洗浄用スポンジローラ
【課題】スクラブ洗浄の際に被洗浄面を均一に洗浄する。
【解決手段】ロール体３は、湿潤状態で弾性を有する多孔質素材によって構成され、ロール体３の回転軸２は、ロール体３の内径部に挿通されロール体３を固定的に支持する。回転軸２を回転させるとともに、回転軸２と略平行に配置された平面状の被洗浄面１１を、回転軸２と略直交する仮想平面内に配置された仮想回転軸１２を中心に回転させることによって、回転する被洗浄面１１にロール体３の外周部分を回転接触させてスクラブ洗浄を行う。ロール体３の外周部分は、被洗浄面１１のうち仮想回転軸１２に近接する内側領域１３に接触する中央領域６と、被洗浄面１１のうち仮想回転軸１２から離間した外側領域１４に接触する外端領域７とを含む。ロール体３が１回転する間のロール体３の外周部分の被洗浄面に対する接触強さは、中央領域６の方が外端領域７よりも低く設定されている。
【解決手段】ロール体３は、湿潤状態で弾性を有する多孔質素材によって構成され、ロール体３の回転軸２は、ロール体３の内径部に挿通されロール体３を固定的に支持する。回転軸２を回転させるとともに、回転軸２と略平行に配置された平面状の被洗浄面１１を、回転軸２と略直交する仮想平面内に配置された仮想回転軸１２を中心に回転させることによって、回転する被洗浄面１１にロール体３の外周部分を回転接触させてスクラブ洗浄を行う。ロール体３の外周部分は、被洗浄面１１のうち仮想回転軸１２に近接する内側領域１３に接触する中央領域６と、被洗浄面１１のうち仮想回転軸１２から離間した外側領域１４に接触する外端領域７とを含む。ロール体３が１回転する間のロール体３の外周部分の被洗浄面に対する接触強さは、中央領域６の方が外端領域７よりも低く設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体電子デバイスウェハ、シリコンウェハ、ハードディスク等のエレクトロニクス部品の製造工程のうち、主に洗浄工程のスクラブ洗浄で用いられる洗浄用スポンジローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエレクトロニクス工業では、各種部品の精密度が飛躍的に進み、それに伴って製造環境の清浄性に関する要求も高まっている。特に部品表面の化学的汚染や付着粒子は、製品の歩留まりや動作の信頼性に大きな影響を与えるため、製造工程における洗浄工程の重要性は非常に大きく、様々な洗浄方法が開発、実施されている。
【０００３】
例えば、半導体電子デバイスウェハ、シリコンウェハ、ハードディスク等の被洗浄体の表面（被洗浄面）を洗浄する方法として、スポンジローラによるスクラブ洗浄が知られている。スポンジローラは、回転軸と、回転軸の外周に固着された弾性を有する略円筒状のロール体とから構成されている。スクラブ洗浄とは、ロール体の外周部分を被洗浄面に接触させて、両者の接触部分に水その他の洗浄液を供給しながら回転軸を介してロール体を回転させることにより、擦り洗いするものである。また、円形状の被洗浄面をスクラブ洗浄する際には、効率的な洗浄を行うために被洗浄面を回転させることが多い。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１６３１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、被洗浄面を回転させると、被洗浄面のうち回転中心に近接する内側領域と回転中心から離間した外側領域とでは、被洗浄面を１回転させる間の移動距離が大きく相違するため、ロール体に対する被洗浄面の単位面積当たりの接触時間は、内側領域では長くなり、外側領域では短くなる。このため、内側領域では外側領域に比べて過度の接触で洗浄面にダメージを与える可能性があった。また、内側領域のダメージを防ぐために回転速度や接触圧等の諸条件を低く設定すると、外側領域が十分に洗浄されない可能性が生じた。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、スクラブ洗浄の際に被洗浄面を均一に洗浄することが可能な洗浄用スポンジローラの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の洗浄用スポンジローラは、略円筒状のロール体と回転軸とを備える。
【０００８】
ロール体は、湿潤状態で弾性を有する多孔質素材によって構成されている。回転軸は、ロール体の内径部に挿通され、ロール体を固定的に支持する。回転軸を回転させるとともに、回転軸と略平行に配置された平面状の被洗浄面を、回転軸と略直交するように回転させることによって、回転する被洗浄面にロール体の外周部分を回転接触させてスクラブ洗浄が行われる。
【０００９】
ロール体の外周部分は、被洗浄面のうち内側領域に接触する中央領域と、被洗浄面のうち外側領域に接触する外端領域とを含む。ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さは、中央領域の方が外端領域よりも低く設定されている。
【００１０】
ここで、ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低とは、ロール体が１回転する間にその外周部分が接触によって被洗浄面（停止状態の被洗浄面）に与える影響の度合いの大小であり、換言すると、ロール体が１回転する間にその外周部分が被洗浄面（停止状態の被洗浄面）を擦る仕事量の大小を意味する。
【００１１】
ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低は、被洗浄面に対する外周部分の接触面積の大小によって設定してもよい。すなわち、ロール体の外周部分を、中央領域では被洗浄面との接触面積が小さく、外端領域では被洗浄面との接触面積が大きくなるように設定してもよい。なお、中央領域での被洗浄面との接触面積は、外端領域での接触面積の２／３以下に設定すると良い。
【００１２】
また、ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低は、被洗浄面に対する外周部分の接触圧の高低によって設定してもよい。すなわち、ロール体の外周部分を、中央領域では被洗浄面との接触圧が低く、外端領域では被洗浄面との接触圧が高くなるように設定してもよい。なお、被洗浄面に対するロール体の中央領域の接触圧は、外端領域の接触圧の２／３以下に設定すると良い。
【００１３】
上記構成では、回転する被洗浄面（内側領域及び外側領域）にロール体の外周部分を接触させた場合、ロール体の外周部分のうち、被洗浄面の内側領域と接触する中央領域の方が、被洗浄面の外側領域と接触する外端領域よりも被洗浄面の単位面積に対する接触時間が長くなる。一方、ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さは、中央領域の方が外端領域よりも低く設定されている。このように、ロール体の外周部分のうち、被洗浄面との接触時間が長い中央領域は被洗浄面に対する接触強さが低く設定され、被洗浄面との接触時間が短い外端領域は被洗浄面に対する接触強さが高く設定されているので、内側領域にダメージを与えることなく、被洗浄面の洗浄の均一化を図ることができる。
【００１４】
また、ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低を、被洗浄面に対する外周部分の接触面積の大小によって設定する態様として、ロール体の外周部分に、ロール体の外周面から一体的に突出する複数の突起を設け、ロール体の外周面に対する複数の突起の専有面積の割合（突起の密度）を、中央領域の方が外端領域よりも低くなるように設定してもよい。
【００１５】
上記構成では、中央領域の突起の密度を外端領域の突起の密度よりも低く設定するという比較的簡単な方法によって、ロール体の外周部分の洗浄能力の高低を設定することができる。
【００１６】
さらに、複数の突起を、ロール体の外周面のほぼ全域において同じ配列パターンで配置し、突起の大きさを、中央領域の方が外端領域よりも小さくなるように設定してもよい。
【００１７】
上記構成では、複数の突起がロール体の外周面のほぼ全域において同じ配列パターンで配置されているので、ロール体の外周面のほぼ全域において各突起間に良好に洗浄液を流通させることができる。
【００１８】
また、ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低を、被洗浄面に対する外周部分の接触圧の高低によって設定する態様として、ロール体の中央領域を外端領域よりも軟質な素材によって形成してもよく、また、ロール体の外周部分に、ロール体の外周面から一体的に突出する複数の突起を設け、ロール体の外周面に対する突起の突出高さを、中央領域の方が外端領域よりも低くなるように設定してもよい。
【００１９】
上記構成では、中央領域を外端領域よりも軟質な素材によって形成したり、中央領域の突起の高さを外端領域の突起の高さよりも低く設定するという比較的簡単な方法によって、ロール体の外周部分の洗浄能力の高低を設定することができる。
【００２０】
さらに、ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低を、被洗浄面に対する外周部分の接触圧の高低によって設定する他の態様として、回転軸のうち、ロール体の中央領域を支持する中央部分の外径を、外端領域を支持する外端部分の外径よりも小さく設定してもよい。
【００２１】
上記構成では、ロール体の外周面をフラットな円周面とした場合であっても、ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低を設定することができる。
【００２２】
また、ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さを、中央領域から外端領域に向かって徐々に高くなるように設定してもよい。
【００２３】
例えば、ロール体の外周部分に複数の突起を設け、ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低を突起の密度の高低によって設定する場合、突起の密度を、中央領域から外端領域へ向かう従って徐々に高くなるように設定してもよい。さらに、突起の密度を、被洗浄面の回転の中心からの半径の距離にほぼ比例して又は半径の距離の２乗にほぼ比例して徐々に高くなるように設定してもよい。
【００２４】
また、ロール体の外周部分に複数の突起を設け、ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低を被洗浄面に対する突起の接触圧の高低によって設定する場合や、回転軸の中央部分の外径を外端部分の外径よりも小さく設定する場合、被洗浄面に対する突起の接触圧を、中央領域から外端領域へ向かう従って徐々に高くなるように設定してもよい。さらに、被洗浄面に対する突起の接触圧を、被洗浄面の回転の中心からの半径の距離にほぼ比例して又は半径の距離の２乗に比例して徐々に高くなるように設定してもよい。
【００２５】
上記構成では、ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さが中央領域から外端領域に向かって徐々に高くなるように設定されているので、被洗浄面のほぼ全域においてダメージを抑えることができ、さらに洗浄の均一化を図ることができる。
【００２６】
また、ロール体の外周部分に複数の突起を設けた場合、全突起の外端面の面積の合計は、各突起の外端上を通る仮想接触外周面の面積に対して、５０％以下が好ましい。さらに、被洗浄面が直径３００mmウェハの場合、突起の数は１００以上であることが好ましい。
【００２７】
また、適正含水状態におけるロール体の有する３０％圧縮応力（物性値）は、２ｋＰａ以上２０kＰａ未満であることが好ましい。
【００２８】
また、ロール体の外周部分には、開口部を有する皮膜状の組織が存在してもよい。
【００２９】
さらに、ロール体の材質は、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー、又は合成ゴムであってもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る洗浄用スポンジローラによれば、スクラブ洗浄の際に被洗浄面を均一に洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は本実施形態に係る洗浄用スポンジローラによって被洗浄面を洗浄する状態を示す斜視図、図２はロール体の外周面の一部を展開して示す平面図、図３は図２のIII−III線矢視断面図である。
【００３３】
図１〜図３に示すように、スクラブ洗浄の対象となる被洗浄体１０は、薄厚円盤状のウェハであり、被洗浄面１１は、被洗浄体１０の表面及び裏面である。
【００３４】
スクラブ洗浄を行う上下一対の洗浄用スポンジローラ（以下、単にスポンジローラと称する）１は、それぞれ回転軸２と、回転軸２に装着されるロール体３とによって構成される。
【００３５】
回転軸２は、略円柱状であり、金属やプラスチックなどの硬質な材料によって形成されている。
【００３６】
ロール体３は、略円筒形状であり、含水状態で弾性を有するポリビニルアセタール系多孔質素材（ＰＶＡｔ系多孔質素材）から成る。ＰＶＡｔ系多孔質素材は、乾燥状態で硬化し、湿潤状態で軟化する。また、吸水性及び保水性に優れ、湿潤時に好ましい柔軟性と適度な反発弾性を示し、耐磨耗性にも優れている。回転軸２はロール体３の内径部に挿通され、ロール体３を固定的に支持する。例えば、回転軸２の外周面とロール体３の内周面とを接着剤によって固着してもよく、また、回転軸２の外径をロール体３の内径よりも大きく形成し、回転軸２をロール体３の内径部に圧入することにより、ロール体３の弾性力によってロール体３を回転軸２に固定的に支持させてもよい。このような固定的な支持により、ロール体３は、回転軸２と共に回転する。なお、ロール体３の素材としては、ＰＶＡｔ系樹脂の他、ポリウレタン樹脂や熱可塑性エラストマーや合成ゴムなどを用いることができる。
【００３７】
ＰＶＡｔ系多孔質素材から成るロール体３は、例えば平均重合度５００〜３０００でケン化度８０％以上のポリビニルアルコール（原料）を一種又はそれ以上混合して水溶液とし、この水溶液に架橋剤としてアルデヒド類、触媒として鉱酸類、及び気孔形成材として澱粉等を加え、これらの混合液を所定の型内に注入し、４０〜８０℃で反応させて型から取り出した後、水洗により気孔形成材等を除去することによって得られる。型から取り出した後のロール体３の外周部分を含む外面には、開口部を有する皮膜状の組織が存在する。
【００３８】
なお、適正含水状態におけるロール体３の有する３０％圧縮応力（物性値）は、２ｋＰａ以上２０ｋＰａ未満であることが好ましい。適正含水状態とは、ＰＶＡｔ系多孔質素材が適正な弾力を発揮し得る含水状態をいい、含水率（乾燥状態に対する含水状態の重量％）が、およそ１００％〜１０００％の範囲で得られる。また、３０％圧縮応力とは、適正含水状態のＰＶＡｔ系多孔質素材を、両端面間の距離（長手方向の高さ）が３０ｍｍとなるように切断し、端面全体に荷重がかかるようにデジタル式荷重測定器にセットし、長手方向に３０％（９ｍｍ）押し潰した時の荷重を計測し、該荷重を端面の面積で割った値として得られる。
【００３９】
また、ＰＶＡｔ系多孔質素材としては、気孔率が８５％以上９５％以下、平均気孔径が１０μｍ以上２００μｍ以下のものが好適である。
【００４０】
気孔率が８５％より小さいと、湿潤時の柔軟性が不十分となり、また、気孔率が９５％より大きいと、実用的強度に乏しく、何れも洗浄用途には適さないためである。また、平均気孔径が１０μｍよりも小さいと、湿潤時の弾性が不足して十分なブラッシング効果が得られず、２００μｍを超えると、目が粗すぎて精密洗浄には不適当なためである。
【００４１】
なお、ここでいう気孔率とは、乾燥機で十分に乾燥された直方体のＰＶＡｔ系多孔質素材を乾式自動密時計にて測定し、直方体の見掛け体積と真体積とから、次式（１）にて算出される値である。
【００４２】
気孔率（％）＝（見掛け体積−真体積）／見掛け体積×１００ …（１）
【００４３】
また、平均気孔径は、ＡＳＴＭ（Ｄｅｓｉｒｎａｔｉｏｎ：Ｄ４４０４−８４）に基づく測定値であり、具体的には、ＰＯＲＵＳ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣ社製水銀ポロシメータを用いた、水銀圧入法細孔測定によって求められる値である。
【００４４】
スクラブ洗浄は、上下のスポンジローラ１の回転軸２を所定距離だけ離間させて略平行に配置し、被洗浄面１１を回転軸２と略平行に配置した状態で上下のロール体３の間に被洗浄体１０を挟み、被洗浄面１１に洗浄液を供給し、回転軸２をそれぞれ回転させるとともに、回転軸２と略直交する仮想平面内に配置された仮想回転軸１２を中心に被洗浄面１１を回転させることにより行われる。すなわち、回転する被洗浄面１１にロール体３の外周部分を回転接触させてスクラブ洗浄が行われる。
【００４５】
ロール体３の外周部分（複数の突起５を含む外周面３ａ）は、中央領域６と、この中央領域６の外側２箇所に配置される外端領域７とを含む。中央領域６は、被洗浄面１１のうち仮想回転軸１２（被洗浄面１１の回転中心）に近接する内側領域１３に接触し、外端領域７は、被洗浄面１１のうち仮想回転軸１２（被洗浄面１１の回転中心）から離間した外縁付近を含む外側領域１４にそれぞれ接触する。回転軸２の回転によってロール体３が１回転する間のロール体３の外周部分の被洗浄面１１に対する接触強さ（以下、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さと称する）は、中央領域６の方が外端領域７よりも低く設定されている。ここで、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低とは、ロール体３が１回転する間にその外周部分が接触によって被洗浄面１１（停止状態の被洗浄面１１）に与える影響の度合いの大小であり、換言すると、ロール体３が１回転する間にその外周部分が被洗浄面１１（停止状態の被洗浄面１１）を擦る仕事量の大小を意味する。また、この被洗浄面１１に対する接触強さとは、回転軸２及び仮想回転軸１２の回転速度などの他の条件とは無関係に、回転軸２に装着されたロール体３の材質や形状などによって決まるものであり、スポンジローラ１自身が有する固有の接触強さである。
【００４６】
ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低は、被洗浄面１１に対する外周部分の接触面積の大小によって設定してもよく、被洗浄面１１に対する外周部分の接触圧の高低によって設定してもよい。本実施形態では、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を、被洗浄面１１に対する外周部分の接触面積の大小によって設定している。すなわち、ロール体３の外周部分を、中央領域６では被洗浄面１１との接触面積が小さく、外端領域７では被洗浄面１１との接触面積が大きくなるように設定している。なお、中央領域６での被洗浄面１１との接触面積は、外端領域７での接触面積の２／３以下に設定することが好ましい。
【００４７】
また、本実施形態では、ロール体３の外周面３ａ上に円柱状の複数の突起５が一体的に突出成形され、これら複数の突起５が被洗浄面１１に回転接触する。ロール体３の外周面３ａに対する複数の突起５の専有面積の割合（突起５の密度）は、中央領域６の方が外端領域７よりも低く設定されている。具体的には、複数の突起５は全て同一の寸法形状を有し、中央領域６の突起５の数が外端領域７の突起５の数よりも少なく設定されている。なお、突起５の寸法形状は任意に設定可能であり、例えば、図４に示すように図２の突起５よりも外径の小さい突起５を設けてもよい。
【００４８】
本実施形態によれば、仮想回転軸１２を中心として回転する被洗浄面１１（内側領域１３及び外側領域１４）にロール体３の外周部分（突起５）を接触させた場合、ロール体３の外周部分のうち、被洗浄面１１の内側領域１３と接触する中央領域６の方が、被洗浄面１１の外側領域１４と接触する外端領域７よりも被洗浄面１１の単位面積に対する接触時間が長くなる。一方、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さは、中央領域６の方が外端領域７よりも低く設定されている。このように、ロール体３の外周部分のうち、被洗浄面１１との接触時間が長い中央領域６は被洗浄面１１に対する接触強さが低く設定され、被洗浄面１１との接触時間が短い外端領域７は接触強さが高く設定されているので、内側領域１３へのダメージも少なく、外側領域１４の洗浄力も保持されており、被洗浄面１１の洗浄の均一化を図ることができる。
【００４９】
また、中央領域６の突起５の密度を外端領域７の突起５の密度よりも低く設定する（具体的には、中央領域６の突起５の数を外端領域７の突起５の数よりも少なく設定する）という比較的簡単な方法によって、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を設定することができる。
【００５０】
なお、本実施形態の外端領域７は中央領域６に隣接しているが、両者を離間させてその間に中間領域を設け、中間領域の被洗浄面１１に対する接触強さを中央領域６よりも高く且つ外端領域７よりも低く設定してもよい。また、この場合、中間領域における突起５の密度を、中央領域６から外端領域７へ向かう従って徐々に高くなるように設定してもよい。さらに、突起５の密度を、被洗浄面１１の回転の中心（仮想回転軸１２）からの半径の距離にほぼ比例して又は半径の距離の２乗にほぼ比例して徐々に高くなるように設定してもよい。このように、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さを中央領域６から外端領域７に向かって徐々に低くなるように設定することによって、被洗浄面１１のほぼ全域においてダメージを抑えることができ、さらに洗浄の均一化を図ることができる。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態を、図５に基づいて説明する。図５は本実施形態に係るロール体の外周面の一部を展開して示す平面図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５２】
本実施形態のロール体３は、複数の突起５をロール体３の外周面３ａのほぼ全域において同じ配列パターンで配置し、中央領域６の突起５を外端領域７の突起５よりも小さく設定している点で、第１実施形態と相違する。すなわち、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低は、第１実施形態と同様に、被洗浄面１１に対する外周部分（突起５）の接触面積の大小によって設定されているが、第１実施形態では突起５の数によって接触面積の大小を設定しているのに対し、本実施形態では、突起５の大きさによって接触面積の大小を設定し、且つ外周面３ａのほぼ全域において同じ配列パターンで突起５を配置している。
【００５３】
また、中央領域６と外端領域７との間に中間領域８が設けられ、中間領域８の被洗浄面１１に対する接触強さは中央領域６よりも高く且つ外端領域７よりも低く設定されている。具体的には、中間領域８の突起５は、中央領域６の突起５よりも大きく且つ外端領域７の突起５よりも小さく設定されている。
【００５４】
本実施形態によれば、複数の突起５がロール体３の外周面３ａのほぼ全域において同じ配列パターンで配置されているので、ロール体３の外周面３ａのほぼ全域において各突起５間に良好に洗浄液を流通させてスクラブ洗浄を行うことができる。
【００５５】
次に、本発明の第３実施形態を、図６及び図７に基づいて説明する。図６は本実施形態に係るロール体の外周面の一部を展開して示す平面図、図７は図６のVII−VII線矢視断面図である。なお、上記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５６】
本実施形態では、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を、被洗浄面１１に対する外周部分（突起５）の接触圧の高低によって設定している点で第１及び第２実施形態と相違する。具体的には、中央領域６が外端領域７よりも軟質な素材によって形成されている。また、ロール体３の外周面３ａのほぼ全域には、同一の寸法形状（大きさ及び高さ）を有する複数の突起５が同じ配列パターンで配置されている。なお、ロール体３を成形する際に中央領域６と外端領域７とを別々に成形し、回転軸２に装着した状態で両者を一体化させてもよく、ロール体３を成形する際に中央領域６と外端領域７とを一体的に成形してもよい。また、ロール体３の外周面３ａに突起５を形成せず、ロール体３の外周面３ａをフラットな円周面としてもよい。さらに、中央領域６と外端領域７との間に中間領域を設け、中間領域を、中央領域６よりも硬質で且つ外端領域７よりも軟質な素材によって形成してもよい。
【００５７】
上記構成では、中央領域６を外端領域７よりも軟質な素材によって形成するという比較的簡単な方法によって、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を設定することができる。
【００５８】
次に、本発明の第４実施形態を、図８及び図９に基づいて説明する。図８は本実施形態に係るロール体の外周面の一部を展開して示す平面図、図９は図８のIX−IX線矢視断面図である。なお、上記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５９】
本実施形態では、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を、被洗浄面１１に対する外周部分（突起５）の接触圧の高低によって設定している点で第３実施形態と共通し、中央領域６の突起５の高さ（外周面３ａからの距離）を外端領域７の突起５の高さ（外周面３ａからの距離）よりも低く設定することによって、外周部分（突起５）の接触圧の高低を設定している点で第３実施形態と相違する。
【００６０】
ロール体３の外周面３ａのほぼ全域には、同一の寸法形状（大きさ及び高さ）を有する複数の突起５が同じ配列パターンで配置されおり、中央領域６の突起５の高さは外端領域７の突起５の高さよりも低い。このため、ロール体３の外周部分を被洗浄面１１に押し当てた際に、外端領域７の突起５の方が中央領域６の突起５よりも変形量が大きくなり、外端領域７の接触圧の方が中央領域６の接触圧よりも高くなる。
【００６１】
なお、中央領域６と外端領域７との間に中間領域を設け、中間領域に、中央領域６よりも高く且つ外端領域７よりも低い突起を形成してもよい。また、中間領域における突起５の高さを、中央領域６から外端領域７へ向かう従って徐々に高くなるように設定してもよい。さらに、突起５の高さを、被洗浄面１１の回転の中心（仮想回転軸１２）からの半径の距離にほぼ比例して又は半径の距離の２乗にほぼ比例して徐々に高くなるように設定してもよい。
【００６２】
本実施形態によれば、中央領域６の突起５を外端領域７の突起５よりも低く設定するという比較的簡単な方法によって、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を設定することができる。
【００６３】
次に、本発明の第５実施形態を、図１０に基づいて説明する。図１０は本実施形態に係るスポンジローラの断面図である。なお、上記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６４】
本実施形態では、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を、被洗浄面１１に対する外周部分の接触圧の高低によって設定している点で第３及び第４実施形態と共通し、回転軸２の外径（太さ）によってロール体３の中央領域６の接触圧と外端領域７の接触圧とを変えている点で第３及び第４実施形態と相違する。
【００６５】
本実施形態のロール体３の外周面３ａは、上記実施形態のような突起５は有さず、フラットな円周面状である。回転軸２のうち、ロール体３の中央領域６を支持する中央部分１５の外径は、外端領域７を支持する外端部分１６の外径よりも小さく設定されている。このため、ロール体３の外周部分を被洗浄面１１に押し当てた際に、外端領域７の方が中央領域６のよりも変形し難く、外端領域７の接触圧の方が中央領域６の接触圧よりも高くなる。
【００６６】
上記構成では、ロール体３の外周面３ａをフラットな円周面とした場合であっても、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を設定することができる。
【００６７】
なお、本実施形態のロール体３に、上記第１〜第４実施形態のような突起５を形成してもよい。
【００６８】
また、図１１に示すように、回転軸２の外径を外端部分１６から中央部分１５に向かって徐々に小さく（細く）なるように設定してもよく、図１２に示すように、回転軸２の外端部分１６にリング状又は柱状の突起部１７を突設することにより、中央部分１５の外径を外端部分１６の外径よりも小さく設定してもよい。
【００６９】
本発明は、一例として説明した上述の実施形態、及びその変形例に限定されることはなく、上述の実施形態等以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る洗浄用スポンジローラによって被洗浄面を洗浄する状態を示す斜視図である。
【図２】図１のロール体の外周面の一部を展開して示す平面図である。
【図３】図２のIII−III線矢視断面図である。
【図４】第１実施形態の変形例を示すロール体の展開平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るロール体の外周面の一部を展開して示す平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るロール体の外周面の一部を展開して示す平面図である。
【図７】図６のVII−VII線矢視断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るロール体の外周面の一部を展開して示す平面図である。
【図９】図８のIX−IX線矢視断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るスポンジローラの断面図である。
【図１１】第５実施形態の変形例を示すスポンジローラの断面図である。
【図１２】第５実施形態の他の変形例を示すスポンジローラの断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…スポンジローラ、２…回転軸、３…ロール体、５…突起、６…中央領域、７…外端領域、８…中間領域、１０…被洗浄体、１１…被洗浄面、１２…仮想回転軸、１３…内側領域、１４…外側領域、１５…中央部分、１６…外端部分、１７…突起部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体電子デバイスウェハ、シリコンウェハ、ハードディスク等のエレクトロニクス部品の製造工程のうち、主に洗浄工程のスクラブ洗浄で用いられる洗浄用スポンジローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエレクトロニクス工業では、各種部品の精密度が飛躍的に進み、それに伴って製造環境の清浄性に関する要求も高まっている。特に部品表面の化学的汚染や付着粒子は、製品の歩留まりや動作の信頼性に大きな影響を与えるため、製造工程における洗浄工程の重要性は非常に大きく、様々な洗浄方法が開発、実施されている。
【０００３】
例えば、半導体電子デバイスウェハ、シリコンウェハ、ハードディスク等の被洗浄体の表面（被洗浄面）を洗浄する方法として、スポンジローラによるスクラブ洗浄が知られている。スポンジローラは、回転軸と、回転軸の外周に固着された弾性を有する略円筒状のロール体とから構成されている。スクラブ洗浄とは、ロール体の外周部分を被洗浄面に接触させて、両者の接触部分に水その他の洗浄液を供給しながら回転軸を介してロール体を回転させることにより、擦り洗いするものである。また、円形状の被洗浄面をスクラブ洗浄する際には、効率的な洗浄を行うために被洗浄面を回転させることが多い。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１６３１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、被洗浄面を回転させると、被洗浄面のうち回転中心に近接する内側領域と回転中心から離間した外側領域とでは、被洗浄面を１回転させる間の移動距離が大きく相違するため、ロール体に対する被洗浄面の単位面積当たりの接触時間は、内側領域では長くなり、外側領域では短くなる。このため、内側領域では外側領域に比べて過度の接触で洗浄面にダメージを与える可能性があった。また、内側領域のダメージを防ぐために回転速度や接触圧等の諸条件を低く設定すると、外側領域が十分に洗浄されない可能性が生じた。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、スクラブ洗浄の際に被洗浄面を均一に洗浄することが可能な洗浄用スポンジローラの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の洗浄用スポンジローラは、略円筒状のロール体と回転軸とを備える。
【０００８】
ロール体は、湿潤状態で弾性を有する多孔質素材によって構成されている。回転軸は、ロール体の内径部に挿通され、ロール体を固定的に支持する。回転軸を回転させるとともに、回転軸と略平行に配置された平面状の被洗浄面を、回転軸と略直交するように回転させることによって、回転する被洗浄面にロール体の外周部分を回転接触させてスクラブ洗浄が行われる。
【０００９】
ロール体の外周部分は、被洗浄面のうち内側領域に接触する中央領域と、被洗浄面のうち外側領域に接触する外端領域とを含む。ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さは、中央領域の方が外端領域よりも低く設定されている。
【００１０】
ここで、ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低とは、ロール体が１回転する間にその外周部分が接触によって被洗浄面（停止状態の被洗浄面）に与える影響の度合いの大小であり、換言すると、ロール体が１回転する間にその外周部分が被洗浄面（停止状態の被洗浄面）を擦る仕事量の大小を意味する。
【００１１】
ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低は、被洗浄面に対する外周部分の接触面積の大小によって設定してもよい。すなわち、ロール体の外周部分を、中央領域では被洗浄面との接触面積が小さく、外端領域では被洗浄面との接触面積が大きくなるように設定してもよい。なお、中央領域での被洗浄面との接触面積は、外端領域での接触面積の２／３以下に設定すると良い。
【００１２】
また、ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低は、被洗浄面に対する外周部分の接触圧の高低によって設定してもよい。すなわち、ロール体の外周部分を、中央領域では被洗浄面との接触圧が低く、外端領域では被洗浄面との接触圧が高くなるように設定してもよい。なお、被洗浄面に対するロール体の中央領域の接触圧は、外端領域の接触圧の２／３以下に設定すると良い。
【００１３】
上記構成では、回転する被洗浄面（内側領域及び外側領域）にロール体の外周部分を接触させた場合、ロール体の外周部分のうち、被洗浄面の内側領域と接触する中央領域の方が、被洗浄面の外側領域と接触する外端領域よりも被洗浄面の単位面積に対する接触時間が長くなる。一方、ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さは、中央領域の方が外端領域よりも低く設定されている。このように、ロール体の外周部分のうち、被洗浄面との接触時間が長い中央領域は被洗浄面に対する接触強さが低く設定され、被洗浄面との接触時間が短い外端領域は被洗浄面に対する接触強さが高く設定されているので、内側領域にダメージを与えることなく、被洗浄面の洗浄の均一化を図ることができる。
【００１４】
また、ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低を、被洗浄面に対する外周部分の接触面積の大小によって設定する態様として、ロール体の外周部分に、ロール体の外周面から一体的に突出する複数の突起を設け、ロール体の外周面に対する複数の突起の専有面積の割合（突起の密度）を、中央領域の方が外端領域よりも低くなるように設定してもよい。
【００１５】
上記構成では、中央領域の突起の密度を外端領域の突起の密度よりも低く設定するという比較的簡単な方法によって、ロール体の外周部分の洗浄能力の高低を設定することができる。
【００１６】
さらに、複数の突起を、ロール体の外周面のほぼ全域において同じ配列パターンで配置し、突起の大きさを、中央領域の方が外端領域よりも小さくなるように設定してもよい。
【００１７】
上記構成では、複数の突起がロール体の外周面のほぼ全域において同じ配列パターンで配置されているので、ロール体の外周面のほぼ全域において各突起間に良好に洗浄液を流通させることができる。
【００１８】
また、ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低を、被洗浄面に対する外周部分の接触圧の高低によって設定する態様として、ロール体の中央領域を外端領域よりも軟質な素材によって形成してもよく、また、ロール体の外周部分に、ロール体の外周面から一体的に突出する複数の突起を設け、ロール体の外周面に対する突起の突出高さを、中央領域の方が外端領域よりも低くなるように設定してもよい。
【００１９】
上記構成では、中央領域を外端領域よりも軟質な素材によって形成したり、中央領域の突起の高さを外端領域の突起の高さよりも低く設定するという比較的簡単な方法によって、ロール体の外周部分の洗浄能力の高低を設定することができる。
【００２０】
さらに、ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低を、被洗浄面に対する外周部分の接触圧の高低によって設定する他の態様として、回転軸のうち、ロール体の中央領域を支持する中央部分の外径を、外端領域を支持する外端部分の外径よりも小さく設定してもよい。
【００２１】
上記構成では、ロール体の外周面をフラットな円周面とした場合であっても、ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低を設定することができる。
【００２２】
また、ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さを、中央領域から外端領域に向かって徐々に高くなるように設定してもよい。
【００２３】
例えば、ロール体の外周部分に複数の突起を設け、ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低を突起の密度の高低によって設定する場合、突起の密度を、中央領域から外端領域へ向かう従って徐々に高くなるように設定してもよい。さらに、突起の密度を、被洗浄面の回転の中心からの半径の距離にほぼ比例して又は半径の距離の２乗にほぼ比例して徐々に高くなるように設定してもよい。
【００２４】
また、ロール体の外周部分に複数の突起を設け、ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低を被洗浄面に対する突起の接触圧の高低によって設定する場合や、回転軸の中央部分の外径を外端部分の外径よりも小さく設定する場合、被洗浄面に対する突起の接触圧を、中央領域から外端領域へ向かう従って徐々に高くなるように設定してもよい。さらに、被洗浄面に対する突起の接触圧を、被洗浄面の回転の中心からの半径の距離にほぼ比例して又は半径の距離の２乗に比例して徐々に高くなるように設定してもよい。
【００２５】
上記構成では、ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さが中央領域から外端領域に向かって徐々に高くなるように設定されているので、被洗浄面のほぼ全域においてダメージを抑えることができ、さらに洗浄の均一化を図ることができる。
【００２６】
また、ロール体の外周部分に複数の突起を設けた場合、全突起の外端面の面積の合計は、各突起の外端上を通る仮想接触外周面の面積に対して、５０％以下が好ましい。さらに、被洗浄面が直径３００mmウェハの場合、突起の数は１００以上であることが好ましい。
【００２７】
また、適正含水状態におけるロール体の有する３０％圧縮応力（物性値）は、２ｋＰａ以上２０kＰａ未満であることが好ましい。
【００２８】
また、ロール体の外周部分には、開口部を有する皮膜状の組織が存在してもよい。
【００２９】
さらに、ロール体の材質は、ポリビニルアセタール系樹脂、ポリウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー、又は合成ゴムであってもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る洗浄用スポンジローラによれば、スクラブ洗浄の際に被洗浄面を均一に洗浄することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は本実施形態に係る洗浄用スポンジローラによって被洗浄面を洗浄する状態を示す斜視図、図２はロール体の外周面の一部を展開して示す平面図、図３は図２のIII−III線矢視断面図である。
【００３３】
図１〜図３に示すように、スクラブ洗浄の対象となる被洗浄体１０は、薄厚円盤状のウェハであり、被洗浄面１１は、被洗浄体１０の表面及び裏面である。
【００３４】
スクラブ洗浄を行う上下一対の洗浄用スポンジローラ（以下、単にスポンジローラと称する）１は、それぞれ回転軸２と、回転軸２に装着されるロール体３とによって構成される。
【００３５】
回転軸２は、略円柱状であり、金属やプラスチックなどの硬質な材料によって形成されている。
【００３６】
ロール体３は、略円筒形状であり、含水状態で弾性を有するポリビニルアセタール系多孔質素材（ＰＶＡｔ系多孔質素材）から成る。ＰＶＡｔ系多孔質素材は、乾燥状態で硬化し、湿潤状態で軟化する。また、吸水性及び保水性に優れ、湿潤時に好ましい柔軟性と適度な反発弾性を示し、耐磨耗性にも優れている。回転軸２はロール体３の内径部に挿通され、ロール体３を固定的に支持する。例えば、回転軸２の外周面とロール体３の内周面とを接着剤によって固着してもよく、また、回転軸２の外径をロール体３の内径よりも大きく形成し、回転軸２をロール体３の内径部に圧入することにより、ロール体３の弾性力によってロール体３を回転軸２に固定的に支持させてもよい。このような固定的な支持により、ロール体３は、回転軸２と共に回転する。なお、ロール体３の素材としては、ＰＶＡｔ系樹脂の他、ポリウレタン樹脂や熱可塑性エラストマーや合成ゴムなどを用いることができる。
【００３７】
ＰＶＡｔ系多孔質素材から成るロール体３は、例えば平均重合度５００〜３０００でケン化度８０％以上のポリビニルアルコール（原料）を一種又はそれ以上混合して水溶液とし、この水溶液に架橋剤としてアルデヒド類、触媒として鉱酸類、及び気孔形成材として澱粉等を加え、これらの混合液を所定の型内に注入し、４０〜８０℃で反応させて型から取り出した後、水洗により気孔形成材等を除去することによって得られる。型から取り出した後のロール体３の外周部分を含む外面には、開口部を有する皮膜状の組織が存在する。
【００３８】
なお、適正含水状態におけるロール体３の有する３０％圧縮応力（物性値）は、２ｋＰａ以上２０ｋＰａ未満であることが好ましい。適正含水状態とは、ＰＶＡｔ系多孔質素材が適正な弾力を発揮し得る含水状態をいい、含水率（乾燥状態に対する含水状態の重量％）が、およそ１００％〜１０００％の範囲で得られる。また、３０％圧縮応力とは、適正含水状態のＰＶＡｔ系多孔質素材を、両端面間の距離（長手方向の高さ）が３０ｍｍとなるように切断し、端面全体に荷重がかかるようにデジタル式荷重測定器にセットし、長手方向に３０％（９ｍｍ）押し潰した時の荷重を計測し、該荷重を端面の面積で割った値として得られる。
【００３９】
また、ＰＶＡｔ系多孔質素材としては、気孔率が８５％以上９５％以下、平均気孔径が１０μｍ以上２００μｍ以下のものが好適である。
【００４０】
気孔率が８５％より小さいと、湿潤時の柔軟性が不十分となり、また、気孔率が９５％より大きいと、実用的強度に乏しく、何れも洗浄用途には適さないためである。また、平均気孔径が１０μｍよりも小さいと、湿潤時の弾性が不足して十分なブラッシング効果が得られず、２００μｍを超えると、目が粗すぎて精密洗浄には不適当なためである。
【００４１】
なお、ここでいう気孔率とは、乾燥機で十分に乾燥された直方体のＰＶＡｔ系多孔質素材を乾式自動密時計にて測定し、直方体の見掛け体積と真体積とから、次式（１）にて算出される値である。
【００４２】
気孔率（％）＝（見掛け体積−真体積）／見掛け体積×１００ …（１）
【００４３】
また、平均気孔径は、ＡＳＴＭ（Ｄｅｓｉｒｎａｔｉｏｎ：Ｄ４４０４−８４）に基づく測定値であり、具体的には、ＰＯＲＵＳ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣ社製水銀ポロシメータを用いた、水銀圧入法細孔測定によって求められる値である。
【００４４】
スクラブ洗浄は、上下のスポンジローラ１の回転軸２を所定距離だけ離間させて略平行に配置し、被洗浄面１１を回転軸２と略平行に配置した状態で上下のロール体３の間に被洗浄体１０を挟み、被洗浄面１１に洗浄液を供給し、回転軸２をそれぞれ回転させるとともに、回転軸２と略直交する仮想平面内に配置された仮想回転軸１２を中心に被洗浄面１１を回転させることにより行われる。すなわち、回転する被洗浄面１１にロール体３の外周部分を回転接触させてスクラブ洗浄が行われる。
【００４５】
ロール体３の外周部分（複数の突起５を含む外周面３ａ）は、中央領域６と、この中央領域６の外側２箇所に配置される外端領域７とを含む。中央領域６は、被洗浄面１１のうち仮想回転軸１２（被洗浄面１１の回転中心）に近接する内側領域１３に接触し、外端領域７は、被洗浄面１１のうち仮想回転軸１２（被洗浄面１１の回転中心）から離間した外縁付近を含む外側領域１４にそれぞれ接触する。回転軸２の回転によってロール体３が１回転する間のロール体３の外周部分の被洗浄面１１に対する接触強さ（以下、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さと称する）は、中央領域６の方が外端領域７よりも低く設定されている。ここで、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低とは、ロール体３が１回転する間にその外周部分が接触によって被洗浄面１１（停止状態の被洗浄面１１）に与える影響の度合いの大小であり、換言すると、ロール体３が１回転する間にその外周部分が被洗浄面１１（停止状態の被洗浄面１１）を擦る仕事量の大小を意味する。また、この被洗浄面１１に対する接触強さとは、回転軸２及び仮想回転軸１２の回転速度などの他の条件とは無関係に、回転軸２に装着されたロール体３の材質や形状などによって決まるものであり、スポンジローラ１自身が有する固有の接触強さである。
【００４６】
ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低は、被洗浄面１１に対する外周部分の接触面積の大小によって設定してもよく、被洗浄面１１に対する外周部分の接触圧の高低によって設定してもよい。本実施形態では、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を、被洗浄面１１に対する外周部分の接触面積の大小によって設定している。すなわち、ロール体３の外周部分を、中央領域６では被洗浄面１１との接触面積が小さく、外端領域７では被洗浄面１１との接触面積が大きくなるように設定している。なお、中央領域６での被洗浄面１１との接触面積は、外端領域７での接触面積の２／３以下に設定することが好ましい。
【００４７】
また、本実施形態では、ロール体３の外周面３ａ上に円柱状の複数の突起５が一体的に突出成形され、これら複数の突起５が被洗浄面１１に回転接触する。ロール体３の外周面３ａに対する複数の突起５の専有面積の割合（突起５の密度）は、中央領域６の方が外端領域７よりも低く設定されている。具体的には、複数の突起５は全て同一の寸法形状を有し、中央領域６の突起５の数が外端領域７の突起５の数よりも少なく設定されている。なお、突起５の寸法形状は任意に設定可能であり、例えば、図４に示すように図２の突起５よりも外径の小さい突起５を設けてもよい。
【００４８】
本実施形態によれば、仮想回転軸１２を中心として回転する被洗浄面１１（内側領域１３及び外側領域１４）にロール体３の外周部分（突起５）を接触させた場合、ロール体３の外周部分のうち、被洗浄面１１の内側領域１３と接触する中央領域６の方が、被洗浄面１１の外側領域１４と接触する外端領域７よりも被洗浄面１１の単位面積に対する接触時間が長くなる。一方、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さは、中央領域６の方が外端領域７よりも低く設定されている。このように、ロール体３の外周部分のうち、被洗浄面１１との接触時間が長い中央領域６は被洗浄面１１に対する接触強さが低く設定され、被洗浄面１１との接触時間が短い外端領域７は接触強さが高く設定されているので、内側領域１３へのダメージも少なく、外側領域１４の洗浄力も保持されており、被洗浄面１１の洗浄の均一化を図ることができる。
【００４９】
また、中央領域６の突起５の密度を外端領域７の突起５の密度よりも低く設定する（具体的には、中央領域６の突起５の数を外端領域７の突起５の数よりも少なく設定する）という比較的簡単な方法によって、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を設定することができる。
【００５０】
なお、本実施形態の外端領域７は中央領域６に隣接しているが、両者を離間させてその間に中間領域を設け、中間領域の被洗浄面１１に対する接触強さを中央領域６よりも高く且つ外端領域７よりも低く設定してもよい。また、この場合、中間領域における突起５の密度を、中央領域６から外端領域７へ向かう従って徐々に高くなるように設定してもよい。さらに、突起５の密度を、被洗浄面１１の回転の中心（仮想回転軸１２）からの半径の距離にほぼ比例して又は半径の距離の２乗にほぼ比例して徐々に高くなるように設定してもよい。このように、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さを中央領域６から外端領域７に向かって徐々に低くなるように設定することによって、被洗浄面１１のほぼ全域においてダメージを抑えることができ、さらに洗浄の均一化を図ることができる。
【００５１】
次に、本発明の第２実施形態を、図５に基づいて説明する。図５は本実施形態に係るロール体の外周面の一部を展開して示す平面図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５２】
本実施形態のロール体３は、複数の突起５をロール体３の外周面３ａのほぼ全域において同じ配列パターンで配置し、中央領域６の突起５を外端領域７の突起５よりも小さく設定している点で、第１実施形態と相違する。すなわち、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低は、第１実施形態と同様に、被洗浄面１１に対する外周部分（突起５）の接触面積の大小によって設定されているが、第１実施形態では突起５の数によって接触面積の大小を設定しているのに対し、本実施形態では、突起５の大きさによって接触面積の大小を設定し、且つ外周面３ａのほぼ全域において同じ配列パターンで突起５を配置している。
【００５３】
また、中央領域６と外端領域７との間に中間領域８が設けられ、中間領域８の被洗浄面１１に対する接触強さは中央領域６よりも高く且つ外端領域７よりも低く設定されている。具体的には、中間領域８の突起５は、中央領域６の突起５よりも大きく且つ外端領域７の突起５よりも小さく設定されている。
【００５４】
本実施形態によれば、複数の突起５がロール体３の外周面３ａのほぼ全域において同じ配列パターンで配置されているので、ロール体３の外周面３ａのほぼ全域において各突起５間に良好に洗浄液を流通させてスクラブ洗浄を行うことができる。
【００５５】
次に、本発明の第３実施形態を、図６及び図７に基づいて説明する。図６は本実施形態に係るロール体の外周面の一部を展開して示す平面図、図７は図６のVII−VII線矢視断面図である。なお、上記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５６】
本実施形態では、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を、被洗浄面１１に対する外周部分（突起５）の接触圧の高低によって設定している点で第１及び第２実施形態と相違する。具体的には、中央領域６が外端領域７よりも軟質な素材によって形成されている。また、ロール体３の外周面３ａのほぼ全域には、同一の寸法形状（大きさ及び高さ）を有する複数の突起５が同じ配列パターンで配置されている。なお、ロール体３を成形する際に中央領域６と外端領域７とを別々に成形し、回転軸２に装着した状態で両者を一体化させてもよく、ロール体３を成形する際に中央領域６と外端領域７とを一体的に成形してもよい。また、ロール体３の外周面３ａに突起５を形成せず、ロール体３の外周面３ａをフラットな円周面としてもよい。さらに、中央領域６と外端領域７との間に中間領域を設け、中間領域を、中央領域６よりも硬質で且つ外端領域７よりも軟質な素材によって形成してもよい。
【００５７】
上記構成では、中央領域６を外端領域７よりも軟質な素材によって形成するという比較的簡単な方法によって、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を設定することができる。
【００５８】
次に、本発明の第４実施形態を、図８及び図９に基づいて説明する。図８は本実施形態に係るロール体の外周面の一部を展開して示す平面図、図９は図８のIX−IX線矢視断面図である。なお、上記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５９】
本実施形態では、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を、被洗浄面１１に対する外周部分（突起５）の接触圧の高低によって設定している点で第３実施形態と共通し、中央領域６の突起５の高さ（外周面３ａからの距離）を外端領域７の突起５の高さ（外周面３ａからの距離）よりも低く設定することによって、外周部分（突起５）の接触圧の高低を設定している点で第３実施形態と相違する。
【００６０】
ロール体３の外周面３ａのほぼ全域には、同一の寸法形状（大きさ及び高さ）を有する複数の突起５が同じ配列パターンで配置されおり、中央領域６の突起５の高さは外端領域７の突起５の高さよりも低い。このため、ロール体３の外周部分を被洗浄面１１に押し当てた際に、外端領域７の突起５の方が中央領域６の突起５よりも変形量が大きくなり、外端領域７の接触圧の方が中央領域６の接触圧よりも高くなる。
【００６１】
なお、中央領域６と外端領域７との間に中間領域を設け、中間領域に、中央領域６よりも高く且つ外端領域７よりも低い突起を形成してもよい。また、中間領域における突起５の高さを、中央領域６から外端領域７へ向かう従って徐々に高くなるように設定してもよい。さらに、突起５の高さを、被洗浄面１１の回転の中心（仮想回転軸１２）からの半径の距離にほぼ比例して又は半径の距離の２乗にほぼ比例して徐々に高くなるように設定してもよい。
【００６２】
本実施形態によれば、中央領域６の突起５を外端領域７の突起５よりも低く設定するという比較的簡単な方法によって、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を設定することができる。
【００６３】
次に、本発明の第５実施形態を、図１０に基づいて説明する。図１０は本実施形態に係るスポンジローラの断面図である。なお、上記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００６４】
本実施形態では、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を、被洗浄面１１に対する外周部分の接触圧の高低によって設定している点で第３及び第４実施形態と共通し、回転軸２の外径（太さ）によってロール体３の中央領域６の接触圧と外端領域７の接触圧とを変えている点で第３及び第４実施形態と相違する。
【００６５】
本実施形態のロール体３の外周面３ａは、上記実施形態のような突起５は有さず、フラットな円周面状である。回転軸２のうち、ロール体３の中央領域６を支持する中央部分１５の外径は、外端領域７を支持する外端部分１６の外径よりも小さく設定されている。このため、ロール体３の外周部分を被洗浄面１１に押し当てた際に、外端領域７の方が中央領域６のよりも変形し難く、外端領域７の接触圧の方が中央領域６の接触圧よりも高くなる。
【００６６】
上記構成では、ロール体３の外周面３ａをフラットな円周面とした場合であっても、ロール体３の被洗浄面１１に対する接触強さの高低を設定することができる。
【００６７】
なお、本実施形態のロール体３に、上記第１〜第４実施形態のような突起５を形成してもよい。
【００６８】
また、図１１に示すように、回転軸２の外径を外端部分１６から中央部分１５に向かって徐々に小さく（細く）なるように設定してもよく、図１２に示すように、回転軸２の外端部分１６にリング状又は柱状の突起部１７を突設することにより、中央部分１５の外径を外端部分１６の外径よりも小さく設定してもよい。
【００６９】
本発明は、一例として説明した上述の実施形態、及びその変形例に限定されることはなく、上述の実施形態等以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る洗浄用スポンジローラによって被洗浄面を洗浄する状態を示す斜視図である。
【図２】図１のロール体の外周面の一部を展開して示す平面図である。
【図３】図２のIII−III線矢視断面図である。
【図４】第１実施形態の変形例を示すロール体の展開平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るロール体の外周面の一部を展開して示す平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るロール体の外周面の一部を展開して示す平面図である。
【図７】図６のVII−VII線矢視断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係るロール体の外周面の一部を展開して示す平面図である。
【図９】図８のIX−IX線矢視断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るスポンジローラの断面図である。
【図１１】第５実施形態の変形例を示すスポンジローラの断面図である。
【図１２】第５実施形態の他の変形例を示すスポンジローラの断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…スポンジローラ、２…回転軸、３…ロール体、５…突起、６…中央領域、７…外端領域、８…中間領域、１０…被洗浄体、１１…被洗浄面、１２…仮想回転軸、１３…内側領域、１４…外側領域、１５…中央部分、１６…外端部分、１７…突起部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿潤状態で弾性を有する多孔質素材によって構成された略円筒形状のロール体と、該ロール体の内径部に挿通されて該ロール体を固定的に支持する回転軸とを有し、該回転軸を回転させるとともに、前記回転軸と略平行に配置された平面状の被洗浄面を回転させることによって、該回転する被洗浄面に前記ロール体の外周部分を回転接触させてスクラブ洗浄を行う洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の外周部分は、前記被洗浄面のうち内側領域に接触する中央領域と、前記被洗浄面のうち外側領域に接触する外端領域とを含み、
前記ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さが、前記中央領域の方が前記外端領域よりも低く設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項２】
請求項１に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さが、前記中央領域から前記外端領域に向かって徐々に高く設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低は、前記被洗浄面に対する前記外周部分の接触面積の大小によって設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項４】
請求項３に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の外周部分は、該ロール体の外周面から一体的に突出する複数の突起を有し、
前記ロール体の前記外周面に対する前記複数の突起の専有面積の割合は、前記中央領域の方が前記外端領域よりも低く設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項５】
請求項４に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記複数の突起は、前記ロール体の前記外周面のほぼ全域において同じ配列パターンで配置され、
前記突起の大きさは、前記中央領域の方が前記外端領域よりも小さく設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低は、前記被洗浄面に対する前記外周部分の接触圧の高低によって設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項７】
請求項６に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の前記中央領域は、前記外端領域よりも軟質な素材によって形成されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の外周部分は、該ロール体の外周面から一体的に突出する複数の突起を有し、
前記ロール体の前記外周面に対する前記突起の突出高さは、前記中央領域の方が前記外端領域よりも低く設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項９】
請求項６〜請求項８の何れかに記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記回転軸は、前記ロール体の前記中央領域を支持する中央部分と、前記外端領域を支持する外端部分とを有し、
前記回転軸の前記中央部分の外径は、前記外端部分の外径よりも細く形成されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項１】
湿潤状態で弾性を有する多孔質素材によって構成された略円筒形状のロール体と、該ロール体の内径部に挿通されて該ロール体を固定的に支持する回転軸とを有し、該回転軸を回転させるとともに、前記回転軸と略平行に配置された平面状の被洗浄面を回転させることによって、該回転する被洗浄面に前記ロール体の外周部分を回転接触させてスクラブ洗浄を行う洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の外周部分は、前記被洗浄面のうち内側領域に接触する中央領域と、前記被洗浄面のうち外側領域に接触する外端領域とを含み、
前記ロール体が１回転する間の該ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さが、前記中央領域の方が前記外端領域よりも低く設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項２】
請求項１に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さが、前記中央領域から前記外端領域に向かって徐々に高く設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低は、前記被洗浄面に対する前記外周部分の接触面積の大小によって設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項４】
請求項３に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の外周部分は、該ロール体の外周面から一体的に突出する複数の突起を有し、
前記ロール体の前記外周面に対する前記複数の突起の専有面積の割合は、前記中央領域の方が前記外端領域よりも低く設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項５】
請求項４に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記複数の突起は、前記ロール体の前記外周面のほぼ全域において同じ配列パターンで配置され、
前記突起の大きさは、前記中央領域の方が前記外端領域よりも小さく設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の外周部分の被洗浄面に対する接触強さの高低は、前記被洗浄面に対する前記外周部分の接触圧の高低によって設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項７】
請求項６に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の前記中央領域は、前記外端領域よりも軟質な素材によって形成されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記ロール体の外周部分は、該ロール体の外周面から一体的に突出する複数の突起を有し、
前記ロール体の前記外周面に対する前記突起の突出高さは、前記中央領域の方が前記外端領域よりも低く設定されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【請求項９】
請求項６〜請求項８の何れかに記載の洗浄用スポンジローラであって、
前記回転軸は、前記ロール体の前記中央領域を支持する中央部分と、前記外端領域を支持する外端部分とを有し、
前記回転軸の前記中央部分の外径は、前記外端部分の外径よりも細く形成されている
ことを特徴とする洗浄用スポンジローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１１７７６５（Ｐ２００９−１１７７６５Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９２１３０（Ｐ２００７−２９２１３０）
【出願日】平成１９年１１月９日（２００７．１１．９）
【出願人】（５００００４０６９）アイオン株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月９日（２００７．１１．９）
【出願人】（５００００４０６９）アイオン株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
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