(57)【要約】      （修正有）【課題】パーティクルが発生しないように弁座の平面度を出すことができる弁座加工方法を提供すること。【解決手段】バルブボディ１の樹脂製弁座の平面度を出すための弁座加工方法において、加熱した加熱部材１４の平坦な当接面１４ｂを、弁座のシール面に押し当て、シール面を溶融させた後、加熱部材１４の当接面１４ｂを弁座のシール面から離す。加熱部材１４の材質は、バルブボディ１を射出成形する場合に用いる金型と同一の材質であることが望ましい。【選択図】図３
2011122718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブボディの樹脂製弁座の平面度を出すための弁座加工方法において、
加熱した加熱部材の平坦な当接面を、前記弁座のシール面に押し当てた後、前記加熱部材を前記シール面から離す
ことを特徴とする弁座加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載する弁座加工方法において、
前記当接面に、前記弁座にそった凹部形状の弁座形成凹部が形成されていること、
を特徴とする弁座加工方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する弁座加工方法において、
前記加熱部材の材質が、前記バルブボディを射出成形する場合に用いる金型と同一の材質である
ことを特徴とする弁座加工方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載する弁座加工方法において、
前記加熱部材の加熱温度を、前記弁座を形成する材料が溶融する溶融温度範囲内で制御する
ことを特徴とする弁座加工方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載する弁座加工方法において、
前記加熱部材の当接面に前記弁座を介して前記バルブボディを載置する
ことを特徴とする弁座加工方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載する弁座加工方法により加工された弁座を有することを特徴とするバルブボディ。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載する弁座加工方法により加工された弁座を有するバルブボディと、
前記バルブボディに連結され、前記弁座に弁体を当接又は離間させる駆動部とを有することを特徴とする流体制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製バルブボディに設けられた弁座の平面度を出す弁座加工方法と、その弁座加工方法により加工された弁座を有するバルブボディ及び流体制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造ラインに使用されるバルブは、駆動部の駆動力により弁体をバルブボディに設けられた弁座に当接又は離間させ、薬液の供給と遮断を制御する。薬液には塩酸等が含まれるものがあり、バルブボディは、耐腐食性を確保するために接液面が樹脂で設けられている。一般的に、バルブボディは、安価に量産するために、ＰＦＡ（四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）やＰＰ（ポリプロピレン）などのフッ素樹脂を、分割面を閉じた金型のゲートに射出してキャビティに充填し、金型を冷却した後、金型を分割面で分割して成形品を取り出すことにより、形作られている。
【０００３】
バルブボディを形成する金型は、構造を簡単にするために、弁座上に分割面が設けられ、金型から取り出されたバルブボディの弁座のシール面に成形欠陥が発生することがあった。例えば、成形欠陥として弁座のシール面にウエルドラインやバリが発生し、弁座のシール面の平面度が低いと、シール性能を低下させてしまう。そのため、従来より、射出成形されたバルブボディの弁座のシール面に機械加工（例えば、旋盤による切削や研磨等）を施し、ミクロンオーダーで弁座の平面度を向上させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−００２４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように機械加工により弁座の平面度を向上させると、機械加工面にムシレが発生していた。図１６と図１８に、機械加工を施した弁座の外側エッジ部を部分撮影した電子顕微鏡写真（倍率：×１０００）を示し、その電子顕微鏡写真に相当する図を図１７、図１９に示す。例えば図１７及び図１９のＰ３１に示すように、弁座のシール面が毛羽立つようにムシレが発生したり、図１７及び図１９のＰ３２に示すように、弁座のエッジ部が機械加工で掻きむしられて、むしられた部分が弁座側方へ張り出したりする。これらのムシレは、弁閉時に流体漏れを発生させるような大きなものではないが、弁座を通過する流体の流れによって弁座から引き剥がされてパーティクルになる恐れがある。パーティクルは、反応室で膜形成するウエハの歩留まりを低下させる等の問題を引き起こすため、問題である。特に、近年、半導体製造工程では微細加工が進み、高い清浄性を求めており、その一環としてパーティクルを減らすことが強く求められている。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、パーティクルが発生しないように弁座の平面度を出すことができる弁座加工方法、バルブボディ及び流体制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る弁座加工方法は、バルブボディの樹脂製弁座の平面度を出すための弁座加工方法において、加熱した加熱部材の平坦な当接面を、前記弁座のシール面に押し当てた後、前記加熱部材を前記シール面から離す。
ここで、上記「弁座の平面度」は、ミクロンオーダーの平面度をいう。
【０００８】
上記構成では、前記当接面に、前記弁座にそった凹部形状の弁座形成凹部が形成されていることが望ましい。
【０００９】
上記構成では、前記加熱部材の材質が、前記バルブボディを射出成形する場合に用いる金型と同一の材質であることが望ましい。
【００１０】
上記構成では、前記加熱部材の加熱温度を、前記弁座を形成する材料が溶融する溶融温度範囲内で制御することが望ましい。
【００１１】
上記構成では、前記加熱部材の当接面に前記弁座を介して前記バルブボディを載置することが望ましい。
【００１２】
また、本発明の一態様に係るバルブボディは、上記弁座加工方法により加工された弁座を有する。
また、本発明の一態様に係る流体制御弁は、上記弁座加工方法により加工された弁座を有するバルブボディと、前記バルブボディに連結され、前記弁座に弁体を当接又は離間させる駆動部とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
上記態様の弁座加工方法では、加熱した加熱部材の平坦な当接面を弁座のシール面に押し当てると、シール面が溶融して加熱部材の当接面に倣って平坦になり、成形欠陥を解消する。加熱部材をシール面から離すと、シール面は固化して滑らかな平面になる。このような弁座加工方法では、シール面にムシレが発生しないので、当該弁座加工方法により加工された弁座を有するバルブボディを使った流体制御弁が流体制御を行う場合にシール面のムシレがシール面から引き剥がされてパーティクルになることがない。よって、上記態様の弁座加工方法、バルブボディ及び流体制御弁によれば、パーティクルが発生しないように弁座の平面度を出すことができる。
【００１４】
上記構成では、当接面に、弁座にそった凹部形状の弁座形成凹部が形成されていることにより、シール面が溶融して加熱部材の当接面に倣って平坦になり、成形欠陥を解消することができる。加熱部材をシール面から離すと、シール面は固化して滑らかな平面になる。そのため、シール面にムシレが発生しない。当該弁座加工方法により加工された弁座を有するバルブボディを使った流体制御弁が、流体制御を行う場合に、シール面のムシレがないため、ムシレがシール面から引き剥がされてパーティクルになることがない。よって、上記態様の弁座加工方法、バルブボディ及び流体制御弁によれば、パーティクルが発生しないように弁座の平面度を出すことができる。
さらに、加熱部材が平坦な場合に弁座の弁座端部に形成されていた微少のバリを無くすことができる。弁座端部の微少のバリを無くすことができることにより、パーティクルをさらに低減させることができる。
また、熱板側の弁座形成凹部の面粗が弁座面に転写される。そのため、弁座面の平滑度を大幅に向上させることができる。
また、弁座形成凹部の寸法によって、弁座部の出来栄えの寸法を管理することができるため、容易かつ安価に寸法精度のよい弁座を有する流体制御弁を提供することができる。
【００１５】
上記構成では、加熱部材の材質が、バルブボディを射出成形する場合に用いる金型と同一の材質であるので、加熱部材で弁座のシール面を加熱する場合に、金型と異なる金属イオンが弁座に注入されない。よって、上記構成によれば、バルブボディを流体制御に使用したときに、金型と異なるイオンが弁座から溶出し、例えば半導体製造プロセスに悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００１６】
上記構成では、加熱部材の加工温度を、弁座を形成する材料の溶融温度範囲内で制御するので、弁座のシール面が加熱部材の当接面から熱を伝達されて流動性を有するように溶融し、成形欠陥を解消して平坦になりやすい。
【００１７】
上記構成では、加熱部材の当接面に弁座を介してバルブボディを載置し、バルブボディの自重により弁座のシール面を加熱部材の当接面に押し付けるので、弁座のシール面を加熱部材の当接面に押し付ける荷重を安定させ、弁座の平面度を安定して出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る弁座加工方法を適用されるバルブボディの断面図である。
【図２】流体制御弁の外観図である。
【図３】弁座加工装置の概略構成図である。
【図４】加熱部材の概略構成図である。
【図５】弁座加工を施す前の弁座の外側エッジ部を部分撮影した電子顕微鏡写真（倍率：×１０００）である。この電子顕微鏡写真は、弁座をシール面側から撮影している。
【図６】図５に示す電子顕微鏡写真に相当する図である。
【図７】弁座加工を施した後の弁座外の側エッジ部を部分撮影した電子顕微鏡写真（倍率：×１０００）である。この電子顕微鏡写真は、弁座をシール面側から撮影している。
【図８】図７に示す電子顕微鏡写真に相当する図である。
【図９】耐久試験装置の概略構成図である。
【図１０】金属イオン溶出試験の試験結果を指数表示した図である。
【図１１】弁座加工条件を示す図であって、縦軸に時間（ｓｅｃ）を示し、横軸に温度（℃）を示す。
【図１２】未処置品の弁座状態の部分断面を示すイメージ図である。
【図１３】弁座加工後に成形欠陥が残っている弁座状態の部分断面を示すイメージ図である。
【図１４】弁座加工後にエッジ部が溶け出した弁座状態の部分断面を示すイメージ図である。
【図１５】弁座加工に成功した弁座状態の部分断面を示すイメージ図である。
【図１６】機械加工を施した弁座の外側エッジ部を部分撮影した電子顕微鏡写真（倍率：×１０００）である。この電子顕微鏡写真は、弁座をシール面側から撮影したものである。
【図１７】図１６に示す電子顕微鏡写真に相当する図である。
【図１８】機械加工を施した弁座の外側エッジ部を部分撮影した電子顕微鏡写真（倍率：×１０００）である。この電子顕微鏡写真は、弁座をシール面側から撮影したものである。
【図１９】図１８に示す電子顕微鏡写真に相当する図である。
【図２０】第２実施形態における加熱部材の当接面の概略構成図である。
【図２１】第２実施形態における弁座加工を施した後の弁座の外側エッジ部を部分撮影した電子顕微鏡写真（倍率：×１０００）（１）である。この電子顕微鏡写真は、弁座をシール面側から撮影している。
【図２２】図２１に示す電子顕微鏡写真に相当する図である。
【図２３】第２実施形態における弁座加工を施した後の弁座の外側エッジ部を部分撮影した電子顕微鏡写真（倍率：×１０００）（２）である。この電子顕微鏡写真は、弁座をシール面側から撮影している。
【図２４】図２３に示す電子顕微鏡写真に相当する図である。
【図２５】加熱部材の当接面に弁座形成凹部がない状態の概略構成図である。
【図２６】図２５のうち加熱部材により弁座加工を施した後の弁座の部分拡大図である。
【図２７】第２実施形態における弁座加工を施さない場合の弁座の外側エッジ部を部分撮影した電子顕微鏡写真（倍率：×１０００）である。この電子顕微鏡写真は、弁座をシール面側から撮影している。
【図２８】図２７に示す電子顕微鏡写真に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下に、本発明に係る弁座加工方法、バルブボディ及び流体制御弁の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明の実施形態に係る弁座加工方法を適用されるバルブボディ１の断面図を示す。図２は、流体制御弁８の外観図である。
＜バルブボディの構成＞
図１に示すバルブボディ１は、例えば図２に示すように、駆動部１０が上面に連結されて流体制御弁８を構成し、取付板９を介して半導体製造ラインに組み付けられる。図１に示すバルブボディ１は、接液部がフッ素樹脂で設けられて耐腐食性を有し、駆動部１０の駆動力によって図示しない樹脂製ダイアフラム弁体を弁座６に当接又は離間されて、第１及び第２ポート４，５の連通状態が制御される。
【００２０】
図１に示すバルブボディ１は、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＰＰなどのフッ素樹脂を金型のゲートに射出してキャビティに充填し、金型を冷却した後、金型を開いてキャビティから取り出すことにより、形作られている。バルブボディ１の上面には、図示しないダイアフラム弁体との間で弁室を形成するための弁室形成孔２が円柱状に開設されている。バルブボディ１は、弁室形成孔２の開口部外周に沿って図示しないダイアフラム弁体の外縁部が装着される装着溝３が形成され、駆動部１０との間で図示しないダイアフラム弁体の外縁部を挟持するようになっている。バルブボディ１は、弁孔７が弁室形成孔２と同軸上に設けられ、第１ポート４と第２ポート５が弁孔７と弁室形成孔２を介して連通している。弁室形成孔２の内壁には、弁孔７が開口する開口部の外周に沿って弁座６が突設されている。弁座６は、先端部が平坦に設けられ、図示しないダイアフラム弁体に面接触してシールを行うシール面６ａが構成されている。シール面６ａは、後述する弁座加工方法により、ミクロンオーダーの平面度が出されている。本実施形態では、シール面６ａの平面度は、５μm以上１ｍｍ未満の範囲で出されている。
【００２１】
＜弁座加工装置の構成＞
図３に、弁座加工装置１１の概略構成図を示す。
弁座加工装置１１は、バルブボディ１の弁座６のシール面６ａを加工するものである。弁座加工装置１１のガイド１２には、ステージ１３が図中上下方向へ往復直線運動するように保持されている。ステージ１３は、図示しないシリンダにより図中上下方向への駆動力が付与される。加熱部材１４は、ステージ１３の中央部に形成された貫通孔上に配置され、ステージ１３は加熱部材１４に対して相対的に上下動する。
【００２２】
図４に、加熱部材１４の概略構成図を示す。
加熱部材１４は、バルブボディ１を射出成形するときに用いられる金型と同じ材質で設けられている。本実施形態では、加熱部材１４及び金型の材質をクロムニッケル合金とする。加熱部材１４は、バルブボディ１の弁室形成孔２に挿入でき、且つ、弁座６に当接する当接面１４ｂが弁座６の外形より大きく設けられたブロック形状をなす。棒状のヒータ１５は、加熱部材１４の中心部に形成されたヒータ挿入孔１４ａに挿入されて止めネジ１６により加熱部材１４に固定され、加熱部材１４全体を加熱するようになっている。加熱部材１４は、当接面１４ｂの近くに熱電対１７が取り付けられ、当接面１４ｂの温度を計測している。
【００２３】
制御装置１８は、周知のマイクロコンピュータである。制御装置１８は、ヒータ１５と熱電対１７に接続され、熱電対１７が計測する温度に基づいて加熱部材１４をヒータ１５で加熱し、加熱部材１４の温度を設定温度に制御している。ここで、加熱部材１４の設定温度は、バルブボディ１の材質となるフッ素樹脂の溶融温度範囲内で設定することが望ましい。加熱部材１４の温度が溶融温度範囲を超える場合には、溶融した樹脂が混ざり合って変質し、加熱部材１４の温度が溶融温度範囲未満である場合には、弁座６が硬くて変形させることができないからである。さらには、加熱部材１４の設定温度は、「バルブボディ１の材質となるフッ素樹脂の溶融温度範囲の中間値±溶融温度範囲の上限値と下限値の温度差の３０％の値」に設定することが望ましい。例えば、バルブボディ１の材質がＰＦＡである場合には、ＰＦＡの溶融温度範囲が３０５〜３１５℃であるため、加熱部材１４の設定温度を溶融温度範囲の中間値である３１０℃±３℃とすると良い。本実施形態では、ＰＦＡ製バルブボディ１に対し、加熱部材１４の設定温度を３１０℃とする。尚、制御装置１８には、フッ素樹脂の種類別に加熱部材１４の設定温度を記憶し、作業者がバルブボディ１の材質に応じて加熱部材１４の設定温度を選択できるようにすることが望ましい。作業者がフッ素樹脂の溶融温度範囲を知らない場合でも、加熱部材１４の設定温度を設定して弁座加工作業を行えるようにするためである。
【００２４】
＜弁座加工方法＞
射出成形後のバルブボディ１（未処置品）の弁座６は、例えば図６のＰ１１，Ｐ１２に相当する部分の図５の電子顕微鏡写真に示すような成形欠陥が、シール面６ａに発生している。例えば、バルブボディ１を成形するための金型の分割面が弁座６のシール面６ａ上にある場合には、シール面６ａにウエルドラインＰ１１が形成されたり、フッ素樹脂を金型に充填した後に金型を分割して成形品を取り出す場合に、シール面６ａのエッジ部に成形バリＰ１２が発生する。成形欠陥Ｐ１１，Ｐ１２はシール性能の低下等を引き起こす恐れがあるので、バルブボディ１は、弁座加工装置１１を用いて、弁座６のシール面６ａが平坦に加工される。
【００２５】
弁座加工装置１１は、通常、ステージ１３を上昇させ、ステージ１３のバルブボディ１が載置される面を、加熱部材１４の当接面１４ｂより高い位置に配置している（このステージ１３の位置を、以下「初期位置」という。）。バルブボディ１は、弁座６を下向きにして、初期位置にあるステージ１３にセットされる。このとき、弁座６は、加熱部材１４の上方に配置されている。弁座加工装置１１の図示しない弁座加工開始ボタンを押下すると、図示しないシリンダが駆動して、ステージ１３をガイド１２に沿って下降させる。ステージ１３は、弁座６を加熱部材１４に当接させた後、更に下降し続け、弁座６を介してバルブボディ１を加熱部材１４に載せてバルブボディ１から離れる弁座加工位置まで移動する。この結果、弁座６は、バルブボディ１の自重によりシール面６ａが加熱部材１４の当接面１４ｂに押し付けられる。
【００２６】
加熱部材１４は、ヒータ１５により設定温度（ここでは３１０℃）に加熱されている。そのため、当接面１４ｂに押し付けられたシール面６ａは、当接面１４ｂから熱伝達されて、表面が溶融する。溶融した樹脂は、流動性を持ち、ウエルドラインＰ１１の窪みに流れ込んでウエルドラインＰ１１を埋め、ウエルドラインＰ１１の発生部分をシール面６ａの表面と面一にする。また、シール面６ａに発生した成形バリＰ１２は、加熱部材１４の熱で軟化し、シール面６ａの表面と面一になるように押し潰される。シール面６ａの表面も加熱部材１４の熱で軟化しているため、成形バリＰ１２の溶融した樹脂やウエルドラインＰ１１に流れ込んだ樹脂は、シール面６ａの表面の溶融した樹脂と融合し、他の部分の樹脂との間に境界面を作りにくい。
【００２７】
弁座６を加熱部材１４に押し付けてから所定時間（ここでは１０秒）が経過すると、ステージ１３が弁座加工位置から上昇してバルブボディ１に当接し、その後更に上昇して、弁座６を加熱部材１４から引き離すようにバルブボディ１を持ち上げる。ステージ１３が初期位置に戻ると、バルブボディ１がステージ１３から取り除かれる。尚、バルブボディ１をステージ１３に載せたり、取り除く作業は、ロボットにより行ってもよいし、作業者の手作業で行っても良い。
【００２８】
弁座加工装置１１から取り除かれたバルブボディ１は、シール面６ａが平らにされた状態で自然冷却されて固化する。弁座６は、例えば図８のＰ２１に相当する部分の図７の電子顕微鏡写真に示すように、図６のＰ１１に相当する部分の図５の電子顕微鏡写真に示されるウエルドラインが樹脂を充填されてシール面６ａと面一にされ、また、図８のＰ２２に相当する部分の図７の電子顕微鏡写真に示すように、図６のＰ１２に相当する部分の図５の電子顕微鏡写真に示される成形バリＰ１２が押し潰されてシール面６ａと面一にされた状態で、固化している。よって、加熱部材１４により弁座加工された弁座６は、図７の電子顕微鏡写真に示すように、シール面６ａが成形欠陥Ｐ１１，Ｐ１２（図５、図６参照）を解消され、弁座加工前より平面度が向上しており、加工されたシール面６ａも樹脂を溶融して固化させたものであるため滑らかで、ムシレが発生していない。
【００２９】
このように弁座加工されたバルブボディ１は、図示しないダイアフラム弁体を駆動部１０との間で挟持して流体制御弁８を構成し、流体制御に用いられる。バルブボディ１は、図７及び図８に示すように、弁座６のシール面６ａが滑らかな平面で、図１６〜図１９に示すようなムシレをシール面６ａに発生させていないため、シール面６ａに図示しないダイアフラム弁体を当接又は離間させて弁開閉動作が繰り返されても、弁座６からパーティクルが発生しない。
【００３０】
＜耐久試験＞
次に、本実施形態の弁座加工処理がバルブボディの耐久性に与える影響を調べる耐久試験について説明する。図９は、耐久試験装置２１の概略構成図である。
耐久試験装置２１は、本実施形態の弁座加工を施したバルブボディ１にエアオペレイト式の駆動部１０を取り付けた流体制御弁８を、バルブボディ１の第１及び第２ポート４，５を上下に配置するように、アングル２２に横向きに固定し、試験液が零れないようにするための配管２３を第１ポート４に取り付けて第１ポート４を配管２３を介して大気開放する一方、第２ポート５を止め栓２４で塞ぐことにより、構成されている。耐久試験は、配管２３からバルブボディ１に常温の試験液を大気圧で供給した後、流体制御弁８の駆動部１０に操作圧０．５ＭＰａの操作流体を供給・排出し、開弁時間１秒・閉弁時間２秒の動作間隔で流体制御弁８に弁開閉動作を所定回数を行わせ、その後、バルブボディ１を流体制御弁８から取り外して弁座６の表面状態と弁座６への試験液の漏れ状態を調べることにより行った。尚、同様の手順で、本実施形態の弁座加工を施していないバルブボディ（未処置品）２０についても、耐久試験を行った。
【００３１】
この耐久試験により、バルブボディ１と未処置品２０は、何れも、３００万回弁開閉動作が行われても、弁座６の表面状態に変化がなく、弁座６に試験液が浸透しないことを確認できた。このことより、本実施形態の弁座加工処理が施された弁座６は、弁開閉動作を３００万回行っても、加熱部材１４に加熱されて溶融した部分が、溶融しなかった部分との境界面で剥離せず、耐久性が維持されることが判明した。また、本実施形態の弁座加工処理によって、弁座６の耐久性が未処置品２０より低下するものでないことが判明した。よって、上記耐久試験により、加熱部材１４を用いた加熱処理による弁座加工がシール性能や耐久性を低下させるものでないことが、裏付けられた。
【００３２】
＜金属イオン溶出試験＞
次に、本実施形態の弁座加工処理が流体制御時の金属イオン溶出に与える影響を調べる金属イオン溶出試験について説明する。
金属印溶出試験では、本実施形態の弁座加工処理を施したバルブボディ（処置品）１と、本実施形態の弁座加工処理を施していないバルブボディ（未処置品）２０について、弁座６から金属イオンが溶出するか否かを調べた。
【００３３】
金属イオン溶出試験では、処置品（バルブボディ）１と未処置品（バルブボディ）２０に超純水を封入して３０分間放置し、弁座６から金属イオンを溶出させる。このとき、周囲温度は常温に設定されている。また、試験はクリーンルーム内で行い、バルブボディ外部から超純水に金属イオンが混入しないようにしている。そして、超純水を封入してから所定時間が経過したら、バルブボディ内の超純水が含有する金属イオンを分析する。本試験では、Ｌｉ（リチウム）、Ｂ（ホウ素）、Ｎａ（ナトリウム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｋ（カリウム）、Ｃａ（カルシウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｎ（マンガン）、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｕ（銅）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｐｂ（鉛）の金属イオンがどのように溶出しているか調べた。図１０に、金属イオン溶出試験の結果を指数表示した図を示す。図１０には、未処置品のバルブボディ２０から溶出する金属イオンの指数合計が１００となるように表示している。
【００３４】
図１０に示すように、未処置品（バルブボディ２０）の金属イオン溶出指数は、Ｎａの金属イオンが２２．０、Ｍｇの金属イオンが５．１、Ｋの金属イオンが１４．５、Ｃａの金属イオンが７．２、Ｎｉの金属イオンが１．０、Ｚｎの金属イオンが５０．２、その他の金属イオンが０であり、指数合計が１００であった。
一方、処置品（バルブボディ１）の金属イオン溶出指数は、Ｎａの金属イオンが２７．９、Ｋの金属イオンが２４．７、Ｃａの金属イオンが約１０．６、Ｎｉの金属イオンが１．２、Ｚｎの金属イオンが３３．１、その他の金属イオンが０であり、指数合計が９７．５であった。
【００３５】
この金属イオン溶出試験により、本実施形態の弁座加工処理を施したバルブボディ１は、本実施形態の弁座加工処理を施していないバルブボディ２０と比べ、Ｍｇの金属イオンの溶出が確認できなかったことを除き、溶出イオンの種類が同じである。また、バルブボディ１，２０に共通して溶出した金属イオン（Ｎａ，Ｋ，Ｃａ，Ｎｉ，Ｚｎ）の指数を比較すると、同程度である。よって、バルブボディ１を半導体製造ラインに使用した場合、弁座６から溶出する金属イオンが半導体製造プロセスに与える影響は、従来品と変わらないことが判明した。これは、加熱部材１４が、バルブボディ１の射出成形に使用される金型と同一材質であり、シール面６ａを金型で加工したのと同等にみなすことができるからと考えられる。
【００３６】
＜弁座加工条件と弁座加工状態との関係の調査試験＞
次に、弁座加工条件と弁座加工状態との関係の調査試験について説明する。図１１に、弁座加工条件を示す。図１２に、弁座加工が施されていない未処置品２０の弁座状態の部分断面を示すイメージ図を示す。図１３及び図１４に、弁座加工に失敗した弁座状態の部分断面を示すイメージ図を示す。図１５に、弁座加工に成功した弁座状態の部分断面を示すイメージ図を示す。
弁座加工処理では、弁座６を加熱部材１４に押し付ける荷重と、加熱部材１４の加熱温度と、弁座６を加熱する加熱時間が加工条件になる。弁座６を加熱部材１４に押し付ける荷重は、バルブボディ１の自重により決定されるため、設定が必要な加工条件は、加熱部材１４の加熱温度と弁座６の加熱時間となる。そこで、ＰＦＡ製のバルブボディ１の弁座６に、加熱部材１４の加熱温度と弁座６の加熱時間を変えて弁座加工を行った場合の弁座６の状態について調べる実験を行った。
【００３７】
図１２に示すように、弁座加工を弁座６に施していない未処置品２０では、弁座６のシール面６ａにウエルドラインＰ１１が形成され、また、弁座６のエッジ部に成形バリＰ１２が発生する等、シール面６ａに成形欠陥が生じている。
【００３８】
先ず、バルブボディ１の自重により弁座６を加熱部材１４に押し付けて加熱する加熱時間を８秒間に固定し、加熱部材１４の加熱温度を変えて、弁座加工状態を観察することにより、加熱部材１４の加熱温度が弁座加工に与える影響を調べた結果について説明する。
図１１のＹ１に示すように、ＰＦＡの溶融温度範囲の下限値（３０５℃）に加熱部材１４を加熱して、弁座６を加熱部材１４に８秒間押し付けた場合、図１３に示すように、ウエルドラインＰ１１を溶融樹脂で完全に埋めることができず、浅くて小さい凹部Ｐ１１’がシール面６ａに残る。また、成形バリＰ１２を十分に軟らかくして押し潰すことができず、小さな凸部Ｐ１２’がシール面６ａのエッジ部に残った。よって、この加工条件では、シール面６ａの樹脂を十分な流動性を持たせるように溶融させることができず、成形欠陥Ｐ１１，Ｐ１２を解消できない。
一方、図１１のＹ２に示すように、ＰＦＡの溶融温度範囲の上限値（３１５℃）に加熱部材１４を加熱して、弁座６を加熱部材１４に８秒間押し付けた場合、図１４に示すように、Ｐ４１に示すように、弁座６のエッジ部が溶け出して、シール面６ａのシール面積が小さくなり、更には、弁座６の側面に角状の出っ張りができてしまった。これは、弁座６の表面温度が形状を維持できない程に加熱されて、エッジ部の形状を保つことができなかったためと考えられる。シール面積の減少は所望のシール性能が得られなくなり、角状の出っ張りは、流体制御時に弁座６から剥離してパーティクルになる恐れがあるため、問題である。
更に、図１１のＹ３に示すように、ＰＦＡの溶融温度範囲の中間値（３１０℃）に加熱部材１４を加熱して、弁座６を加熱部材１４に８秒間押し付けた場合、図１５に示すように、弁座６が形状を保ちつつ、図１２に示す成形欠陥Ｐ１１，Ｐ１２を解消できた。
以上の結果より、弁座６を加熱部材１４に押し付ける時間を８秒間に固定した場合、加熱部材１４の加熱温度を、バルブボディ１の材質であるＰＦＡの溶融温度範囲の中間値に設定すると、成形欠陥を解消して弁座６の平面度を出せることが判明した。
【００３９】
次に、加熱部材１４の加熱温度を、ＰＦＡの溶融温度範囲の中間値（３１０℃）に固定し、弁座６を加熱部材１４に押し付ける時間を変えて、弁座加工状態を観察することにより、加熱時間が弁座加工に与える影響を調べた結果について説明する。
図１１のＹ４に示すように、弁座６を加熱部材１４に１５秒間押し付けた場合、図１４のＰ４１に示すように、弁座６のエッジ部が溶け出してしまった。これは、弁座６を加熱部材１４に押し付ける時間が長すぎて、弁座６の表面温度が形状を維持できない程に加熱され、エッジ部が溶け出してしまったと考えられる。
一方、図１１のＹ５，Ｙ６に示すように、弁座６を加熱部材１４に１０秒間又は５秒間押し付けた場合、図１５に示すように、弁座６が形状を保ちつつ、図１２に示す成形欠陥Ｐ１１，Ｐ１２を解消できた。
以上の結果より、加熱部材１４の加熱温度を、バルブボディ１の材質であるＰＦＡの溶融温度範囲の中間値に固定した場合、弁座６を加熱部材１４に押し付けて加熱する加熱時間は、５秒以上１０秒以下の範囲が適していることが判明した。
【００４０】
上記試験結果をまとめると、図１１に示すように、弁座６のエッジ部が溶け出す境界を示すグラフＸ１と、成形欠陥が解消される境界を示すグラフＸ２とが得られる。この試験結果より、弁座加工条件は、バルブボディ１の自重により弁座６を加熱部材１４に押し付ける場合、弁座６を加熱する加熱時間を５秒以上１０秒以下の範囲で設定し、加熱部材１４の加熱温度を、バルブボディ１の材質の溶融温度範囲の中間値±溶融温度範囲の上限値と下限値との温度差の３０％の値の範囲内で設定することが好ましいことが、裏付けられた。
【００４１】
＜作用効果＞
以上説明したように、上記実施形態の弁座加工方法では、加熱した加熱部材１４の平坦な当接面１４ｂを弁座６のシール面６ａに押し当てると、シール面６ａが溶融して加熱部材１４の当接面１４ｂに倣って平坦になり、ウエルドラインＰ１１や成形バリＰ１２などの成形欠陥を解消する。加熱部材１４をシール面６ａから離すと、シール面６ａは固化して滑らかな平面になる。このような弁座加工方法では、シール面６ａにムシレを発生しないので、当該弁座加工方法によって加工された弁座６を有するバルブボディ１を使った流体制御弁８が流体制御を行う場合にシール面６ａのムシレがシール面６ａから引き剥がされてパーティクルになることがない。よって、上記実施形態の弁座加工方法、バルブボディ１及び流体制御弁８によれば、パーティクルが発生しないように弁座６の平面度を出すことができる。
【００４２】
上記実施形態の弁座加工方法では、加熱部材１４の材質が、バルブボディ１を射出成形する場合に用いる金型と同一の材質であるので、加熱部材１４で弁座６のシール面６ａを加熱する場合に、金型と異なる金属イオンが弁座６に注入されない。よって、上記実施形態の弁座加工方法によれば、バルブボディ１を流体制御に使用したときに、金型と異なるイオンが弁座６から溶出し、半導体等の製品製造プロセスに悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００４３】
上記実施形態の弁座加工方法では、加熱部材１４の加工温度を、弁座６を形成する材料の溶融温度範囲内で制御するので、弁座６のシール面６ａが加熱部材１４の当接面から熱を伝達されて流動性を有するように溶融し、成形欠陥を解消して平坦になりやすい。
【００４４】
上記実施形態の弁座加工方法では、加熱部材１４の当接面１４ｂに弁座６を介してバルブボディ１を載置し、バルブボディ１の自重により弁座６のシール面６ａを加熱部材１４の当接面１４ｂに押し付けるので、弁座６のシール面６ａを加熱部材１４の当接面１４ｂに押し付ける荷重を安定させ、弁座６の平面度を安定して出すことができる。
【００４５】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
例えば、上記実施形態では、バルブボディ１を図示しないダイアフラム弁体を備えるエアオペレイト式流体制御弁８に使用したが、ポペット弁やモータ弁、電磁弁、真空弁など他の形式の弁に適用しても良い。
例えば、上記実施形態では、弁座６をバルブボディ１と一体に設けたが、弁座６はバルブボディ１と別体であっても良い。
例えば、上記実施形態では、加熱部材１４の内部から棒状ヒータ１５で加熱部材１４を加熱したが、加熱部材１４にヒータベルトを巻いて加熱部材１４の外側から加熱部材１４を加熱しても良い。
例えば、上記実施形態では、加熱部材１４を直方体のブロック形状にしたが、加熱部材の形状は、多面体のブロック形状や板状、棒状など他の形状にしても良い。
【００４６】
（第２実施形態）
＜加熱部材の構成＞
第２実施形態においては、加熱部材５０のうち、当接面５０ｂにおける弁座形成凹部５１が形成されている点で、第１実施形態における加熱部材１４と形状が異なる。他方、他の構造については全く異なるところがない。そこで、第１実施形態と異なる当接面５０ｂにおける弁座形成凹部５１の構造について図２０乃至図２７を用いて説明することで、他の構造については、第１実施形態と同様の符号を用いることで説明を割愛する。
【００４７】
図２０は、加熱部材５０の概略構成図である。
図２０に示すように、加熱部材５０の当接面５０ｂには、弁座６０にそった凹部形状の弁座形成凹部５１が形成されている。
具体的には、弁座６０の表層面６１が、弁体と当接する平らな弁体当接面６１ｂと、弁体当接面６１ｂを頂上に下方向に傾斜したテーパ面６１ａを有する。弁座当接面６１ｂとテーパ面６１ａの接合部には、弁座端部６１ｃが形成される。
弁座形成凹部５１は、弁体当接面６１ｂと当接する平らな弁体当接形成面５１ｂと、テーパ面６１ａに当接するテーパ形成面５１ａと、弁座端部６１ｃに当接する弁座端部形成面５１ｃを有する。
弁座形成凹部５１が弁座６０にそった凹部形状であることにより、加熱された弁座形成凹部５１を弁座６０に押し当てることにより樹脂製の弁座６０の表層面６１の形状は弁座形成凹部５１の形状が転写される。そのため弁座６０の表層面６１の平滑度を大幅に向上させることができる。転写される際には、弁座形成凹部５１の面粗が転写されるため、弁座形成凹部５１の面粗を平滑に保つことも必要となる。
また、弁座形成凹部５１の寸法によって、弁座６０の表層面６１の出来栄えの寸法を管理することができるため、容易かつ安価に寸法精度のよい弁座６０を有する流体制御弁を提供することができる。
【００４８】
＜弁座加工方法＞
図２５に、第１実施形態における加熱部材１４の概略構成図を示す。図２６に、図２５のうち加熱部材１４により弁座加工を施した後の弁座６０の部分拡大図を示す。
図２７に、第１実施形態における加熱部材１４により弁座加工を施した場合の弁座の外側エッジ部を部分撮影した電子顕微鏡写真（倍率：×１０００）である。この電子顕微鏡写真は、弁座６０を表層面６１の真上から撮影している。図２７は、図２６に示す電子顕微鏡写真に相当する図である。
図２８に示すように、第１実施形態における加熱部材１４により弁座６０を加工した後の弁座６０の表層面６１は、成形バリが押し潰されて弁座当接面６１ｂと面一にされた状態で、固化している。
よって、弁座当接面６１ｂにおいては、面一にされているため、滑らかで、ムシレが発生していない。
【００４９】
しかし、加熱部材１４により成型バリは押しつぶされて弁座当接面６１ｂと面一になるが、加熱部材１４のように平面改善のみであると、押しつぶされた成型バリが、図２６に示すように、弁座端部６１ｃに弁座当接面６１ｂと平行な位置に微少バリＰ５１、Ｐ５２として残る可能性がある。図２６においては、微少バリＰ５１、Ｐ５２が理解しやすいように見えるように図示したが、実際は顕微鏡等によって確認できる。
その理由は、図２５に示すような平面改善の加熱部材１４である場合には、弁体当接面６１ｂに対して加熱部材１４を垂直方向から押し当てることにより成型バリを押し付けつぶし解消することができる。だが、テーパ部６１ａに対して加熱部材１４は、略直角方向から押し付けることになる。そのため、テーパ部６１ａに接する弁座端部６１ｃに弁座当接面６１ｂから連続し、弁座当接面１４ｂと平行な微少バリＰ５１、５２が生じる可能性があるためである。
微少バリＰ５１、５２が残ると、それがめくれパーティクルが発生する恐れがあるため問題となる。
【００５０】
第２実施形態においては、図２０に示す加熱部材５０を下降させ、弁座６０に当接させた後、更に下降し続け、弁座６０を介してバルブボディ１を加熱部材５０に載せてバルブボディ１から離れる弁座加工位置まで移動する。この結果、弁座６０は、バルブボディ１の自重により表層面６１が加熱部材５０の弁座形成凹部５１に押し付けられる。
【００５１】
加熱部材５０は、ヒータ１５により設定温度（ここでは３１０℃）に加熱されている。そのため、弁座形成凹部５１に押し付けられた表層面６１は、弁座形成凹部５１から熱伝達されて、表層面６１が溶融する。表層面６１が溶融することにより、加熱部材５０の弁座形成凹部５１に倣って平坦になり、第１実施形態における図６に示すような成形欠陥Ｐ１２を解消することができる。また、平面改善のみではなく弁座面６１全体の改善を行うことができるため図２８のような微少バリＰ５１、Ｐ５２が生じない。
加熱部材５０を表層面６１から離すと、表層面６１の全体は固化して滑らかな平面になる。そのため、表層面６１に成型欠陥Ｐ１２、及び微少バリＰ５１、Ｐ５２が発生しない。当該弁座加工方法により加工された弁座６０を有するバルブボディ１を使った流体制御弁が、流体制御を行う場合に、表層面６１のムシレがないため、ムシレが表層面６１から引き剥がされてパーティクルになることがない。
よって、上記態様の弁座加工方法、バルブボディ１及び流体制御弁によれば、パーティクルが発生しないように弁座６０の平滑度を出すことができる。
【００５２】
図２１に、弁座加工を施した後の弁座の外側エッジ部を部分撮影した電子顕微鏡写真（倍率：×１０００）（１）を示す。図２２に、図２１に示す電子顕微鏡写真に相当する図を示す。図２３に、弁座加工を施した後の弁座の外側エッジ部を部分撮影した電子顕微鏡写真（倍率：×１０００）（２）を示す。図２１及び図２３の電子顕微鏡写真は、弁座６０を弁座当接面６１ｂ側から撮影したものである。図２４に、図２３に示す電子顕微鏡写真に相当する図を示す。
具体的には、弁座６０は、図２１に相当する部分の図２２の電子顕微鏡写真に示される弁座テーパ部６１ａ、弁座当接面６１ｂ、及び弁座端部６１ｃが平滑になっている。また、図２３に相当する部分の図２４の電子顕微鏡写真に示される弁座テーパ部６１ａ、弁座当接面６１ｂ、及び弁座端部６１ｃが平滑になっている。
すなわち、弁座形成凹部５１に押し付けられた表層面６１は、弁座形成凹部５１から熱伝達されて、表層面６１が溶融し、加熱部材５０の弁座形成凹部５１に倣って平坦になるため全体として平滑になる。
このように弁座加工されたバルブボディ１は、図示しないダイアフラム弁体を駆動部１０との間で挟持して流体制御弁８を構成し、流体制御に用いられる。バルブボディ１は、図２１乃至図２４に示すように、弁座６０の表層面６１が滑らかな平面で、ムシレが発生していないため、ダイアフラム弁体を当接又は離間させて弁開閉動作が繰り返されても、弁座６０からパーティクルが発生しない。
【符号の説明】
【００５３】
１  バルブボディ
６  弁座
６ａ  シール面
８  流体制御弁
１４  加熱部材
１４ｂ  当接面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２２】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２８】
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【図５】
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【図７】
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【図１６】
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【図１８】
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【図２１】
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【図２３】
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【図２７】
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