JPH08168603A - 精密光学素子の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 精密光学素子を高品質で洗浄する。 【構成】精密光学素子を有機溶剤に浸漬する第１の洗浄
工程と、精密光学素子を水系洗浄剤に浸漬する第２の洗
浄工程と、精密光学素子を水に浸漬して水系洗浄剤をす
すぐ工程と、精密光学素子をジメチルカーボネイトに浸
漬して水を置換する工程と、精密光学素子を乾燥する工
程とを備えた洗浄を行う。ジメチルカーボネイトにより
水分の結露がなく、シミを生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、精密光学素子の洗浄方
法に関する。さらに詳しくは、カメラ、光学顕微鏡、半
導体レーザー等に使用されるレンズ、プリズム等の精密
光学素子から、ピッチ、ワックス、研磨剤、手脂及び埃
などの汚れを除去する洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述した精密光学素子は素材から製品に
なるまで様々な加工工程を経ると共に、その加工工程に
応じた様々な検査工程を経ている。そして、その途中過
程で様々な汚れが付着することから洗浄を行うが、この
洗浄においては素材への影響も考慮しながら行わなけれ
ばならない。このため洗浄に対する品質は非常に高いも
のが要求される。

【０００３】従来より行われている精密光学素子の洗浄
方法は、「精密洗浄技術マニュアル」（新技術開発セン
ター（社）発行）に記載されている。この洗浄は有機溶
剤→水系洗浄剤→水→イソプロピルアルコール（ＩＰ
Ａ）→フロンの順で精密光学素子を浸漬して行うもので
ある。この場合、イソプロピルアルコール工程をフロン
に界面活性剤を添加した水切り剤に変えて行う方法や、
最終のフロン工程を蒸気洗浄する方法など様々な改良が
なされてきた。いずれにしても幾種類もの洗浄剤で構成
された洗浄ラインを用いて洗浄がおこなわれており、上
述した工程はどれも欠かすことができないものであっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来より使用されてき
たフロンは、オゾン層破壊の問題を討議したモントリオ
ール議定書の締結により１９９６年以降、その使用がで
きなくなる問題点がある。また、イソプロピルアルコー
ルは水と完全に相溶するため、その使用状態では空気中
の水分を吸収したり、前槽からの持ち込みによって含水
量が増加する。次槽がフロンなど非水溶性溶剤の場合、
非水溶性溶剤が水と相溶しないため、イソプロピルアル
コールに含まれていた水が置換できず、水シミなどの不
良が発生する問題点がある。このようなことから、イソ
プロピルアルコールの含水量を管理し、頻繁に液交換す
ることが行われているが、その手間や専用の装置が必要
でありランニングコストがかさむという問題点がある。
さらに、イソプロピルアルコールは蒸発潜熱が大きいた
め、蒸発時にはその付着体の表面に水分の結露が起こる
ことが多い。この結露した水分は前述と同様の理由によ
り水シミなどの不良を発生させる原因になる。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決し、精密
光学素子に付着している汚れを高品質で除去する洗浄方
法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明者は上
記目的のため、種々検討した結果、フロンおよびイソプ
ロピルアルコールを用いずに、ジメチルカーボネイトを
用いることにより上述した問題点を解決することができ
ることを見いだした。すなわち、有機溶剤に浸漬する第
１の洗浄工程と、水系洗浄剤に浸漬する第２の洗浄工程
と、純水に浸漬し水系洗浄剤をすすぐ工程と、ジメチル
カーボネイトに浸漬し純水を置換する工程と、乾燥させ
て仕上げる工程とから構成される洗浄方法を用いること
により、上述の問題点を解決したものである。

【０００７】上記構成における第１工程では、被洗浄物
を有機溶剤に浸漬することにより、ピッチ、ワックス、
研磨剤、手脂及び埃などの汚れの大部分を除去する。こ
の工程に用いられる有機溶剤としては、トリクロロエチ
レンおよびトリクロロエタンなどの塩素系溶剤、パラフ
ィン、イソパラフィンおよびナフテンなどの炭化水素系
溶剤、ジエチレングリコールモノブチルエーテルやジプ
ロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコー
ルエーテル系溶剤、乳酸エチルやコハク酸ジメチルなど
のエステル系溶剤、ヘキサメチルジシロキサンなどのシ
リコーン系溶剤など数多くの種類ど選択することができ
る。これらの溶剤は付着している汚れの種類あるいは強
さ等を考慮して選択される。

【０００８】第２の洗浄工程では、被洗浄物を水系洗浄
剤に浸漬することにより、第１の洗浄工程で新たに付着
した有機溶剤を置換するとともに、第１の洗浄工程で除
去できなかった汚れを除去する。ここに用いられる水系
洗浄剤とは、界面活性剤とアルカリビルダーや消泡剤な
どの添加剤を水に少量添加した洗浄剤であり、界面活性
作用により、非水溶性および水溶性有機溶剤を可溶化あ
るいは乳化して置換するとともに、有機溶剤では除去す
ることが難しいゴミ、ちりなどの粒子状の埃を除去す
る。

【０００９】この後に、被洗浄物を純水に浸漬して水系
洗浄剤をすすぐ。水温は低いより高い方が一般的にすす
ぎ性が良い。また、低温と高温の水に交互に浸漬してす
すいでも良い。使用する水の種類は純水の方が好ましい
が市水あるいは井水であっても良い。

【００１０】このすすぎの後、被洗浄物をジメチルカー
ボネイトに浸漬する。ジメチルカーボネイトは常温付近
では約１５％の水分を溶解するため、被洗浄物表面に付
着していた水分の一部分が溶解し、一部分は被洗浄物か
ら剥離して浮上することによりジメチルカーボネイトに
置換される。そして、この溶解された水分や空気中から
吸収した水分によりジメチルカーボネイトの含水量が増
加しても、約１５％を超えて溶解することはなく浮上分
離する。即ちジメチルカーボネイトの含水量は１５％以
上となることがない。従って、ジメチルカーボネイトを
使用することにより、イソプロピルアルコールで見られ
たような含水量の増加による水シミの不良発生が増加す
るようなことは起こらない。この場合、浮上した水分が
ジメチルカーボネイトの表面に存在すると、被洗浄物を
引き上げる際に水分が再付着する恐れがある。これを防
止するため、浮上した水分はオーバーフローなどの手段
で常に表面から除去する必要がある。このことは特に、
最終のジメチルカーボネイト槽において重要である。

【００１１】ここでジメチルカーボネイトは蒸発潜熱が
約８８ｃａｌ／ｇである。このためイソプロピルアルコ
ールなどの蒸発潜熱の大きい有機溶剤が蒸発する時のよ
うに被洗浄物表面に水分の結露を起こし、水シミなどの
不良を発生させるような現象は起こらない。

【００１２】また、ジメチルカーボネイト槽では、揺動
や噴流などの物理力を与えることにより水からジメチル
カーボネイトへの置換速度を上げる効果があるが、中で
も周波数２０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの超音波振動を与え
ることが最も効果が大きい。このことは特に、最初のジ
メチルカーボネイト槽では多量の水分が付着しているの
で有効である。すなわち、超音波振動を与えることによ
り、付着している水分が微小化し強制的に分散され、ジ
メチルカーボネイトへの溶解性が上がるためである。

【００１３】なお、ジメチルカーボネイトの水の溶解量
は温度と共に増加するので、高温側では多く低温側では
少ない量の水分を溶解する。そこで、オーバーフロー等
の手段によりジメチルカーボネイト槽上部に浮上分離し
た水分を含むジメチカルカーボネイトを常に予備槽に回
収し、この予備槽を本槽より低い温度に保つことにより
溶解できなくなった水分を分離できる。この分離した水
分を一般的な油水分離装置、例えば、商品名「ユーテッ
ク」（旭化成（社）製）や商品名「アクアセパレータ
ー」（大成技建（社）製）などの油水分離膜を用いたも
のや、限外ろ過膜を用いたものによって除去した後、ジ
メチルカーボネイトを再び本槽に戻すことにより、常に
本槽の含水量を予備槽以下に保つことができ、これより
ジメチルカーボネイトを循環使用できる。さらに、最終
のジメチルカーボネイト槽に蒸留装置を接続し、ジメチ
ルカーボネイトを常に蒸留させながら使用することによ
り、その純度を高く保ち、より高品質に仕上げることが
できる。またこの場合、最終槽から順々に前の槽にオー
バーフローさせてジメチルカーボネイトを供給するとさ
らに良い。

【００１４】以上の工程の後、最後に被洗浄物を乾燥し
て仕上げる。乾燥方法には、精密フィルターで埃を除去
し清浄にした６０℃程度の温風を被洗浄物に吹き付けて
ジメチルカーボネイトを蒸発させる方法、遠赤外線を照
射する方法、真空にしてジメチルカーボネイトを気化さ
せる方法など様々な方法があるが、埃などの新たな汚れ
が付着することがなく、かつジメチルカーボネイトが残
ることがなければどんな方法でも良い。

【００１５】本発明による洗浄機および乾燥機を使用す
る場合、ジメチルカーボネイトは第１石油類に属するの
で、槽に防爆処理をする必要がある。例えば循環ポンプ
のモーター、各種センサー類、電流系およびアクチュエ
ーターには防爆を施す必要がある。さらに液温センサ
ー、ガス濃度計、熱センサー、炎センサーなどで洗浄機
の状態を常に管理するとともに、ＣＯ₂ ガス消火装置な
どの消火装置を配設する必要がある。

【００１６】

【実施例】以下、実施例と比較例を挙げて本発明を詳細
に説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００１７】（実施例１）図１は本発明の実施例１の洗
浄ラインを示す。ＮＯ．１の槽とＮＯ．２の槽の有機溶
剤には炭化水素系である商品名「ＥＥ−４１１０」（オ
リンパス光学工業（株）製）を用いた。この有機溶剤を
約４０℃に加温して２７ＫＨｚ６００Ｗの超音波と揺動
を与えた。ＮＯ．３の槽とＮＯ．４の槽の水系洗浄剤に
は商品名「ＥＥ−１１１０」（オリンパス光学工業
（株）製）を用いた。この水系洗浄剤を約３５℃に加温
して２７ＫＨｚ６００Ｗの超音波と揺動を与えた。Ｎ
Ｏ．５の槽は約２０℃の市水を用い、この市水に２７Ｋ
Ｈｚ６００Ｗの超音波と揺動を与えた。ＮＯ．６の槽と
ＮＯ．７の槽は電導度が約１ＭΩの約２０℃の純水を用
いた。また、ＮＯ．６の槽には２７ＫＨｚ６００Ｗの超
音波と揺動を与えた。ＮＯ．８〜ＮＯ．１０の槽には約
３０℃のジメチルカーボネイトを用い、各槽に揺動を与
えた。ＮＯ，１１の槽では、清浄な６０℃の温風を吹き
付けた。以上ＮＯ．１１を除く全ての槽は１分タクトで
移動、ＮＯ，１１の槽のみ３分間行った。

【００１８】被洗浄物は直径が１６ｍｍの凸凹面（凸面
の曲率Ｒ＝４６．９ｍｍ、凹面の曲率Ｒ＝９．６ｍｍ、
硝材ＢＫ７）のガラスレンズを用い、汚れとしてピッチ
を吹き付けた。このレンズ１００枚をヤトイに入れ上記
洗浄ラインに流した。なお、この時の雰囲気は温度２５
℃、湿度６０％ＲＨであった。

【００１９】評価方法は、乾燥後のレンズを蛍光灯下で
反射させて目視確認し、シミの有無でＯＫ、ＮＧを判定
した。結果を表１に示す。表１において、ＯＫはシミの
無いものを、ＮＧはシミのあるものを示す。これより、
本実施例では比較例よりＯＫ数が多く、明らかに優れて
いることが判る。

【００２０】

【表１】

【００２１】（実施例２）実施例１と全く同様の洗浄ラ
インを用いて洗浄を行った。本実施例では、さらにＮ
Ｏ．８の槽とＮＯ．９の槽に２７ＫＨｚ６００Ｗの超音
波と揺動をつけ加えた。実施例１と同様のガラスレンズ
を流し、同様に評価した。結果を表１に示す。本実施例
は実施例１と同等あるいはそれ以上に良く、比較例より
明らかに優れていることが判る。これはジメチルカーボ
ネイト槽に超音波をつけ加えると効果的に置換が行われ
ることを示すものである。

【００２２】（実施例３）実施例１と全く同様の洗浄ラ
インを用いて洗浄を行った。この実施例ではＮＯ．８の
槽に予備槽を設けてオーバーフローにより本槽上部に浮
上分離した水分を含むジメチルカーボネイトを常に予備
槽に回収できるようにした。そして本槽より低い温度の
約１０〜１５℃に予備槽を保つことにより溶解できなく
なった水分を分離させ、この分離状態の液を油水分離装
置（商品名ユーテックＴＨＯ６：旭化性（株）製）に流
し水分を除去した。このジメチルカーボネイトを再び本
槽に戻し、常に本槽の含水量を予備槽以下に保てるよう
にした。このような状態の本槽に１５％の水分を強制的
に投入した。３０分経過後に実施例１と同様にガラスレ
ンズを流し、同様に評価した。結果を表１に示す。本実
施例は実施例１と同等で、比較例より明らかに優れてい
ることが判る。この結果から、ジメチルカーボネイトに
溶解した水分を除去することにより、ジメチルカーボネ
イトを循環使用できることが判る。これにより、含水量
を管理し頻繁に液交換する必要がなくなるメリットがあ
り、手間とコストを低く抑えることができる。

【００２３】（比較例）図２は比較例の洗浄ラインを示
す。ＮＯ．１〜ＮＯ．７までの槽は上述した各実施例の
洗浄ラインと同じ構成である。ＮＯ，８の槽とＮＯ．９
の槽には２０〜２５℃の工業用イソプロピルアルコール
を用い、各槽には揺動を与えた。ＮＯ．１０の槽とＮ
Ｏ，１１の槽にはフロン１１３を用い、各槽には揺動を
与えた。ＮＯ．１２の槽では、実施例と同様に清浄な６
０℃の温風を吹き付けた。以上ＮＯ，１２の槽を除く全
ての槽は１分タクトで移動、ＮＯ．１２の槽のみ３分間
行った。

【００２４】被洗浄物および評価方法は実施例と全く同
様に行った。結果を表１に示す。ＮＧのレンズが１５枚
あるが、これにはレンズ表面に微小な点々状のシミが発
生していた。これはＮＯ．８の槽及びＮＯ．９の槽にお
いてレンズが液中から引き上げられた時点で、イソプロ
ピルアルコールが急激に気化し、レンズ表面が冷やされ
て起こった水分の結露が原因と考えられる。

【００２５】以上、本発明の実施例を説明してきたが、
イソプロピルアルコールおよびフロンの替わりに、ジメ
チルカーボネイトを用いることにより従来の問題点が解
決できることが明らかである。なお、本発明ではジメチ
ルカーボネイトについて説明したが、水の溶解度が１０
％程度あり、かつ乾燥性が良く、蒸発潜熱がおよそ１０
０ｃａｌ／ｇ以下の有機溶剤であれば同様に適用でき
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明では精密光学素子の表面に付着し
ている汚れを、水シミによる不良を発生させずに、高品
質に除去できる。また、本発明の洗浄方法はフロンを用
いてないため、オゾン層破壊の恐れもなくと共に、ジメ
チルカーボネイトを循環使用できるため、含水量を管理
して頻繁に液交換する必要がない。このため手間とコス
トを低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の洗浄工程を示す工程図である。

【図２】比較例の洗浄工程の工程図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 精密光学素子を有機溶剤に浸漬する第１
   の洗浄工程と、精密光学素子を水系洗浄剤に浸漬する第
   ２の洗浄工程と、精密光学素子を水に浸漬して水系洗浄
   剤をすすぐ工程と、精密光学素子をジメチルカーボネイ
   トに浸漬して水を置換する工程と、精密光学素子を乾燥
   する工程とを備えていることを特徴とする精密光学素子
   の洗浄方法。
2. 【請求項２】 前記ジメチルカーボネイトに浸漬する工
   程において、ジメチルカーボネイトの少なくとも最初の
   槽では、周波数２０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの超音波振動
   を作用させることを特徴とする請求項１記載の精密光学
   素子の洗浄方法。
3. 【請求項３】 ジメチルカーボネイトに含有されている
   水分を除去することによりジメチルカーボネイトを循環
   使用することを特徴とする請求項１記載の精密光学素子
   の洗浄方法。