JP2006346531A - 光学素子の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 研磨材等の汚れの残りや、シミ等の洗浄不良の発生を抑え、１ケ流し生産方式や小ロット生産方式でも高い洗浄品質を得ることができる洗浄方法を提供すること。
【解決手段】 本実施形態に係る光学素子の洗浄方法は、超音波が印加された洗浄液に光学素子を浸漬して洗浄する工程（浸漬洗浄工程：Ｓ０１）と、光学素子に高周波の超音波が印加された純水を掛け流してリンスする工程（リンス工程：Ｓ０２）と、光学素子を回転して乾燥する工程（乾燥工程：Ｓ０３）とを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、レンズ等の光学素子の洗浄方法に関し、特に、高い清浄度を要求する光学素子の仕上げ洗浄に関する。また、１ヶ流し生産または、小ロット生産に対応した小型の洗浄装置を構成する洗浄方法に関する。

レンズやプリズム等の光学素子の加工では、研磨工程で付着した研磨材やガラスの微粉や工程間の保管で付着した微粒子(ゴミ，ホコリ等)を十分に洗浄して次の工程に送る必要がある。この洗浄の一般的な方法としては、光学素子を洗浄液に浸漬し、超音波を印加して行う洗浄方法がある。これは，各槽別に収納されたアルカリ洗浄剤や市水、純水、アルコール等の溶剤に超音波を印加し、被洗浄物を一定時間浸潰して、超音波の物理力を用いて汚れを除去する方法である。

また、別の洗浄方法としては、アルカリ洗浄剤の代わりに、塩素系溶剤や炭化水素系溶剤に代表される非水系溶剤を用いる洗浄方法がある。
さらに、求める洗浄品質を得るために、クリーニングペーパーや布等を用い、これらにアルコール等の溶剤を染み込ませて、手で拭き上げる方法もある。
このような方法として、特許文献１には、多槽式の洗浄機を用いて、塩素系溶剤や乳化剤、温純水を用いて洗浄する方法が記載されている。

しかしながら、上記従来の洗浄方法では、アルカリ洗浄剤を使用する際、アルカリ洗浄剤をリンスするために多くの洗浄槽が必要となり、洗浄装置が大型化する。即ち、アルカリ洗浄剤、市水、純水、アルコール等の溶剤を使った洗浄方法では、合計で１０槽以上の洗浄槽が必要となる。近年、１ヶ流し生産、又は小ロットによる生産が主流となってきているが、このような大型の洗浄装置では、１ヶ流し生産、又は小ロット生産には適さなくなってきている。

また、例えば、洗浄の次工程で光学素子の表面に蒸着膜を成膜する場合には、高い清浄度が求められるが、非水系溶剤やアルコールに代表される準水系洗浄剤のみを用いる洗浄では、この清浄度を満足する洗浄品質は得られない。更に、引火性のある溶剤を使用するため、洗浄装置に安全機構を設ける必要があり、洗浄装置が煩雑になって装置自体も大型化する。

また、クリーニングペーパーや布等にアルコール等の溶剤を染み込ませて人手で拭き上げる方法は、面倒であると共に時間がかかって生産性が悪い。更に光学素子の全面を清浄に拭き上げるためには、ある程度の作業者の熟練が必要であり、習熟していない作業者が行う場合には、拭き残りが発生する問題がある。
特開平９−２０８９９５号公報

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、研磨材等の汚れの残りや、シミ等の洗浄不良の発生を抑え、１ケ流し生産方式や小ロット生産方式でも高い洗浄品質を得ることができる洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る光学素子の洗浄方法は、超音波が印加された洗浄液に光学素子を浸漬して洗浄する工程と、前記超音波とは別の超音波が印加された純水を前記光学素子に掛け流してリンスする工程と、前記光学素子を回転して乾燥する工程とを備えていることを特徴とする。

この発明の洗浄方法は、一般的なアルカリ洗浄剤等の界面活性剤を使用しなくても、軽度な研磨材汚れや微細径の異物を除去することができる。また、光学素子を回転させて乾燥を行うことにより、純水でリンスを行った後の乾燥でもシミ等の洗浄不良を発生させることなく、光学素子を乾燥することができる。
更に、従来に比べて洗浄時間を短くすることができ、耐水性の悪い硝材に対しても、潜傷等を発生させることなく洗浄することができる。

また、本発明に係る光学素子の洗浄方法は、前記光学素子の洗浄方法であって、前記洗浄液が、純水、アルカリ性電解水、酸性の電解水の少なくとも一つを備えていることを特徴とする。
この発明の洗浄方法は、界面活性剤を使用する従来の方法と比べ、リンス工程の時間を短縮でき、廃水処理の負荷を減少させて、環境に対する問題や廃水処理コストを低減することができる。

また、本発明に係る光学素子の洗浄方法は、前記光学素子の洗浄方法であって、前記別の超音波の周波数が４３０ｋＨｚ以上であることを特徴とする。
この発明の洗浄方法は、電解水のリンス性を向上させるとともに、洗浄工程の後に微量に残留している微粒子を除去することができる。

また、本発明に係る光学素子の洗浄方法は、前記光学素子の洗浄方法であって、前記乾燥工程において、前記光学素子を１０００ｒ／ｍｉｎ以上の回転数で回転して乾燥することを特徴とする。
この発明の洗浄方法は、残留している水を振り切って乾燥させることにより、表面の液溜まりが原因で発生するシミの発生を抑えることができる。また、乾燥時に熱を使わないため、エネルギーの消費を最少限に抑えることができる。

本発明によれば、研磨材等の汚れの残りや、シミ等の洗浄不良の発生を抑え、１ケ流し生産方式や小ロット生産方式に対応した小型の装置にて高い洗浄品質を得ることができる。

本発明に係る一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
本実施形態に係る光学素子の洗浄方法は、図１に示すような洗浄装置１によって行われる。
この洗浄装置１は、複数のレンズ等の光学素子２を洗浄液３に浸漬する第一洗浄槽５と、浸漬洗浄された光学素子２をリンスするための第二洗浄槽６と、リンス後の光学素子２を乾燥させる乾燥槽７と、複数の光学素子２を第一洗浄槽５及び第二洗浄槽６のそれぞれの深さ方向に保持する保持具８と、光学素子２を保持した保持具８を保持して回転させる回転保持具１０とを備えている。

第一洗浄槽５の側面には、洗浄液３に超音波を印加する超音波振動子１１が配されている。光学素子２の洗浄時には、光学素子２の研磨面と超音波振動子１１とが平行になるように保持具８が第一洗浄槽５内の中央部に配される。なお、超音波振動子１１は、第一洗浄槽５の底面に配されていても構わない。

第二洗浄槽６には、超音波振動子１１による超音波とは別の超音波をリンス用の流水に印加するノズル１２が配されている。
保持具８は、図２に示すように、一対の支持部材１３Ａ、１３Ｂによって光学素子２を挟んで支持している。保持具８は、第一洗浄槽５及び第二洗浄槽６内で不図示の揺動装置によって揺動可能とされている。
乾燥槽７には、回転保持具１０とともに、保持具８を介して光学素子２を回転させる回転モータ１５が配されている。

次に、洗浄装置１を用いて光学素子２を洗浄する方法について説明する。
本実施形態に係る光学素子の洗浄方法は、図３に示すように、超音波が印加された洗浄液３に光学素子２を浸漬して洗浄する工程（浸漬洗浄工程：Ｓ０１）と、光学素子２に高周波の超音波が印加された純水を掛け流してリンスする工程（リンス工程：Ｓ０２）と、光学素子２を回転して乾燥する工程（乾燥工程：Ｓ０３）とを備えている。

まず、洗浄を行う前に、研磨した光学素子２を保持具８にセットする。
浸漬洗浄工程（Ｓ０１）では、純水、アルカリ性電解水、酸性の電解水の少なくとも一つを有する洗浄液３を第一洗浄槽５に導入する。そして、光学素子２が配された保持具８を洗浄液３内に挿入する。
この際、不図示の揺動装置によって保持具８を所定の速度で揺動させながら、洗浄液３に超音波を印加して、超音波の物理力で光学素子２の表面に付着している汚れを洗浄する。

リンス工程（Ｓ０２）では、洗浄後の光学素子２が配された保持具８を第二洗浄槽６内に挿入する。そして、不図示の揺動装置によって所定の速度で保持具８を揺動させながら、光学素子２の両面に水が掛かるように、光学素子２の片面毎に保持具８を反転させて、ノズル１２から高周波の超音波を印加した流水を掛け流す。こうして、浸漬洗浄工程で使用した洗浄液３を洗い流すとともに、若干残留している微粒子等を完全に洗い流す。

乾燥工程（Ｓ０３）では、リンス後の光学素子２を保持した保持具８を回転保持具１０に連結し、回転保持具１０を回転モータ１５にて所定の速度で高速で回転する。こうして、表面に付着した水を振り切って乾燥させる。光学素子２に付着している大部分の水は、高速回転されることによって振り切られる。振り切られずに薄膜化して表面に残留した水も、回転によって発生した空気の流れによって完全に乾燥される。

この洗浄方法によれば、界面活性剤を使用する従来の方法と比べ、リンス工程の時間を短縮でき、廃水処理の負荷を減少させて、環境に対する問題や廃水処理コストを低減することができる。また、純水でリンスを行った後の乾燥でも光学素子を回転させて残留している水を振り切って乾燥を行うことにより、表面の液溜まりが原因で発生するシミ等の洗浄不良を発生させることなく、光学素子を乾燥することができる。そして、乾燥時にヒータ等の熱源を使わないため、エネルギーの消費を最少限に抑えることができる。

また、一般的なアルカリ洗浄剤等の界面活性剤を使用しなくても、軽度な研磨材汚れや微細径の異物を除去することができる。
従って、装置を大型化することなく従来に比べて洗浄時間を短くすることができ、耐水性の悪い硝材に対しても、潜傷等を発生させることなく洗浄することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、工程毎に異なる洗浄槽を設けた洗浄装置１を用いているが、洗浄液等の供給・排出が可能な単一の洗浄槽からなる洗浄装置を用いてもよい。

上述した洗浄装置１を用いて上述の洗浄方法による洗浄を実施した。
使用したレンズは、商品名ＦＰＬ５１（小原光学製）の直径６ｍｍの両側凸面レンズとした。第一洗浄槽５にて使用する洗浄液３は、電解質として塩化ナトリウムを用い、電解水生成装置Σ３０００（アマノ（株）製）によって生成されたｐＨ１１〜ｐＨ１２のアルカリ性電解水、又は、ｐＨ２〜ｐＨ３の酸性電解水とした。

また、超音波振動子１１は、ディスクタイプの超音波振動子（４０ｋＨｚ）とした。
ノズル１２は、カイジョー（株）製の商品名「スポットシャワー９５０ｋＨｚ」（２８１０１型発振器，２８２００型振動子）と「スポットシャワー４３０ｋＨｚ」（２７１０１型発振器，２７２００型振動子）を使用した。リンス工程（Ｓ０２）において使用する純水は、１μＳ／ｃｍ以下のものを使用した。

浸漬洗浄工程（Ｓ０１）では、保持具８を１０ｍｍ／ｓ速度で、±５〜１０ｍｍ揺動させ、１２０秒間浸漬して洗浄を行った。
リンス工程（Ｓ０２）では、保持具８を１０ｍｍ／ｓ速度で治具の幅に揺動させ、レンズの片面に１２０秒間流水を掛け流してリンスを行った。流水の流量は、１〜１．５Ｌ／分に設定した。
乾燥工程（Ｓ０３）では、回転保持具１０を１０００〜２０００ｒ／ｍｉｎで６０秒間回転させて乾燥を行った。

リンス工程（Ｓ０２）において純水に印加される超音波の周波数を９５０ｋＨｚ、乾燥工程（Ｓ０３）における回転保持具１０の回転数を１５００ｒ／ｍｉｎとし、浸漬洗浄工程（Ｓ０１）における洗浄液３が、純水の場合、アルカリ性電解水の場合、酸性電解水の場合とでそれぞれ場合分けして洗浄評価を行った。結果を表１に示す。

また、浸漬洗浄工程（Ｓ０１）における洗浄液３をアルカリ性電解水、リンス工程（Ｓ０２）において純水に印加される超音波の周波数を９５０ｋＨｚとし、乾燥工程（Ｓ０３）における回転保持具１０の回転数を変化させて洗浄評価を行った。結果を表２に示す。

さらに、浸漬洗浄工程（Ｓ０１）における洗浄液３をアルカリ性電解水、乾燥工程（Ｓ０３）における回転保持具１０の回転数を１５００ｒ／ｍｉｎとし、リンス工程（Ｓ０２）において純水に印加される超音波の周波数を４３０ｋＨｚと９５０ｋＨｚと場合分けした際の洗浄評価を行った。結果を表３に示す。

表１の場合、アルカリ性電解水が最もよい洗浄性を示した。酸性電解水は、若干の油分状の汚れの残留は認められたものの、研磨材等の微粒子の除去にはアルカリ電解水と同様に良好であった。
浸漬洗浄工程（Ｓ０１）では、洗浄液３にアルカリ性電解水を使用することによって、レンズに残留している研磨材の除去性が向上し、純水だけで洗浄した場合よりも、研磨材を完全に除去することができていた。しかし、レンズ表面に残留している汚れが極めて軽度な場合には、特にアルカリ性電解水や酸性電解水を使用しなくても洗浄できていた。

浸漬洗浄工程（Ｓ０１）における洗浄液３にアルカリ性電解水や酸性電解水を使用することにより、研磨材の除去性を純水以上に上げることができた。
更にリンス工程（Ｓ０２）において、一般的なアルカリ洗剤（界面活性剤）を使用したときのように、界面活性剤やアルカリ成分が残留することなく、容易にリンスすることができた。

表２の場合、回転数が１０００ｒ／ｍｉｎでは若干の水滴が残っていたが、１５００ｒ／ｍｉｎ以上では、完全に乾燥することができていた。
乾燥工程（Ｓ０３）における回転保持具１０の回転数が１０００ｒ／ｍｉｎの場合は、回転中心部に近い部分で水滴が残留していた。特にレンズと回転保持具１０との接着部分の乾燥性が悪く、水滴の残留が見られた。しかし、１５００ｒ／ｍｉｎ，２０００ｒ／ｍｉｎの場合には完全に乾燥することができた。
一方、低速回転でも乾燥させるためには、回転乾燥の間に、温風エアーを併用し、温風エアーを吹き付けることにより、容易に乾燥することができた。温風エアーを併用すると１０００ｒ／ｍｉｎでも乾燥が可能である。また、乾燥時間を短縮することもできた。

表３の場合、超音波の周波数が高くなる程、微粒子系の異物の除去に効果があった。ただし、レンズの加工工程で対象となる微粒子（異物）に対しては、４３０ｋＨｚの周波数でも十分な効果を発揮していた。

本発明の一実施形態に係る光学素子の洗浄方法に使用する洗浄装置を示す概要図である。 本発明の一実施形態に係る光学素子の洗浄方法に使用する洗浄装置において光学素子を保持する保持具を示す（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。 本発明の一実施形態に係る光学素子の洗浄方法を示すフロー図である。

符号の説明

２ 光学素子
３ 洗浄液

Claims (4)

1. 超音波が印加された洗浄液に光学素子を浸漬して洗浄する工程と、
   前記超音波とは別の超音波が印加された純水を前記光学素子に掛け流してリンスする工程と、
   前記光学素子を回転して乾燥する工程とを備えていることを特徴とする光学素子の洗浄方法。
2. 前記洗浄液が、純水、アルカリ性電解水、酸性の電解水の少なくとも一つを備えていることを特徴とする請求項１に記載の光学素子の洗浄方法。
3. 前記別の超音波の周波数が４３０ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子の洗浄方法。
4. 前記乾燥工程において、前記光学素子を１０００ｒ／ｍｉｎ以上の回転数で回転して乾燥することを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の光学素子の洗浄方法。
   
   

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