JP6163081B2

JP6163081B2 - ブラシローラ

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Publication number: JP6163081B2
Application number: JP2013229607A
Authority: JP
Inventors: 覚嗣川口; 貴仁斎藤; 秀典小船; 絵里大久保
Original assignee: Aion Co Ltd
Current assignee: Aion Co Ltd
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2017-07-12
Anticipated expiration: 2033-11-05
Also published as: JP2015089531A

Description

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ブラシローラに関する。

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。

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、例えば、ポリビニルアセタール系多孔質素材によって構成され、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、ロール体の外周面上に一体形成された複数の突起と、を有するスポンジローラ（ブラシローラ）によるスクラブ洗浄が知られている。スクラブ洗浄とは、ロール体の外周部分の複数の突起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スポンジローラを回転させることにより、擦り洗いするものである。

特許第３３７８０１５号公報

ポリビニルホルマール樹脂系多孔質体からなるブラシローラを用いてスクラブ洗浄を行う場合、繰り返して行われるスクラブ洗浄工程において、被洗浄体との間に継続的に発生する押圧力や、被洗浄体との接触回転によって発生する摩擦力等により、ブラシローラのうち主に被洗浄体と接触する部分（突起）が塑性変形を起こし、ブラシローラ（突起）の弾性力が低下して、被洗浄体に対するブラシローラの押圧力や摩擦力が使用時間の経過に応じて低下してしまう傾向が見受けられる。

このような押圧力や摩擦力の低下は、ブラシローラの洗浄性能が使用時間の経過に応じて低下することを意味し、安定した洗浄性能が得られないばかりでなく、トータルで使用できる時間（ブラシローラの寿命）を短くすることにもつながる。

そこで、本発明は、繰り返して行われるスクラブ洗浄工程において、使用時間の経過に伴うブラシローラの弾性力の低下傾向を軽減して、長時間安定した洗浄性能を得ることが可能なブラシローラの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のブラシローラは、湿潤状態で弾性を有するポリビニルホルマール樹脂系多孔質素材によって構成され、略円筒形状のロール体と複数の突起とを有する。複数の突起は、ロール体の外周面から頂部に向かって一体的に突出する。ロール体は、ロール体の内径部に回転軸を挿通した軸装着状態で回転軸に固定的に支持される。回転軸を中心としてロール体を回転させ、突起を薄肉平板状の被洗浄体の被洗浄面に回転接触させて被洗浄面を洗浄する。

ロール体の内径部に回転軸を挿通した軸装着状態において、回転軸の外周から突起の頂部までの距離であるブラシローラの最大肉厚は、回転軸の回転中心から突起の頂部までの距離であるブラシローラの最大半径の４０％以下である。

上記構成では、ブラシローラのうち突起を含む部分の肉厚（最大肉厚）は、その最大半径の４０％以下であり、ブラシローラが薄肉化されている。このような薄肉化により、被洗浄体に対するブラシローラの押圧力や摩擦力が使用時間の経過（使用時間の増大）に応じて低下する傾向を抑えることができ、安定した洗浄性能を維持することが可能となる。

また、ブラシローラの肉厚が大きい場合、スクラブ洗浄時の回転数を増大させると、回転中に受ける遠心力と被洗浄体との間の押圧力及び摩擦力との影響によって、弾性を有するブラシローラの回転中の変形（振れ）が起こり易くなる傾向にあり、このような問題もブラシローラの薄肉化によって解決することができる。

また、被洗浄体に対するブラシローラ（突起）の押圧力や摩擦力が使用時間の経過に応じて低下する傾向を抑えるためには、軸装着状態において、ロール体の外周面から突起の頂部までの距離である突起の突出高さを、ブラシローラの最大半径の７％以上２０％以下に設定することが好適である。

なお、被洗浄面に対する所望の洗浄効果を確保するため、ロール本体の外周面の回転方向の同一円周上に配置される突起の数は、４個以上４０個以下が好適であり、ロール本体の外周面の回転軸方向に沿った同一直線上に配置される突起の数は、２個以上６０個以下が好適である。また、突起の形状は、ほぼ円柱状が好適であり、突起の頂部の面積は、１πｃｍ^２以下が好適である。

また、多孔質素材の気孔径は５０μｍ以上２００μｍ以下が好適であり、多孔質素材の３０％圧縮応力は、４ｋＰａ以上２０ｋＰａ以下が好適である。

本発明によれば、繰り返して行われるスクラブ洗浄工程において、使用時間の経過に伴うブラシローラの弾性力の低下傾向を軽減して、洗浄性能を長時間安定させることができる。

本発明の一実施形態に係る１対のブラシローラによって被洗浄体を洗浄する状態を示す斜視図である。図１のブラシローラの側面図である。図１のブラシローラを正面から視た模式図である。図３の突起の拡大図である。図３の突起の拡大斜視図である。図２のブラシローラを成形するための型を示す斜視図である。図２のブラシローラの製造方法を示す断面図である。回転軸の他の例を示す断面図である。トルク測定試験装置を模式的に示す図である。トルクの測定結果を示すグラフである。図１０の一部を拡大したグラフである。トルクのばらつき及び安定性に関する分析結果を示す表である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図１では突起の図示を省略している。

図１〜図５に示すように、スクラブ洗浄の対象となる被洗浄体１０は、薄肉円盤状のウェハであり、第１の被洗浄面１１Ａと第２の被洗浄面１１Ｂとを表裏に有する。

スクラブ洗浄を行う左右１対のブラシローラ１（第１のブラシローラ１Ａと第２のブラシローラ１Ｂ）は、略円筒形状のロール体３（第１のロール体３Ａと第２のロール体３Ｂ）と、ロール体３（３Ａ，３Ｂ）の外周面１２から略均一な密度で一体的に突出する複数の突起５とを有する。各突起５は、円柱形状であり、突起５は、ロール体３の外周面１２上の基端部５ｂから頂部（先端部）５ａに向かって一体的に突出する。各ロール体３には、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た略円柱状の回転軸２（第１の回転軸２Ａと第２の回転軸２Ｂ）がそれぞれ装着される。なお、突起５の形状は、円柱形状に限定されるものではない。

スクラブ洗浄は、左右の回転軸２を所定距離だけ離間させて略平行に配置し、被洗浄体１０（被洗浄面１１）を回転軸２と略平行に配置した状態で左右のロール体３（第１のロール体３Ａの突起５と第２のロール体３Ｂの突起５）の間に被洗浄体１０を挟み、被洗浄面１１（第１の被洗浄面１１Ａと第２の被洗浄面１１Ｂ）に洗浄液を供給し、左右の回転軸２を相反する方向へそれぞれ回転させる（回転方向を矢印７で示す）とともに、回転軸２と略直交する回転軸６を中心に被洗浄体１０（被洗浄面１１）を回転させる（回転方向を矢印８で示す）ことにより行われる。回転する第１の被洗浄面１１Ａに第１のロール体３Ａの突起５が回転接触することにより、第１の被洗浄面１１Ａがスクラブ洗浄され、回転する第２の被洗浄面１１Ｂに第２のロール体３Ｂの突起５が回転接触することにより、第２の被洗浄面１１Ｂがスクラブ洗浄される。

また、図示を省略しているが、回転軸２には、スクラブ洗浄時にブラシローラ１へ液体を供給するための液供給管路（図示省略）が形成されている。液供給管路は、回転軸２の回転中心Ｓに沿って延びる主管路と、主管路から分岐して回転軸２の外周２ａへ放射状に延びる複数の分岐管路とを有する。液体は、回転軸２の外部から主管路へ流入し、各分岐管路を流通して、ロール体３の内径部へ供給される。

なお、１対のブラシローラ１の配置は、上述のような起立した左右の配置に限定されるものではなく、例えば、１対のブラシローラ１を上下に配置したり、斜め方向に配置するなど、様々な態様で配置することが可能である。また、被洗浄体１０の回転軸６は、ブラシローラ１の回転軸２と略直交するように設定すればよく、例えば、１対のブラシローラ１及びその回転軸２を上下に配置した場合には、被洗浄体１０の回転軸６を略鉛直方向に設定すればよい。また、第１及び第２の回転軸２Ａ、２Ｂは、同期するように回転させてもよく、独立に（非同期で）回転させてもよい。

ブラシローラ１（ロール体３及び突起５）は、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、ＰＶＡｔ系多孔質素材は、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２ａ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。さらには、ロール体３を製造する際に、図６に示す芯棒２９の代わりに回転軸２を使用することによって、ロール体３を回転軸２に固着または支持させてもよい。この場合、反応後のブラシローラ１（ロール体３）は、回転軸２を伴った状態のまま型２１から取り出され水洗される。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。

２つのブラシローラ１Ａ，１Ｂは、ほぼ同じ形状を有している。すなわち、第１のロール体３Ａと第２のロール体３Ｂとは略同一形状であり、第１のブラシローラ１Ａの突起（第１の突起）５と第２のブラシローラ１Ｂの突起（第２の突起）５とは略同一の円柱形状である。また、複数の第１の突起５と複数の第２の突起５とは、共通のパターンに従ってロール体３Ａ、３Ｂの外周面１２にそれぞれ配置されている。

スクラブ洗浄中において、第１及び第２の突起５，５は、第１及び第２の被洗浄面１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ当接して回転方向７の後方へ弾性変形する。このとき、第１の突起５は第１の被洗浄面１１Ａを押圧し、第２の突起５は第２の被洗浄面１１Ｂを押圧する。

使用時間の経過に伴うブラシローラ１の弾性力の低下傾向を軽減するため、ロール体３の内径部に回転軸２を挿通した軸装着状態において、ブラシローラ１の最大肉厚Ｄは、ブラシローラ１の最大半径Ｒｂの４０％以下に設定され、突起５の突出高さＨは、ブラシローラ１の最大半径Ｒｂの７％以上２０％以下に設定されている。

ブラシローラ１の最大半径Ｒｂとは、回転軸２の回転中心Ｓから突起５の頂部５ａまでの距離である。ブラシローラ１の最大肉厚Ｄとは、回転軸２の外周（外周面）２ａから突起５の頂部５ａまでの距離であり、最大半径Ｒｂから回転軸２の半径（回転軸２の中心Sから外周２ａまでの距離）Ｒｒを減算した値である。突起５の突出高さＨとは、ロール体３の外周面１２（突起５の基端部５ｂ）から突起５の頂部５ａまでの距離である。

また、被洗浄面１１に対する所望の洗浄効果を確保するため、ロール本体３の外周面１２の回転方向の同一円周上（同一の突起配置列上）に配置される突起５の数は、４個以上４０個以下が好適であり、ロール本体３の外周面１２の軸方向（回転軸２の軸心方向）に沿った同一直線上に配置される突起５の数は、２個以上６０個以下が好適である。また、突起５の頂部の面積は、１πcm^２以下が好適である。

ＰＶＡｔ系多孔質素材から成るブラシローラ１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、及び気孔形成剤として澱粉等を加え、これらの混合液を、図６及び図７に示すような所定の型２１内に注入し、４０〜８０℃で反応させて型２１から取り出した後、水洗により気孔形成剤等を除去することによって得られる。

型２１は、外型２３と内型２５と底板２７と芯棒２９とキャップ３１とを有する。外型２３及び内型２５は、共に円筒状に形成されている。内型２５は、外型２３の内径と同一か又はそれよりも僅かに小さい外径を有し、外型２３内に挿入される。芯棒２９は、内型２５のほぼ中心に挿入される。底板２７は、外型２３及び内型２５の下端を塞ぐと共に、芯棒２９の下端を支持する。キャップ３１は、外型２３の上端の内周面に嵌合される。芯棒２９は、底板２７とキャップ３１とによって位置決めされる。

内型２５の内周面と芯棒２９の外周面との間には、ロール体３を形成するための略円筒状の空間３３が区画される。内型２５には、突起５を形成するための貫通孔３５が複数形成され、各貫通孔３５は空間３３と連通する。混合液は、外型２３とキャップ３１との間に挿入された注型ノズル４５から空間３３へ注入され、空間３３から各貫通孔３５へ流入する。同時に、貫通孔３５内の空気は、空間３３へ移動し、空間３３の上端から大気へ放出される。これにより、混合液が貫通孔３５の末端まで確実に充填される。

また、適正含水状態におけるブラシローラ１の有する３０％圧縮応力（物性値）は、４ｋＰａ以上２０kＰａ以下のものが好適である。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％〜１５００％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。

また、ＰＶＡｔ系多孔質素材としては、その内部組織の気孔率が８０％以上９５％以下、平均気孔径が５０μｍ以上２００μｍ以下のものが好適である。

気孔率が８０％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５０μｍ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。

上記気孔率とは、乾燥機で十分に乾燥された乾燥状態の直方体の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。

気孔率（％）＝（見掛け体積−真体積）／見掛け体積×１００…（１）
また、上記平均気孔径は、ＰＶＡｔ系多孔質素材の内部組織に存在する複数の気孔の径の平均値である。本実施形態では、複数の気孔から所定の基準で抽出した所定数の気孔の長径（各気孔の長手方向の距離）の平均値を平均気孔径と定義し、例えば、以下の測定方法によって求めることができる。

ブラシローラ１を所定位置で切断し、その切断面に露出した内部組織を電子顕微鏡で撮影する。次に、撮影写真に所定の測定範囲を設定し、その測定範囲内に存在する複数の気孔の中から長径が大きい順に２０個の気孔を抽出する。次に、抽出した２０個の気孔の各長径を測定する。最後に、２０個の測定値のうち大きい方から数えて１１番目から２０番目までの測定値の平均を、平均気孔径として算出する。

さらに、ＰＶＡｔ系多孔質素材としては、見掛け密度が０．０６ｇ／ｃｍ^３以上であり、保水率が６００％以上のものが好適である。

上記見掛け密度は、所定形状（例えば矩形）のＰＶＡｔ系多孔質素材の乾燥状態での重量（ドライ重量）と適正含水状態での外形寸法とを測定し、外形寸法から体積（ウエット体積）を算出し、ドライ重量をウエット体積で割った値として得られる。

また、保水率は、ＰＶＡｔ系多孔質素材の乾燥状態での重量（乾燥重量）と充分に含水した状態での重量（ウエット重量）とを測定し、次式（２）によって算出される値である。

保水率（％）＝（ウエット重量−ドライ重量）／ドライ重量×１００…（２）
なお、ロール体３の内径部に装着される回転軸２の外周形状は、円周面が軸方向に連続する形状に限定されず、回転軸２の外周に凹凸が形成された形状であってもよい。外周に凹凸が形成された回転軸５０の一例を図８に示す。この回転軸５０は、基軸部５１と複数の第１壁部５２と複数の第２壁部５３とを一体的に有する。基軸部５１は、細径の円筒形状であり、基軸部５１の中心が回転軸５０の回転中心Ｓとなる。第１壁部５２は、基軸部５１の軸方向（回転中心S）と略直交して回転軸５０の軸方向に沿って所定間隔毎に並ぶ中空円板状であり、その内周縁部５２ｂが基軸部５１に固定されている。第２壁部５３は、隣接する第１壁部５２間を連結する矩形板状であり、その基端縁部５３ｂが基軸部５１に固定されている。第１壁部５２の外周縁部５２ａと第２壁部５３の先端縁部５３ａとは、回転中心Sからの距離が略等しく設定されて、回転軸５０の外周５０ａを構成する。回転軸５０に装着されたブラシローラ１の最大肉厚Ｄは、回転軸５０の外周５０ａ（第１壁部５２の外周縁部５２ａ及び第２壁部５３の先端縁部５３ａ）から突起５の頂部５ａまでの距離となる。

基軸部５１の内径部は、スクラブ洗浄時にブラシローラ１へ液体を供給するための液供給管路の主管路５４として機能し、第１壁部５２及び／又は第２壁部５３の内部には、主管路５４から分岐して回転軸５０の外周５０ａへ放射状に延びる複数の分岐管路（図示省略）が形成されている。

次に、トルク測定試験について説明する。

トルク測定試験は、図９に示すトルク測定試験装置６０を用いて行った。トルク測定試験装置６０は、ガラス板６１と板支持機構６２とブラシ支持機構６３とモータ６４とトルクセンサ６５と給水機構６６とを備える。

ブラシ支持機構６３は、ブラシローラ１の回転軸２を回転自在に支持する。モータ６４は、ブラシローラ1の回転軸２に連結されて回転軸２を回転駆動する。ガラス板６１は、その表面に被洗浄面６９を有する。板支持機構６２は、ガラス板６１を、ブラシローラ１の回転軸２と略平行な姿勢でガラス板６１を保持しながら、ブラシローラ１（突起５）に対して図中矢印６７方向に近接させて、ブラシローラ１（突起５）に押し付ける。トルクセンサ６５は、回転軸２とモータ６４との間に介在してモータ６４のトルク（回転トルク）を連続的に検出する。給水機構６６は、回転軸２の液供給管路に図中矢印６８方向から水を供給する。

トルク測定試験では、測定対象のブラシローラとして、本実施形態に係る実施例のブラシローラ１及び対応する回転軸２と比較例のブラシローラ及び対応する回転軸とを用意し、双方のブラシローラについて、トルクセンサ６５によってそれぞれトルクを測定した。

軸装着状態における実施例のブラシローラ１の最大半径Ｒｂ及び最大肉厚D、回転軸２の半径Ｒｒ、最大半径Ｒｂに対する最大肉厚Dの割合、突起５の突出高さＨ、最大半径Ｒｂに対する突出高さHの割合は、以下のとおりである。

最大半径Ｒｂ：３５．０ｍｍ、最大肉厚D：１３．５ｍｍ、回転軸の半径：２１．５ｍｍ、最大半径Ｒｂに対する最大肉厚Dの割合：３８．６％：、突出高さＨ：５ｍｍ、最大半径Ｒｂに対する突出高さHの割合：１４．３％

また、軸装着状態における比較例のブラシローラの最大半径Ｒｂ及び最大肉厚D、回転軸の半径Ｒｒ、最大半径Ｒｂに対する最大肉厚Dの割合、突起５の突出高さＨ、最大半径Ｒｂに対する突出高さHの割合は、以下のとおりである。

最大半径Ｒｂ：３５．０ｍｍ、最大肉厚D：１８．０ｍｍ、回転軸の半径：１７．０ｍｍ、最大半径Ｒｂに対する最大肉厚Dの割合５１．１％：、突出高さＨ：５ｍｍ、最大半径Ｒｂに対する突出高さHの割合：１４．３％

なお、実施例と比較例とは、ブラシローラの軸方向の長さが同じであり、また、ＰＶＡｔ系多孔質素材の特性（平均気孔径、平均気孔率、見掛け密度、保水率、３０％圧縮応力等）が同じになるように、同じ製造方法（原料や使用した気孔形成剤や反応条件等）によって製造したものである。

トルク測定試験の測定条件は、以下のとおりであり、実施例の測定条件と比較例の測定条件とは同じである。

モータ６５による回転軸の回転数：４００ｒｐｍ、給水機構６６による給水量：１Ｌ（リットル）／分、測定時間：２時間、板支持機構６２によるブラシローラへのガラス板６１の押し付け量（被洗浄面６９に突起が接する位置からガラス板６１をブラシローラ側へ移動させる量）：１．０ｍｍ

図１０及び図１１は、実施例のトルクの測定値（測定データ）を示すグラフであり、図１１は図１０の一部（所定時間経過時）を拡大した図である。なお、比較例のトルクの測定データについては、図示を省略する。

図１１に示すように、トルクは、回転軸が１回転する間に増減を繰り返す。また、図１０に示すように、トルクは、増減を繰り返しながら、時間の経過と共に徐々に低下する。

トルクはブラシローラからの抵抗（反発力）に応じて変動することから、トルクの経時的な低下が小さいブラシローラほど、被洗浄体に対するブラシローラの押圧力や摩擦力の経時的な低下を抑えることができ、安定した洗浄性能を維持することが可能となる。また、１回転内のトルクの変動量が小さいブラシローラほど、ブラシローラの回転位置（被洗浄体と接触する突起の周方向の場所）の相違による洗浄効果のばらつきを少なく抑えることが可能となる。

トルクと洗浄効果との上記関係に基づき、実施例及び比較例のトルクの測定値を分析した結果を図１２に示す。

図１２に示すブラシ全振れとは、ブラシローラの全て突起について、軸装着状態でのブラシローラの半径（回転軸の回転中心から各突起の頂部までの距離）を測定し、測定した半径の最大値と最小値との差である。実施例のブラシ全振れが０．６７ｍｍであり、比較例のブラシ全振れが０．６６ｍｍであることから、実施例のブラシ全振れと比較例のブラシ全振れとはほぼ同等であり、実施例のトルクと比較例のトルクとの差（相違）に対してブラシ全振れが及ぼす影響は無視できることが判る。

図１２の平均トルクとは、測定時間（２時間）内でのトルクの平均値である。実施例の平均トルクが０．１５８Ｎｍであり、比較例の平均トルクが０．１５１Ｎｍｍであることから、実施例の平均トルクと比較例の平均トルクとに差があることが判る。

次に、回転軸が１回転する間のトルクのばらつきについて説明する。

図１２に示すトルク振幅とは、所定時間経過時（本試験では１時間経過時）に回転軸が１回転する間のトルクの最大値と最小値との差分である（図１１参照）。

平均トルクが大きいほどトルク振幅も大きくなることから、実施例のトルク振幅と比較例のトルク振幅とを単純に比較せずに、平均トルクに対するトルク振幅の比率（トルク振幅／平均トルク×１００％）を実施例と比較例の両者についてそれぞれ算出して比較した。平均トルクに対するトルク振幅の比率は、実施例では６．３％、比較例では１０．６％であった。これにより、実施例の方が比較例よりも１回転内のトルクの変動量が小さく、ブラシローラの回転位置（被洗浄体と接触する突起の周方向の場所）の相違による洗浄効果のばらつきが生じ難いことが確認された。

次に、長時間連続運転時（２時間連続運転時）のトルクの安定性について説明する。

図１２に示す最大トルクＴｍａｘとは、測定時間（２時間）内でのトルクの最大値であり、最小トルクＴｍｉｎとは、測定時間内でのトルクの最小値であり、トルク差ΔＴとは、最大トルクＴｍａｘと最小トルクＴｍｉｎとの差分（トルクの減少量）である（図１０参照）。

トルク差ΔＴについても、トルク振幅の場合と同様に平均トルクが大きいほどトルク振幅も大きくなることから、実施例のトルク差ΔＴと比較例のトルク差ΔＴとを単純に比較せずに、平均トルクに対するトルク差ΔＴの比率（トルク差ΔＴ／平均トルク×１００％）を実施例と比較例の両者についてそれぞれ算出して比較した。平均トルクに対するトルク差ΔＴの比率は、実施例では２４．１％、比較例では４０．４％であった。これにより、実施例の方が比較例よりもトルクの経時的な低下が小さく、被洗浄体に対するブラシローラの押圧力や摩擦力の経時的な低下を抑えることができ、安定した洗浄性能を維持することが可能であることが確認された。

以上説明したように、本実施形態によれば、ブラシローラ１のうち突起５を含む部分の肉厚（最大肉厚Ｄ）は、その最大半径Ｒｂの４０％以下であり、ブラシローラ１が薄肉化されている。このような薄肉化により、被洗浄体１０に対するブラシローラ１の押圧力や摩擦力が使用時間（洗浄時間）の経過（使用時間の増大）に応じて低下する傾向を抑えることができ、安定した洗浄性能を維持することが可能となる。

また、ブラシローラ１の肉厚が大きい場合、スクラブ洗浄時の回転数を増大させると、回転中に受ける遠心力と被洗浄体との間の押圧力及び摩擦力との影響によって、弾性を有するブラシローラ１の回転中の変形（振れ）が起こり易くなる傾向にあり、このような問題もブラシローラ１の薄肉化によって解決することができる。

なお、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。

例えば、突起５の形状や基本パターンは上記に限定されず任意である。また、２つのブラシローラ１Ａ，１Ｂに異なるパターンで突起５を配置してもよく、第１の突起５と第２の突起５とを異なる形状や大きさに設定してもよい。また、第１のロール体２Ａと第２のロール体２Ｂとを異なる大きさに設定してもよい。

また、上記実施形態では、１対のブラシローラ１Ａ，１Ｂによって被洗浄体の表裏の被洗浄面１１Ａ，１１Ｂをスクラブ洗浄する場合について説明したが、１つのブラシローラ１によって被洗浄体１０の１つの被洗浄面１１をスクラブ洗浄してもよい。

１，１Ａ，１Ｂ…ブラシローラ、２，２Ａ，２Ｂ…回転軸、３，３Ａ，３Ｂ…ロール体、５…突起（第１の突起、第２の突起）、５ａ…突起の頂部、５ｂ…突起の基端部、１０…被洗浄体、１１，１１Ａ，１１Ｂ…被洗浄面、１２…ロール体の外周面、Ｄ…最大肉厚、Ｒｂ…最大半径、Ｒｒ…回転軸の半径、S…回転軸の回転中心、Ｈ…突起の突出高さ

Claims

湿潤状態で弾性を有するポリビニルホルマール樹脂系多孔質素材によって構成され、略円筒形状のロール体と複数の突起とを有し、前記突起は、前記ロール体の外周面から頂部に向かって一体的に突出し、前記ロール体は、該ロール体の内径部に回転軸を挿通した軸装着状態で該回転軸に固定的に支持され、前記回転軸を中心として前記ロール体を回転させ、前記突起を薄肉平板状の被洗浄体の被洗浄面に回転接触させて該被洗浄面を洗浄するブラシローラであって、
前記軸装着状態において、前記回転軸の外周から前記突起の頂部までの距離である前記ブラシローラの最大肉厚は、前記回転軸の回転中心から前記突起の頂部までの距離である前記ブラシローラの最大半径の４０％以下である
ことを特徴とするブラシローラ。
請求項１に記載のブラシローラであって、
前記軸装着状態において、前記ロール体の外周面から前記突起の頂部までの距離である前記突起の突出高さは、前記最大半径の７％以上２０％以下である
ことを特徴とするブラシローラ。