ウレタンゴム用プレポリマー、硬化剤、触媒を含有する
液状混合物を130℃の成形型に注入、硬化反応させ、
ついで硬化物を脱型するまでの時間を測定した。 脱型時の硬度 上記硬化物を脱型した時のウレタンゴム硬度を測定し
た。なお、上記硬度(IRHD)の測定はウォーレス
(H.W.WALLACE)社製ウォーレス微小硬度計
を用い、JIS K 6253に基づいて行った。この
硬度が40°以上であればウレタンゴムの変形がない寸
法安定性の優れたクリーニングブレードを得ることがで
きる。 注型機ミキシングチャンバー内部の汚れ ウレタンゴム用プレポリマーと触媒を含有する硬化剤を
注型機ミキシングチャンバーで攪拌しながら、連続注入
4hr後のミキシングチャンバー内の硬化物による汚れ
具合を目視確認した。汚れのなかったものを◎、汚れて
いたものを量に応じて○、△、×と記した。 画質評価 得られたクリーニングブレードをLASER SHOT
LBP−850(キヤノン社製)用CRGに組み込ん
で、40℃95RH%の環境に1ヶ月放置し、上記CR
GをLASER SHOT LBP−850(キヤノン
社製)に装着して画質評価を行った。そして、画像にお
いて変化や異常が確認されなかったものを○、何らかの
変化が確認できた場合は、その旨を記した。 加水分解性 得られたクリーニングブレードを、40℃95RH%の
環境に1ヶ月放置し、ウレタンゴムの硬度変化率を評価
した。上記硬度(IRHD)の測定はウォーレス(H.
W.WALLACE)社製ウォーレス微小硬度計を用
い、JIS K6253に基づいて行った。 切断面の凹凸 得られたクリーニングブレードの切断面を目視観察し、
凹凸のないものを○、あるものを程度に応じて△、×と
記した。 耐摩耗性 得られたクリーニングブレードをLASER SHOT
LBP−850(キヤノン社製)用CRGに組み込ん
で、トナーがなくなるまで耐久テストを行った。そし
て、耐久テスト後クリーニングブレードのエッジを観察
し、欠けの深さを測定した。
【0039】
【表1】
【0040】*1:プレポリマーのNCO%(重量%) *2:1,4−ブタンジオール(A)とトリメチロール
プロパン(B)との混合物 (混合モル比;A/B
=60/40) *3:ポリオール成分のOH値(KOHmg/g) *4:液状混合物全体に対する重量% *5:NCX−211 0.01重量% + TEDA
0.01重量%
【0041】
【表2】
【0042】*1:プレポリマーのNCO%(重量%) *2:1,4−ブタンジオール(A)とトリメチロール
プロパン(B)との混合物 (混合モル比;A/B
=60/40) *3:ポリオール成分のOH値(KOHmg/g) *4:液状混合物全体に対する重量%
【0043】
【表3】
【0044】*1:プレポリマーのNCO%(重量%) *2:1,4−ブタンジオール(A)とトリメチロール
プロパン(B)との混合物 (混合モル比;A/B
=60/40) *3:ポリオール成分のOH値(KOHmg/g) *4:液状混合物全体に対する重量% 上記表1〜表3の結果から、実施例品はいずれも感光ド
ラムを汚染しないため画質が良好であることがわかる。
さらに、実施例2〜4、6〜9は型注入性も良く、硬化
時間も短縮できるため生産効率が良い。なかでも、実施
例8は耐加水分解性、耐摩耗性も向上するため、ローコ
ストでかつ品質も優れたクリーニングブレードといえ
る。なお、触媒含有量が好ましい範囲外である実施例1
および5においても画質評価、ミキシングチャンバー内
の汚れ、加水分解性、切断面の凹凸は他の実施例のそれ
と同等である。ただ実施例1においては硬化に時間を要
し、実施例5においては型注入性の値がわずかに小さく
なるのが認められる。
【0045】これに対して比較例1は、ミキシングチャ
ンバー内の汚れ、加水分解性、耐摩耗性が、比較例2は
型注入性、ミキシングチャンバー内の汚れ、画質評価、
加水分解性、耐摩耗性に問題があった。比較例3は比較
例1より加水分解性、耐摩耗性については向上している
が、実施例9には及ばず、ミキシングチャンバー内の汚
れにも問題があった。
【0046】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来用
いられていなかった触媒を用いるため、長時間連続注入
作業を続けても、注型機のミキシングチャンバー内部が
硬化物で汚れることはなく、異物による製品不良が発生
することがない。そのため、頻繁に溶剤でミキシングチ
ャンバー内を洗浄する必要がなくなり、溶剤の使用量が
減り、結果として環境に好ましい製造方法となる。ま
た、成形型への液状混合物の流れ性が良くなるため、流
れ不足による不良品が発生することもなくなる。また、
液状混合物はある時間を経過すると、その時点から急速
に硬化反応が進行するため、注型後の成形時間が短く、
製造効率を大幅に向上させることができ、低コストで製
造することが可能となる。さらに、本発明によれば、触
媒がクリーニングブレード表面へ移行することがない。
したがって、作業環境がアミン臭で充満することもな
く、またクリーニングブレードを感光ドラムと摺接させ
ておいても、感光ドラムの表面が汚染されることがな
い。このため、本発明のクリーニングブレードを用いれ
ば、常に高画質の画像を得ることが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲野 直彦 茨城県稲敷郡茎崎町茎崎1888−2 キヤノ ン化成株式会社内 Fターム(参考) 2H034 BF03 4F071 AA53 AH16 BB01 BB12 BC07 4J034 DF16 DF20 HA01 HA07 HB06 HC12 HC13 HC16 HC17 HC22 HC46 HC52 HC54 HC61 HC64 HC67 HC71 HC73 JA42 KB04 KD12 KE02 QB15 QC08 QD03 RA14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウレタンゴム用のプレポリマー、硬化剤
    および触媒からなる液状混合物から得られるクリーニン
    グブレードであって、上記触媒が下記の一般式(1)で
    表される化合物からなることを特徴とするクリーニング
    ブレード。 【化1】 (上記式中、R1はCn2n+1、R2、R3およびR4はCn
    2n、R5はCn2n+1であり、これらの式においてn
    は、互に独立に0または1以上の正の整数である。)
  2. 【請求項2】 前記液状混合物全体に対する触媒の配合
    量が0.003〜0.04重量%である請求項1記載の
    クリーニングブレード。
  3. 【請求項3】 ウレタンゴム用のプレポリマー、硬化剤
    および触媒からなる液状混合物をクリーニングブレード
    用成形型に注入し、硬化、脱型、切断するクリーニング
    ブレードの製法であって、上記触媒が下記の一般式
    (1)で表される化合物からなることを特徴とするクリ
    ーニングブレードの製造方法。 【化2】 (上記式中、R1はCn2n+1、R2、R3、R4はC
    n2n、R5はCn2n+1であり、これらの式においてn
    は、互に独立に0または1以上の正の整数である。)
  4. 【請求項4】 前記液状混合物全体に対する触媒の配合
    量が0.003〜0.04重量%である請求項3記載の
    クリーニングブレードの製造方法。
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