WO2023106155A1 - 真空ポンプ、真空ポンプ構成部品、及び、真空ポンプの製造方法 - Google Patents

真空ポンプ、真空ポンプ構成部品、及び、真空ポンプの製造方法 Download PDF

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WO2023106155A1
WO2023106155A1 PCT/JP2022/043788 JP2022043788W WO2023106155A1 WO 2023106155 A1 WO2023106155 A1 WO 2023106155A1 JP 2022043788 W JP2022043788 W JP 2022043788W WO 2023106155 A1 WO2023106155 A1 WO 2023106155A1
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blade
rotor
blades
lamination
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Inventor
剛志 樺澤
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エドワーズ株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the present invention relates to vacuum pumps such as turbomolecular pumps, vacuum pump components, and vacuum pump manufacturing methods.
  • a turbomolecular pump is generally known as a type of vacuum pump.
  • this turbo-molecular pump when the motor in the pump body is energized, the rotor blades are rotated, and the gas molecules (gas molecules) of the gas (process gas) sucked into the pump body are blown off, thereby exhausting the gas.
  • gas molecules gas molecules
  • process gas process gas
  • Components such as rotor blades of turbomolecular pumps are required to have, for example, the following characteristics.
  • High-precision processing is required to obtain rotational balance.
  • High material strength is required to withstand high-speed rotation. Since it is difficult to adopt manufacturing methods such as casting and press molding when manufacturing parts that require these characteristics, shaving is often adopted as a manufacturing method. When shaving, a cylindrical member is used as a raw material, and unnecessary portions are scraped off.
  • Patent Literature 1 listed below discloses manufacturing parts of a turbomolecular pump by a generative method such as a manufacturing method using a 3D printer (paragraph 0050, etc.). Patent Document 1 discloses that the following effects are obtained by a generative manufacturing method. (1) With the shaving method, 90% or more of the starting material is cut (paragraph 0003), but with the generative manufacturing method, the member can be manufactured at high speed and cost efficiency (paragraph 0005). (2) A plurality of materials with different properties can be combined, such as aluminum and titanium (paragraph 0022).
  • Patent Literature 1 manufacturing parts such as rotor blades of a turbomolecular pump using a 3D printer or the like has many advantages. Therefore, for example, PBF (Powder Bed Fusion) method, BJ (Binder Jetting) method, DED (Directed Energy Deposition) method, FDM (Fused Deposition Modeling) ) method, etc., has been devised.
  • PBF Powder Bed Fusion
  • BJ Binder Jetting
  • DED Directed Energy Deposition
  • FDM Fused Deposition Modeling
  • the size of this step is, for example, about several tens of microns. Therefore, a level difference of this level is not a big problem for general pumps, fans, and the like.
  • a vacuum pump such as a turbo-molecular pump
  • the exhaust effect is obtained by reflecting the gas molecules in the target direction by the inclined surfaces of the rotor blades and the fixed blades. Therefore, if there is even a slight step on the inclined surface, the gas molecules cannot be reflected in the intended direction, and the exhaust effect is reduced.
  • An object of the present invention is to provide a vacuum pump, a vacuum pump component part, and a method of manufacturing a vacuum pump with high reflection accuracy of gas molecules in each layer.
  • the vacuum pump according to the present invention includes a blade exhaust mechanism for exhausting gas with fixed blades and rotary blades, At least one of the rotor blade and the fixed blade is three-dimensionally modeled by laminating modeling materials, At least part of the surface formed by three-dimensional modeling is manufactured using a reflection accuracy improving means for improving the reflection accuracy of gas molecules.
  • a vacuum pump component is a vacuum pump component that constitutes a vacuum pump equipped with a blade exhaust mechanism that exhausts gas with fixed blades and rotary blades, At least one of the rotary wing and the fixed wing, It is three-dimensionally modeled by layering modeling materials, At least part of the surface formed by three-dimensional modeling is manufactured using a reflection accuracy improving means for improving the reflection accuracy of gas molecules.
  • a method for manufacturing a vacuum pump according to the present invention is a method for manufacturing a vacuum pump having a blade exhaust mechanism for exhausting gas with fixed blades and rotary blades, At least one of the rotor blade and the fixed blade is manufactured by laminating a modeling material for three-dimensional modeling and using reflection accuracy improving means for improving the reflection accuracy of gas molecules.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the configuration of a turbo-molecular pump according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a circuit diagram of an amplifier circuit
  • FIG. 4 is a time chart showing control when a current command value is greater than a detected value
  • 4 is a time chart showing control when a current command value is smaller than a detected value
  • PBF method shows typically the three-dimensional shaping
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a rotor blade by lamination in the axial direction
  • (b) is an explanatory view schematically showing a rotor blade by lamination in the radial direction.
  • (a) is an explanatory diagram schematically showing a state in which the rotor blades formed by lamination in the axial direction are viewed in the radial direction
  • (b) is a schematic diagram showing the state in which the rotor blades formed by lamination in the radial direction are viewed in the radial direction. It is an explanatory diagram showing.
  • FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a rotor blade by lamination in the axial direction
  • (b) is an explanatory view schematically showing a rotor blade by lamination in the radial direction.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing reflection of gas molecules on an inclined surface; (a) is an explanatory diagram showing a manufacturing method in which the finishing process is performed after the sintering process, and (b) is an explanatory diagram illustrating the manufacturing method in which the finishing process is performed before the sintering process.
  • FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a state in which a rotary blade laminated in a thickness direction is seen in a radial direction; It is explanatory drawing which shows typically the manufacturing method of the rotor blade by lamination
  • FIG. 1 shows a turbomolecular pump 100 as a vacuum pump according to an embodiment of the invention.
  • the turbo-molecular pump 100 is designed to be connected to a vacuum chamber (not shown) of target equipment such as semiconductor manufacturing equipment.
  • FIG. 1 A longitudinal sectional view of this turbomolecular pump 100 is shown in FIG.
  • a turbo-molecular pump 100 has an intake port 101 formed at the upper end of a cylindrical outer cylinder 127 .
  • a rotating body 103 having a plurality of rotating blades 102 (102a, 102b, 102c, . is provided inside the outer cylinder 127.
  • a rotor shaft 113 is attached to the center of the rotor 103, and the rotor shaft 113 is levitated in the air and position-controlled by, for example, a 5-axis control magnetic bearing.
  • the upper radial electromagnet 104 has four electromagnets arranged in pairs on the X-axis and the Y-axis.
  • Four upper radial sensors 107 are provided near the upper radial electromagnets 104 and corresponding to the respective upper radial electromagnets 104 .
  • the upper radial sensor 107 is, for example, an inductance sensor or an eddy current sensor having a conductive winding, and detects the position of the rotor shaft 113 based on the change in the inductance of this conductive winding, which changes according to the position of the rotor shaft 113 .
  • This upper radial sensor 107 is configured to detect the radial displacement of the rotor shaft 113 , ie the rotor 103 fixed thereto, and send it to the controller 200 .
  • a compensation circuit having a PID adjustment function generates an excitation control command signal for the upper radial electromagnet 104 based on the position signal detected by the upper radial sensor 107, as shown in FIG.
  • An amplifier circuit 150 controls the excitation of the upper radial electromagnet 104 based on the excitation control command signal, thereby adjusting the upper radial position of the rotor shaft 113 .
  • the rotor shaft 113 is made of a high magnetic permeability material (iron, stainless steel, etc.) or the like, and is attracted by the magnetic force of the upper radial electromagnet 104 . Such adjustments are made independently in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the lower radial electromagnet 105 and the lower radial sensor 108 are arranged in the same manner as the upper radial electromagnet 104 and the upper radial sensor 107 so that the lower radial position of the rotor shaft 113 is set to the upper radial position. adjusted in the same way.
  • the axial electromagnets 106A and 106B are arranged so as to vertically sandwich a disk-shaped metal disk 111 provided below the rotor shaft 113 .
  • the metal disk 111 is made of a high magnetic permeability material such as iron.
  • An axial sensor 109 is provided to detect axial displacement of the rotor shaft 113 and is configured to transmit its axial position signal to the controller 200 .
  • a compensation circuit having, for example, a PID adjustment function generates an excitation control command signal for each of the axial electromagnets 106A and 106B based on the axial position signal detected by the axial sensor 109.
  • the amplifier circuit 150 controls the excitation of the axial electromagnets 106A and 106B, respectively.
  • the axial electromagnet 106B attracts the metal disk 111 downward, and the axial position of the rotor shaft 113 is adjusted.
  • control device 200 appropriately adjusts the magnetic force exerted on the metal disk 111 by the axial electromagnets 106A and 106B, magnetically levitates the rotor shaft 113 in the axial direction, and holds the rotor shaft 113 in the space without contact. ing.
  • the amplifier circuit 150 that controls the excitation of the upper radial electromagnet 104, the lower radial electromagnet 105, and the axial electromagnets 106A and 106B will be described later.
  • the motor 121 has a plurality of magnetic poles circumferentially arranged to surround the rotor shaft 113 .
  • Each magnetic pole is controlled by the control device 200 so as to rotationally drive the rotor shaft 113 via an electromagnetic force acting between the magnetic poles and the rotor shaft 113 .
  • the motor 121 incorporates a rotation speed sensor (not shown) such as a Hall element, resolver, encoder, etc., and the rotation speed of the rotor shaft 113 is detected by the detection signal of this rotation speed sensor.
  • phase sensor (not shown) is attached, for example, near the lower radial direction sensor 108 to detect the phase of rotation of the rotor shaft 113 .
  • the control device 200 detects the position of the magnetic pole using both the detection signals from the phase sensor and the rotational speed sensor.
  • a plurality of fixed wings 123 (123a, 123b, 123c...) are arranged with a slight gap (predetermined interval) from the rotary wings 102 (102a, 102b, 102c).
  • the rotor blades 102 (102a, 102b, 102c, . . . ) are inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113 in order to move molecules of the exhaust gas downward by collision.
  • the fixed blades 123 are also inclined at a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the rotor shaft 113, and are arranged inwardly of the outer cylinder 127 in a staggered manner with the stages of the rotary blades 102. ing.
  • the outer peripheral end of the fixed wing 123 is supported by being inserted between a plurality of stacked fixed wing spacers 125 (125a, 125b, 125c, . . . ).
  • the fixed wing spacer 125 is a ring-shaped member, and is made of metal such as aluminum, iron, stainless steel, copper, or an alloy containing these metals as components.
  • An outer cylinder 127 is fixed to the outer circumference of the stationary blade spacer 125 with a small gap therebetween.
  • a base portion 129 is provided at the bottom of the outer cylinder 127 .
  • An exhaust port 133 is formed in the base portion 129 and communicates with the outside. Exhaust gas that has entered the intake port 101 from the chamber (vacuum chamber) side and has been transferred to the base portion 129 is sent to the exhaust port 133 .
  • a threaded spacer 131 is arranged between the lower portion of the stationary blade spacer 125 and the base portion 129 depending on the application of the turbomolecular pump 100 .
  • the threaded spacer 131 is a cylindrical member made of a metal such as aluminum, copper, stainless steel, iron, or an alloy containing these metals, and has a plurality of helical thread grooves 131a on its inner peripheral surface. It is stipulated.
  • the spiral direction of the thread groove 131 a is the direction in which the molecules of the exhaust gas move toward the exhaust port 133 when they move in the rotation direction of the rotor 103 .
  • a rotating body 103a (FIGS. 5 to 8, FIGS.
  • the base portion 129 is a disk-shaped member that constitutes the base portion of the turbomolecular pump 100, and is generally made of metal such as iron, aluminum, or stainless steel.
  • the base portion 129 physically holds the turbo-molecular pump 100 and also functions as a heat conduction path, so a metal such as iron, aluminum, or copper that has rigidity and high thermal conductivity is used. is desirable.
  • the fixed blade spacers 125 are joined to each other at their outer peripheral portions, and transmit the heat received by the fixed blades 123 from the rotary blades 102 and the frictional heat generated when the exhaust gas contacts the fixed blades 123 to the outside.
  • the threaded spacer 131 is arranged on the outer periphery of the rotating body lower cylindrical portion 102d of the rotating body 103, and the thread groove 131a is formed on the inner peripheral surface of the threaded spacer 131.
  • a thread groove is formed on the outer peripheral surface of the rotating body lower cylindrical portion 102d and a spacer having a cylindrical inner peripheral surface is arranged around it.
  • the gas sucked from the intake port 101 may move the upper radial electromagnet 104, the upper radial sensor 107, the motor 121, the lower radial electromagnet 105, the lower radial sensor 108, the shaft
  • the electrical section is surrounded by a stator column 122 so as not to intrude into the electrical section composed of the directional electromagnets 106A and 106B, the axial direction sensor 109, etc., and the interior of the stator column 122 is maintained at a predetermined pressure with purge gas. It may drip.
  • a pipe (not shown) is arranged in the base portion 129, and the purge gas is introduced through this pipe.
  • the introduced purge gas is delivered to the exhaust port 133 through gaps between the protective bearing 120 and the rotor shaft 113 , between the rotor and stator of the motor 121 , and between the stator column 122 and the inner cylindrical portion of the rotor blade 102 .
  • the turbo-molecular pump 100 requires model identification and control based on individually adjusted unique parameters (for example, various characteristics corresponding to the model).
  • the turbomolecular pump 100 has an electronic circuit section 141 in its body.
  • the electronic circuit section 141 includes a semiconductor memory such as an EEP-ROM, electronic components such as semiconductor elements for accessing the same, a board 143 for mounting them, and the like.
  • the electronic circuit section 141 is accommodated, for example, below a rotational speed sensor (not shown) near the center of a base section 129 that constitutes the lower portion of the turbo-molecular pump 100 and is closed by an airtight bottom cover 145 .
  • some of the process gases introduced into the chamber have the property of becoming solid when their pressure exceeds a predetermined value or their temperature falls below a predetermined value. be.
  • the pressure of the exhaust gas is lowest at the inlet 101 and highest at the outlet 133 .
  • the process gas is transported from the inlet 101 to the outlet 133, if its pressure becomes higher than a predetermined value or its temperature becomes lower than a predetermined value, the process gas becomes solid and turbo molecules are formed. It adheres and deposits inside the pump 100 .
  • a solid product eg, AlCl 3
  • deposits of the process gas accumulate inside the turbo-molecular pump 100
  • the deposits narrow the pump flow path and cause the performance of the turbo-molecular pump 100 to deteriorate.
  • the above-described product is likely to solidify and adhere to portions near the exhaust port and near the threaded spacer 131 where the pressure is high.
  • a heater (not shown) or an annular water cooling pipe 149 is wrapped around the outer circumference of the base portion 129 or the like, and a temperature sensor (for example, a thermistor) (not shown) is embedded in the base portion 129. Based on the signal from the temperature sensor, heating of the heater and cooling by the water cooling pipe 149 are controlled (hereinafter referred to as TMS: Temperature Management System) so as to keep the temperature of the base portion 129 at a constant high temperature (set temperature). It is
  • the amplifier circuit 150 that controls the excitation of the upper radial electromagnet 104, the lower radial electromagnet 105, and the axial electromagnets 106A and 106B will be described.
  • a circuit diagram of this amplifier circuit is shown in FIG.
  • an electromagnet winding 151 constituting the upper radial electromagnet 104 and the like has one end connected to a positive electrode 171a of a power source 171 via a transistor 161, and the other end connected to a current detection circuit 181 and a transistor 162. is connected to the negative electrode 171b of the power source 171 via the .
  • the transistors 161 and 162 are so-called power MOSFETs and have a structure in which a diode is connected between their source and drain.
  • the transistor 161 has its diode cathode terminal 161 a connected to the positive electrode 171 a and anode terminal 161 b connected to one end of the electromagnet winding 151 .
  • the transistor 162 has a diode cathode terminal 162a connected to the current detection circuit 181 and an anode terminal 162b connected to the negative electrode 171b.
  • the diode 165 for current regeneration has a cathode terminal 165a connected to one end of the electromagnet winding 151 and an anode terminal 165b connected to the negative electrode 171b.
  • the current regeneration diode 166 has its cathode terminal 166a connected to the positive electrode 171a and its anode terminal 166b connected to the other end of the electromagnet winding 151 via the current detection circuit 181. It has become so.
  • the current detection circuit 181 is composed of, for example, a Hall sensor type current sensor or an electric resistance element.
  • the amplifier circuit 150 configured as described above corresponds to one electromagnet. Therefore, if the magnetic bearing is controlled by five axes and there are a total of ten electromagnets 104, 105, 106A, and 106B, a similar amplifier circuit 150 is configured for each of the electromagnets, and ten amplifier circuits are provided for the power source 171. 150 are connected in parallel.
  • the amplifier control circuit 191 is configured by, for example, a digital signal processor section (hereinafter referred to as a DSP section) not shown in the control device 200, and this amplifier control circuit 191 switches the transistors 161 and 162 on/off. It's like
  • the amplifier control circuit 191 compares the current value detected by the current detection circuit 181 (a signal reflecting this current value is called a current detection signal 191c) and a predetermined current command value. Then, based on this comparison result, the magnitude of the pulse width (pulse width times Tp1, Tp2) to be generated within the control cycle Ts, which is one cycle of PWM control, is determined. As a result, the gate drive signals 191 a and 191 b having this pulse width are output from the amplifier control circuit 191 to the gate terminals of the transistors 161 and 162 .
  • a high voltage of about 50 V is used as the power source 171 so that the current flowing through the electromagnet winding 151 can be rapidly increased (or decreased).
  • a capacitor is usually connected between the positive electrode 171a and the negative electrode 171b of the power source 171 for stabilizing the power source 171 (not shown).
  • electromagnet current iL the current flowing through the electromagnet winding 151
  • electromagnet current iL the current flowing through the electromagnet winding 151
  • flywheel current is held.
  • the hysteresis loss in the amplifier circuit 150 can be reduced, and the power consumption of the entire circuit can be suppressed.
  • high-frequency noise such as harmonics generated in the turbo-molecular pump 100 can be reduced.
  • the electromagnet current iL flowing through the electromagnet winding 151 can be detected.
  • the transistors 161 and 162 are turned off only once during the control cycle Ts (for example, 100 ⁇ s) for the time corresponding to the pulse width time Tp1. turn on both. Therefore, the electromagnet current iL during this period increases from the positive electrode 171a to the negative electrode 171b toward a current value iLmax (not shown) that can flow through the transistors 161,162.
  • both the transistors 161 and 162 are turned off only once in the control cycle Ts for the time corresponding to the pulse width time Tp2 as shown in FIG. . Therefore, the electromagnet current iL during this period decreases from the negative electrode 171b to the positive electrode 171a toward a current value iLmin (not shown) that can be regenerated via the diodes 165,166.
  • either one of the transistors 161 and 162 is turned on after the pulse width times Tp1 and Tp2 have elapsed. Therefore, the flywheel current is held in the amplifier circuit 150 during this period.
  • the upper side (intake port 101 side) in FIG. The side provided on the base portion 129 so as to protrude outward serves as an exhaust portion connected to an auxiliary pump (back pump), etc., not shown.
  • the turbo-molecular pump 100 can be used not only in the vertical posture shown in FIG. 1, but also in an inverted posture, a horizontal posture, and an inclined posture.
  • turbo-molecular pump 100 the outer cylinder 127 and the base portion 129 described above are combined to form one case (both may be collectively referred to as "main body casing” below).
  • the turbo-molecular pump 100 is electrically (and structurally) connected to a box-shaped electrical case (not shown), and the control device 200 described above is incorporated in the electrical case.
  • the internal structure of the body casing (combination of the outer cylinder 127 and the base portion 129) of the turbo-molecular pump 100 consists of a rotation mechanism portion that rotates the rotor shaft 113 and the like by the motor 121, and an exhaust mechanism portion that is rotationally driven by the rotation mechanism portion.
  • the exhaust mechanism is divided into a turbo-molecular pump mechanism composed of the rotor blades 102, the fixed vanes 123, etc., and a thread groove pump mechanism composed of the rotor lower cylindrical portion 102d, the threaded spacer 131, etc. can think.
  • the purge gas (protective gas) described above is used to protect the bearings, the rotor blades 102, etc., prevent corrosion due to the exhaust gas (process gas), cool the rotor blades 102, and the like.
  • This purge gas can be supplied by a general method.
  • a purge gas flow path extending linearly in the radial direction is provided at a predetermined portion of the base portion 129 (such as a position separated by approximately 180 degrees from the exhaust port 133). Then, the purge gas is supplied from the outside of the base portion 129 to the purge gas flow path (more specifically, the purge port serving as the gas inlet) via a purge gas cylinder (such as an N2 gas cylinder) or a flow rate controller (valve device). supply.
  • a purge gas cylinder such as an N2 gas cylinder
  • a flow rate controller valve device
  • the protective bearing 120 described above is also called a “touchdown (T/D) bearing", a “backup bearing”, or the like. These protective bearings 120 prevent the position and posture of the rotor shaft 113 from changing significantly and damage the rotor blades 102 and its surroundings even in the unlikely event that trouble occurs in the electrical system or air intrusion. It is designed not to.
  • the rotor blade 102 is an object to be modeled, and the rotor blade 102 is manufactured by three-dimensional modeling using a 3D printer.
  • Various methods can be adopted as a method of three-dimensional modeling by lamination.
  • FIGS. 5 to 8 schematically show examples in which various three-dimensional modeling methods are used to manufacture the rotor blade 102.
  • FIG. Below, the basic matters of typical three-dimensional modeling methods will be described, and then the laminated structure of the rotor blade 102 that can be manufactured by each method will be described.
  • the directions and orientations are indicated by orthogonal coordinates of the XYZ axes.
  • the direction of the arrow in each axis indicates the positive direction (positive direction).
  • the ⁇ mark in the coordinates indicates the direction from the back to the front of the paper, and the mark with an X added to the ⁇ indicates the direction from the front to the back of the paper.
  • Directions and orientations in the coordinates of FIGS. 9-11, 13 and 14 are shown with reference to the coordinates of FIGS. 5-8.
  • FIG. 5 shows a manufacturing method of the rotor blade 102 by PBF (Powder Bed Fusion) method
  • FIG. 6 shows a manufacturing method of the rotor blade 102 by BJ (Binder Jetting) method. showing.
  • FIG. 7 shows a method for manufacturing the rotor blade 102 by the DED (Directed Energy Deposition) method
  • FIG. 8 is a method for manufacturing the rotor blade 102 by the FDM (Fused Deposition Modeling) method. is shown.
  • a housing 212 of a stereolithography apparatus 210 includes a material supply section 214, a stacking section 216, a surplus material receiving section 218, and a head section 220. As shown in FIG. The material supply unit 214, the stacking unit 216, and the surplus material receiving unit 218 are arranged in one direction (from left to right in FIG. 5, the X-axis direction).
  • the material supply unit 214 includes a supply elevator 222 and rollers (also called “recoater") 224.
  • the supply elevator 222 moves upward (in the positive direction of the Z axis in the XYZ coordinates in FIG. 5) using a threaded portion 226 to push up the material powder 228 as a whole.
  • the movement amount (lifting amount) of the supply elevator 222 is, for example, about several tens of microns per movement.
  • the roller 224 rotates to scrape the material powder 228 pushed up and move it to the stacking portion 216 .
  • the lamination section 216 includes a lamination elevator 230 .
  • the stacking unit 216 uses a threaded portion 232 to displace the stacking table 234 of the stacking elevator 230 downward (negative direction of the Z-axis) by a predetermined amount for each stacking.
  • One displacement amount of the lamination table 234 corresponds to the modeling thickness (lamination thickness) in one lamination.
  • the material powder 228 is supplied by the roller 224 to the space generated each time the lamination table 234 is lowered, and the material powder 228 is spread over the space.
  • a laser is used as a heat source in the three-dimensional modeling apparatus 210 shown in FIG.
  • the head unit 220 irradiates laser light 236 from a laser light source via an internal optical system (not shown).
  • the head section 220 is moved at high speed and positioned by the positioning mechanism section 238 .
  • the positioning mechanism section 238 includes displacement mechanisms in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the positioning mechanism section 238 may have a Z-axis displacement mechanism.
  • the laser beam 236 is irradiated (laser irradiation) with a predetermined beam diameter toward the material powder 228 directly below (in the negative direction of the Z axis).
  • the irradiation of the laser light 236 melts and solidifies the material powder 228 .
  • the irradiation shape of the laser beam 236 (the shape of the movement locus of the laser beam 236) is determined based on the data of each layer obtained by slicing the 3D model data of the rotor blade 102.
  • FIG. When laser irradiation for one layer is completed, laser irradiation for the next layer is performed, and supply of the material powder 228 and laser irradiation are repeated.
  • the region where modeling is performed (the modeling region) may be filled with an inert gas, such as argon (Ar), to reduce the oxygen concentration and prevent the material powder 228 from oxidizing.
  • an inert gas such as argon (Ar)
  • a plurality of head units 220 may be mounted to improve productivity.
  • the supply of the modeling material is performed by scattering the material powder 228 over the laminated portion 216 as a whole. Bonding of the build materials is accomplished by welding using a heat source (such as a laser or electron beam).
  • a heat source such as a laser or electron beam.
  • the PBF method does not require the sintering of the object to be shaped, unlike the BJ method (FIG. 6) and the FDM method (FIG. 8) which will be described later.
  • the BJ method (FIG. 6) is similar to the PBF method in that the material powder 228 that is evenly spread is solidified. to solidify the material powder 228 layer by layer.
  • FIG. 6 parts similar to those of the PBF method shown in FIG.
  • the head section 252 of the stereolithography device 250 is equipped with an inkjet nozzle (not shown).
  • a roller 224 of the stereolithography device 250 lays down a thin layer of material powder 228 on the layering table 234 .
  • the head unit 252 selectively jets the binder 254 from the inkjet nozzles while moving based on the data of each layer of the rotor blade 102 .
  • the lamination table 234 is lowered and the rollers 224 spread new material powder 228 .
  • the newly laid layer of material powder 228 is sprayed with binder according to the cross-sectional shape of the rotor blade 102 .
  • the laying down of the material powder 228 and the formation of each layer are repeated until the blade 102 is completely shaped.
  • the object to be molded is taken out and sintered. Sintering is performed to improve the mechanical properties of the binder-bonded material powder 228 .
  • the application of heat in a high-temperature furnace burns away the binder in the article and causes some shrinkage of the article to obtain the necessary mechanical properties.
  • the supply of the modeling material is performed by scattering the material powder 228 over the entire laminated portion 216, similar to the PBF method (Fig. 5). Bonding of the building material is performed by sintering the solidified object using a binder.
  • a directed energy beam such as a laser, an electron beam, or a plasma arc
  • overlay welding is performed.
  • parts similar to those of the PBF method (FIG. 5) and BJ method (FIG. 6) described so far are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the head part 274 is mounted on the positioning mechanism part 238 and moves according to the contour shape of the object (here, the rotor blade 102).
  • a head portion 274 irradiates a laser beam (not shown) to the tip portion of the filament 276 led out from the filament supply portion 272 .
  • the filament 276 is melted or solidified by the head portion 274, and each layer of the rotor blade 102 is laminated.
  • the rotor blades 102 are stacked in the radial direction of the rotating body 103 .
  • the rotor 103 is rotated around the axis by a predetermined angle (for example, 10 degrees), and the next rotor blade 102 is formed. Shaping is started.
  • FIG. 7 is schematic to show the stacking direction, and the boundaries of each layer 290 are shown only for the rotor blade 102 being formed.
  • the filament 276 is led out from the filament supply section 272 to supply the modeling material. Bonding of the build material is done by welding with a heat source (such as a laser). There is no need to sinter the object, which is performed in the BJ method (FIG. 6) described above or the FDM method (FIG. 8) described later.
  • a stereolithography apparatus 280 based on the FDM method draws out filaments 284 containing a binder from a filament supply section 282 .
  • the three-dimensional modeling apparatus 280 extrudes the filament 284 from the head portion 286 while melting it with heat, stacks each layer, and performs three-dimensional modeling.
  • parts similar to those of the DED method are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the FDM method it is common to stack on a stacking table like the PBF method (Fig. 5) and the BJ method (Fig. 6).
  • the DED method FIG. 7
  • the material powder 228 does not need to be spread like the PBF method (FIG. 5) or the BJ method (FIG. 6)
  • FIG. oriented horizontally in the X-axis direction
  • the rotor 102 can be formed.
  • FIG. 8 is schematic to show the stacking direction, and the boundaries of each layer 290 are shown only for the rotor blade 102 being formed.
  • the head part 286 and the chuck 278 can be obliquely installed, and lamination can be performed by obliquely with respect to the X-axis.
  • the filament 276 is led out from the filament supply section 282 to supply the modeling material. Bonding of the build material is accomplished using a heat source to melt the filaments 284 containing the bonding agent. The bonding of the molding material is performed by sintering the object solidified using the binder in the same manner as the BJ method described above.
  • FIGS. 9(a) and 9(b) show a rotor blade 102 three-dimensionally formed by lamination.
  • the rotor blades 102 are formed integrally with the rotor main body 103 a to constitute the rotor 103 .
  • Rotor body 103a is concentrically coupled to rotor shaft 113 (FIG. 1).
  • FIGS. 9A and 9B only half of the rotating body 103 from the axis C is illustrated.
  • 9A and 9B (and FIGS. 5 to 8) the rotor lower cylindrical portion 102d shown in FIG. 1 is omitted. It is possible to form a cylindrical portion 102d.
  • each layer 290 of the rotor blade 102 is laminated in the axial direction of the rotor 103 (the positive direction of the Z-axis).
  • Each layer 290 is formed within a plane (XY plane) perpendicular to the axis C of the rotating body 103 .
  • each layer 290 of the rotor blade 102 is laminated in the radial direction of the rotor 103 (the negative direction of the Z axis).
  • Each layer 290 is formed in a plane (XY plane) perpendicular to the radial direction about the axis C of the rotating body 103, as in FIG. 9A.
  • FIGS. 9(a) and 9(b) the laminated structure is shown only for some of the rotor blades 102 in order to avoid complicating the illustration. However, all rotor blades 102 have a laminated structure in the same direction. In addition, in FIGS. 9A and 9B, hatching is omitted in order to avoid complication of illustration.
  • the rotor blade 102 When three-dimensionally modeling the rotor blade 102, it is possible to employ either a method of three-dimensionally modeling the rotor blade 102 together with the rotor main body 103a or a method of three-dimensionally modeling the rotor blade 102 after the rotor main body 103a.
  • the rotor blade 102 is three-dimensionally formed together with the rotor main body 103a. Therefore, not only the rotor blade 102 but also the rotor main body 103a has a laminated structure. In this case, the combination of the rotor blade 102 and the rotor main body 103a is the object to be formed by lamination.
  • the rotor blade 102 is three-dimensionally formed behind the rotor main body 103a.
  • the rotating body main body 103a may be formed by lamination, or may be formed by cutting or the like.
  • the rotor main body 103a is formed by cutting, and the rotor blade 102 is formed by lamination.
  • the rotor blades 102 may be three-dimensionally formed after the rotor main body 103a similarly to the embodiment of FIG. 9(b). Further, with respect to the embodiment of FIG. 9(b), although illustration is omitted, the rotor blade 102 may be three-dimensionally formed together with the rotor body 103a similarly to the embodiment of FIG. 9(a).
  • FIG. 10A schematically shows a state in which one rotor blade 102 is viewed from the negative side to the positive side of the X axis in FIG. 9(a).
  • FIG. 10A schematically shows a state of the rotating body 103 viewed from the radially outer side toward the axial center C side.
  • each layer 290 is arranged along the inclination direction of the rotor blade 102 while forming a step 292 therebetween. This step 292 is caused by lamination in the axial direction.
  • Reference numeral 294 in FIG. 10( a ) is a cross-sectional profile of the rotor blade 102 .
  • the rotor blade 102 has an inclined surface (inclined reflecting surface) 296 for reflecting gas molecules.
  • the step 292 protrudes from the imaginary outline 294 and is scraped off by finishing after lamination (S4 in FIGS. 12(a) and 12(b), which will be described later).
  • the inclined surface 296 of the rotor blade 102 is formed smoothly, and the finishing process including the finishing process will be described later.
  • FIG. 11 schematically shows how the gas molecules 300 are reflected by the inclined surface 296 of the rotor blade 102 .
  • the gas molecules are perpendicular to the area of the minute area dS (reference numeral omitted) on the inclined surface 296. Diffuse around the direction (the direction of the normal 302). This is known as the "cosine law".
  • the angle ⁇ in 11 in the figure indicates the inclination of the reflection direction with respect to the normal line 302 .
  • the inclined surface 296 As shown in FIGS. 9A and 10A, when a step occurs due to three-dimensional modeling, the inclined surface is formed by finishing (S4 in FIGS. 12A and 12B, described later) By forming 296 smoothly, it is possible to improve the reflection accuracy of gas molecules.
  • the finishing process functions as a smoothing process for smoothing the steps 292 .
  • the smoothing process and equipment for performing the smoothing process function as reflection accuracy improving means for improving the reflection accuracy of gas molecules.
  • the turbo-molecular pump 100 or the method of manufacturing the turbo-molecular pump 100 uses a smoothing process, a machine tool, or the like as the means for improving the reflection accuracy.
  • the terms “reflection” and “reflection accuracy” in the explanation mainly mean “reflection” and “reflection accuracy” in the direction (here, the axial direction) related to exhaust performance.
  • the term “reflection” is not limited to “reflection” that occurs on the entire surface, but also “reflection” that occurs on a part of one surface or a part of a plurality of surfaces.
  • the term “reflecting surface” is not limited to a “reflecting surface” configured by one entire surface, but also includes a “reflecting surface” configured by a part of one surface, a part of a plurality of surfaces, etc. It also includes reflective surfaces.
  • the "reflection accuracy improving means" includes, for example, those shown in FIGS.
  • the method of lamination or the direction of lamination may be applicable.
  • the 'reflection accuracy improving means' may correspond to, for example, the three-dimensional modeling apparatuses 210, 250, 270, and 280 shown in FIGS.
  • a smoothing process or a smoothing process is performed.
  • a device (such as a machine tool) for the purpose functions as a reflection accuracy improving means for improving the reflection accuracy of gas molecules.
  • the turbo-molecular pump 100 or the method of manufacturing the turbo-molecular pump 100 uses a smoothing process, a machine tool, or the like as the means for improving the reflection accuracy.
  • the lamination method and lamination The direction corresponds to the “reflection accuracy improving means”. Furthermore, in the cases shown in FIGS. 9B, 10B, 13, and 14, for example, the stereolithography apparatuses 210, 250, 270, and 280 shown in FIGS. It corresponds to "means for improving reflection accuracy”. In these cases, the turbo-molecular pump 100 or the method of manufacturing the turbo-molecular pump 100 is based on the lamination method, the lamination direction, or the three-dimensional modeling apparatus 210, 250, 270, 280 as the means for improving the reflection accuracy.
  • FIG. 10(b) shows a state in which one rotor blade 102 is viewed from the negative side to the positive side of the Z axis in FIG. 9(b) (as in FIG. 9(a), the radial viewed from the outside toward the axis C side) is schematically shown.
  • each layer 290 is laminated in the radial direction of the rotating body 103 (the negative direction of the Z-axis). Each layer 290 is formed in a plane (XY plane) perpendicular to the radial direction of the rotating body 103, as described above. Therefore, only one layer is shown in FIG. 10(b). In FIG. 10(b), each layer 290 has a sloped surface 304 with no steps. This inclined surface 304 corresponds to the inclined surface 296 in FIG.
  • each layer 290 has a smooth inclined surface 304 at the time of lamination. Although there are some steps between the overlapping layers 290, the individual layers 290 form the inclined surfaces 304 with no steps. An inclined surface 304 is obtained for each individual layer 290 , and an inclined surface 296 of the rotor blade 102 is formed by a collection of these inclined surfaces 304 .
  • each inclined surface 304 During operation of the turbo-molecular pump 100 (FIG. 1), reflection of gas molecules occurs on each inclined surface 304 in accordance with the above-described cosine law. Since each inclined surface 304 has no step, gas molecules are efficiently reflected at each inclined surface 304 . Therefore, by laminating layers so that the inclined surface 304 is as smooth as possible, the number of gas molecules ejected from the inclined surface 304 of the rotor blade 102 can be appropriately controlled, and high reflection accuracy can be obtained.
  • the lamination process (lamination process) so as to form the inclined surface 304 can improve the reflection accuracy of gas molecules without finishing (S4 in FIGS. 12A and 12B, which will be described later). It functions as an accuracy improvement means.
  • the means for improving the reflection accuracy depends on the lamination method or the lamination direction.
  • FIGS. 12A and 12B show the case where lamination in the axial direction (FIGS. 9A and 10A) is performed by the BJ method (FIG. 6) or the FDM method (FIG. 8), Fig. 3 shows a manufacturing method for optimizing the finishing process; FIG. 12(a) shows a manufacturing method in which finishing is performed after sintering.
  • a step of removing the binder binder removal step, S2
  • a sintering step, S3 are performed in order. ing.
  • finishing process S4 is performed to form an inclined surface 296 (FIG. 10(a)).
  • finishing process for example, a general machine tool or the like that performs cutting with an end mill or the like attached is used.
  • the rotor blade 102 can also be manufactured by finishing after sintering (S3).
  • the manufacturing method shown in FIG. It is possible to adopt. In particular, finishing is difficult when finishing a hard material such as titanium or stainless steel or a sticky material.
  • the finishing process (S4) is performed after the lamination process (S1) by the 3D printer. Thereafter, the binder removing step (S2) and the sintering step (S3) are performed in order to obtain the rotor blade 102.
  • the relatively soft object here, the rotor blade 102
  • Such a manufacturing method is effective when titanium, stainless steel, or the like is used as the material of the rotor blade 102 .
  • FIG. 13 shows, similarly to FIGS. 10(a) and (b), one rotor blade 102 from the radially outer side of the rotor 103 (using FIGS. 9(a) and (b)) to the axis C. The state seen toward the side is shown typically.
  • each layer 290 is laminated in the thickness direction of the rotor blade 102 as indicated by arrow G. As shown in FIG.
  • each layer 290 (only three layers are omitted) is formed parallel to the tilt direction of the rotor blade 102 , and the outermost layer 306 (shown in brackets) has a tilted surface 310 . are doing.
  • Each layer 290 (including the outer layer 306) has a step 292 at its edge due to the lamination. The steps 292 are formed on the upper and lower end faces 298 of the rotor blade 102, unlike the example of FIG. 10(a) (example of stacking in the axial direction).
  • the step 292 is removed by the finishing process (S4 in FIGS. 12(a) and 12(b)).
  • the finishing process S4 in FIGS. 12(a) and 12(b)
  • lamination in the thickness direction (direction of arrow G) shown in FIG. 13 is performed by the BJ method (FIG. 6) or the FDM method (FIG. 8), as in the manufacturing method shown in FIG.
  • the finishing step (S4) is performed, and then the binder removal step (S2) and the sintering step (S3) are performed in order.
  • the finishing step (S4) can be omitted.
  • the step 292 is formed without performing the finishing process. may be left. Alternatively, the step 292 may be removed by performing a finishing process after the stacking process.
  • the inclined surface 310 formed by lamination is finished (as shown in FIGS. 12A and 12B) in the same manner as in the example of FIG. Even if S4) is not performed, it can be used for reflection of gas molecules.
  • FIG. 14 schematically shows a manufacturing method for lamination in the thickness direction as shown in FIG. In the manufacturing method shown in FIG. 14, lamination in the thickness direction is performed without generating the step 292 as shown in FIG. 13 (or suppressing the generation of the step 292 as much as possible).
  • the three-dimensional modeling apparatus 280 according to the FDM method of FIG. 8 is used in a modified form, and the same parts as those of the three-dimensional modeling apparatus 280 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the head portion 286 obliquely moves in a direction parallel to the inclined surface 310 as indicated by the arrow F. Also, the head section 286 moves each layer 290 in a direction perpendicular to the inclined surface 310 as indicated by an arrow G. As shown in FIG. By moving the head portion 286 in this way, it is possible to prevent the end surface 298 from forming a step 292 (FIG. 13). Further, according to the manufacturing method shown in FIG. 14, even if a step 292 is generated, the step 292 is extremely small.
  • the DED method does not require the material powder 228 to be spread like the PBF method (FIG. 5) and the BJ method (FIG. 6). Therefore, even if the DED method is adopted, it is possible to stack layers parallel to the inclined surface 310 while preventing the generation of the step 292 (FIG. 13).
  • the vacuum pump (turbo-molecular pump 100, etc.) according to the present application has the following characteristics.
  • a blade exhaust mechanism (such as a turbo molecular pump mechanism configured by the rotary blade 102, the fixed blade 123, etc.) that exhausts gas with a fixed blade (fixed blade 123, etc.) and a rotary blade (rotary blade 102, etc.) with At least one of the rotor blade and the fixed blade is three-dimensionally modeled by layering modeling materials (material powder 228, metal contained in filaments 276, 284, etc.), At least part of the surfaces (inclined surfaces 296, 304, 310, etc.) formed by three-dimensional modeling are subjected to reflection accuracy improvement means (laminating each layer 290, finishing (S4), etc.) for improving the reflection accuracy of gas molecules. It is manufactured by
  • the reflection accuracy improving means is based on the stacking direction of the three-dimensional modeling, It is characterized by stacking in the radial direction of the blade exhaust mechanism (such as the radial direction of the rotating body 103). Therefore, it is possible to form a reflective surface (inclined surface 304, etc.) for each layer without smoothing processing (finishing (S4), etc.), and it is easy to form a reflective surface with high reflection accuracy of gas molecules. .
  • the reflection accuracy improving means is based on the stacking direction of the three-dimensional modeling, It is characterized by stacking in the thickness direction of at least one of the rotary blade and the fixed blade. Therefore, a method other than the above (2) can be used to omit the smoothing process (finishing (S4), etc.) and form the reflective surfaces (inclined surface 310, etc.) for each layer. Further, it is easy to form a reflective surface for obtaining a reflecting surface with high reflection accuracy of gas molecules.
  • the reflection accuracy improving means is characterized by a smoothing process (finishing (S4), etc.) for smoothing a step (step 292, etc.) caused by lamination of the modeling material. Therefore, the same effect of the invention as the above (1) can be obtained by the smoothing process.
  • the three-dimensional modeling performs a sintering process (sintering step (S3), etc.) after lamination,
  • the smoothing treatment is performed before the sintering treatment. Therefore, before the object to be shaped (at least one of the rotor blade 102 and the fixed blade 123) is hardened by the sintering treatment, processing for the smoothing treatment can be performed. And it becomes possible to perform a smoothing process easily.
  • a vacuum pump is manufactured by three-dimensional modeling using a 3D printer or the like, sufficient dimensional accuracy of the reflecting surface can be obtained by performing smoothing treatment such as general finishing.
  • a vacuum pump component comprises: Equipped with a blade exhaust mechanism (such as a turbo molecular pump mechanism configured by the rotary blade 102, the fixed blade 123, etc.) that exhausts gas with the fixed blade (rotary blade 102, etc.) and the rotary blade (fixed blade 123, etc.)
  • a vacuum pump component (such as a rotating body 103) that constitutes a vacuum pump (such as a turbomolecular pump 100), At least one of the rotary wing and the fixed wing, It is three-dimensionally modeled by laminating modeling materials (material powder 228, metal contained in filaments 276 and 284, etc.), At least part of the surfaces (inclined surfaces 296, 304, 310, etc.) formed by three-dimensional modeling are subjected to reflection accuracy improvement means (laminating each layer 290, finishing (S4), etc.) for improving the reflection accuracy of gas molecules. It is characterized by being manufactured by a blade exhaust mechanism (such as a turbo molecular pump mechanism configured by the rotary blade 102, the fixed blade
  • a method for manufacturing a vacuum pump according to the present invention comprises: Equipped with a blade exhaust mechanism (such as a turbo molecular pump mechanism configured by the rotary blade 102, the fixed blade 123, etc.) that exhausts gas with the fixed blade (rotary blade 102, etc.) and the rotary blade (fixed blade 123, etc.)
  • a method for manufacturing a vacuum pump comprising: Reflection accuracy improving means for improving the reflection accuracy of gas molecules by laminating modeling material for three-dimensional modeling on at least one of the rotor blade and the fixed blade (laminating each layer 290, finishing (S4), etc.) It is characterized in that it is produced using
  • the means for improving reflection accuracy is based on the stacking direction of the three-dimensional modeling (stacking of each layer 290, etc.), It is characterized by stacking in the radial direction of the blade exhaust mechanism (such as the radial direction of the rotating body 103). Therefore, it is possible to form a reflective surface (inclined surface 304, etc.) for each layer without smoothing processing (finishing (S4), etc.), and it is easy to form a reflective surface with high reflection accuracy of gas molecules. .
  • the reflection accuracy improving means is based on the stacking direction of the three-dimensional modeling, It is characterized by stacking in the thickness direction of at least one of the rotary blade and the fixed blade. Therefore, a method other than (8) above can be used to omit the smoothing process (finishing (S4), etc.) and form the reflective surface (inclined surface 310, etc.) for each layer. Further, it is easy to form a reflective surface for obtaining a reflecting surface with high reflection accuracy of gas molecules.
  • the reflection accuracy improving means is a smoothing process (finishing (S4), etc.) for smoothing a step (step 292, etc.) caused by lamination of the modeling material. Therefore, the smoothing process can achieve the same effect of the invention as in (7) above.
  • the rotor blade 102 is used as the object to be shaped, but the present invention is not limited to this. good.
  • the present invention can be applied to parts other than the rotary blade 102 and the fixed blade 123.
  • parts other than the rotor blade 102 and the fixed blade 123 for example, a part (such as a threaded spacer 131, FIG. 1) that constitutes a thread groove pump mechanism can be exemplified.
  • parts such as the threaded spacer 131 are not parts for exhausting gas under pressure in the molecular flow region, and generally do not require a high reflection accuracy as high as the rotor 102 and fixed wing 123 . Therefore, even if there is a step on the reflective surface (inclined surface) due to lamination, it does not pose a big problem. Therefore, the rotor blade 102 and the fixed blade 123 are more suitable as parts to which the present invention is applied.
  • each layer 290 by increasing the thickness of each layer 290, the number of times of lamination can be reduced. However, increasing the thickness of each layer 290 tends to increase steps (steps 292 and the like). Therefore, when the thickness of each layer 290 is increased, it is desirable to determine the thickness of each layer 290 while considering the influence of the step.

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Abstract

【課題】各層におけるガス分子の反射精度が高い真空ポンプを提供する。 【解決手段】固定翼と回転翼１０２とでガスの排気を行う翼排気機構を備え、回転翼１０２及び固定翼のうちの少なくとも一方が、造形材料を積層して立体造形されており、立体造形により形成された傾斜面の少なくとも一部が、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段である立体造形装置２８０を用いて作製されている。反射精度向上手段が立体造形の積層方向によるものであって、積層が翼排気機構の径方向に行われている。

Description

真空ポンプ、真空ポンプ構成部品、及び、真空ポンプの製造方法
　本発明は、例えばターボ分子ポンプ等の真空ポンプ、真空ポンプ構成部品、及び、真空ポンプの製造方法に関する。
　一般に、真空ポンプの一種としてターボ分子ポンプが知られている。このターボ分子ポンプにおいては、ポンプ本体内のモータへの通電により回転翼を回転させ、ポンプ本体に吸い込んだガス（プロセスガス）の気体分子（ガス分子）を弾き飛ばすことによりガスを排気するようになっている。また、このようなターボ分子ポンプには、ポンプ内の温度を適切に管理するために、ヒータや冷却管を備えたタイプのものがある。
　ターボ分子ポンプの回転翼等の部品には、例えば、以下のような特性が求められる。
（１）回転バランスを得るため、高精度での加工が必要。
（２）高速回転に耐えるため、高い材料強度が必要。
　これらの特性が求められる部品を製造する際には、鋳造やプレス成型等の製造方法を採用することは難しいため、製造方法として、削り出しが採用されることが多い。削り出しの際には、円柱状の部材が原材料として用いられ、不要な部分が削り取られる。
　後掲の特許文献１には、ターボ分子ポンプの部品を、３Ｄプリンタを用いた製造方法のように生成的な方法で製作することが開示されている（段落００５０など）。特許文献１には、生成的な製造方法により、下記の効果が得られると開示されている。
（１）削り出す方法では、出発原料の９０％以上が切削されるが（段落０００３）、生成的な製造方法によれば、高速かつコスト効率よく部材を製造できる（段落０００５）。
（２）アルミニウムとチタンのように、特性が異なる複数の材料を組合わることができる（段落００２２）。
特開２０１６－２０５３９１号公報
　特許文献１に開示されているように、ターボ分子ポンプの回転翼などの部品を、３Ｄプリンタ等を用いて製造することには多くの利点がある。
そのため、例えば、ＰＢＦ（Powder Bed Fusion、粉末床溶融結合）法、ＢＪ（Binder Jetting、結合剤噴射）法、ＤＥＤ（Directed Energy Deposition、指向性エネルギー堆積）法、ＦＤＭ（Fused Deposition Modeling、熱溶解積層）法などを採用した立体造形装置（３Ｄプリンタなど）で製造する方法が考案されている。
　これらの方法を採用した立体造形装置（３Ｄプリンタなど）においては、積層方向に対して傾斜した面には、階段状の段差が生じる特性がある。このため、例えば、ターボ分子ポンプの回転体を中心軸方向に積層する場合には、回転翼の表面に階段状の段差が生じる課題がある。
　この段差の大きさは、例えば数十ミクロン程度となる。そのため、一般的なポンプやファンなどでは、この程度の段差は大きな問題にはならない。しかし、ターボ分子ポンプのような真空ポンプにおいては、ガス分子を回転翼と固定翼の傾斜面によって狙った方向へ反射することで、排気効果が得られている。このため、僅かであっても、傾斜面に段差が存在すると、ガス分子を狙った方向へ反射できなくなり、排気効果が低下する。
　本発明の目的とするところは、各層におけるガス分子の反射精度が高い真空ポンプ、真空ポンプ構成部品、及び、真空ポンプの製造方法を提供することにある。
（１）上記目的を達成するために本発明に係る真空ポンプは、固定翼と回転翼とでガスの排気を行う翼排気機構を備え、
　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方が、造形材料を積層して立体造形されており、
　立体造形により形成された表面の少なくとも一部が、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段を用いて作製されていることを特徴とする。
（２）また、本発明に係る真空ポンプ構成部品は、固定翼と回転翼とでガスの排気を行う翼排気機構を備えた真空ポンプを構成する真空ポンプ構成部品であって、
　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方を備え、
　造形材料を積層して立体造形されており、
　立体造形により形成された表面の少なくとも一部が、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段を用いて作製されていることを特徴とする。
（３）また、本発明に係る真空ポンプの製造方法は、固定翼と回転翼とでガスの排気を行う翼排気機構を備えた真空ポンプの製造方法であって、
　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方を、立体造形のための造形材料を積層し、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段を用いて作製することを特徴とする。
　上記発明によれば、各層におけるガス分子の反射精度が高い真空ポンプ、真空ポンプ構成部品、及び、真空ポンプの製造方法を提供することができる。
本発明の一実施形態に係るターボ分子ポンプの構成を模式的に示す説明図である。 アンプ回路の回路図である。 電流指令値が検出値より大きい場合の制御を示すタイムチャートである。 電流指令値が検出値より小さい場合の制御を示すタイムチャートである。 ＰＢＦ法による立体造形装置を模式的に示す説明図である。 ＢＪ法による立体造形装置を模式的に示す説明図である。 ＤＥＤ法による立体造形装置を模式的に示す説明図である。 ＦＤＭ法による立体造形装置を模式的に示す説明図である。 （ａ）は軸方向への積層による回転翼を模式的に示す説明図、（ｂ）は径方向への積層による回転翼を模式的に示す説明図である。 （ａ）は軸方向への積層による回転翼を径方向に見た状態を模式的に示す説明図、（ｂ）は径方向への積層による回転翼を径方向に見た状態を模式的に示す説明図である。 傾斜面におけるガス分子の反射を模式的に示す説明図である。 （ａ）は仕上加工を焼結工程の後に行う製造方法を示す説明図、（ｂ）は仕上加工を焼結工程の前に行う製造方法を示す説明図である。 厚み方向への積層による回転翼を径方向に見た状態を模式的に示す説明図である。 厚み方向への積層による回転翼の製造方法を模式的に示す説明図である。
　以下、本発明の実施形態に係る真空ポンプについて、図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施形態に係る真空ポンプとしてのターボ分子ポンプ１００を示している。このターボ分子ポンプ１００は、例えば、半導体製造装置等のような対象機器の真空チャンバ（図示略）に接続されるようになっている。
＜ターボ分子ポンプ１００の基本構成＞
　このターボ分子ポンプ１００の縦断面図を図１に示す。図１において、ターボ分子ポンプ１００は、円筒状の外筒１２７の上端に吸気口１０１が形成されている。そして、外筒１２７の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードである複数の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）を周部に放射状かつ多段に形成した回転体１０３が備えられている。この回転体１０３の中心にはロータ軸１１３が取り付けられており、このロータ軸１１３は、例えば５軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。
　上側径方向電磁石１０４は、４個の電磁石がＸ軸とＹ軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石１０４の近接に、かつ上側径方向電磁石１０４のそれぞれに対応されて４個の上側径方向センサ１０７が備えられている。上側径方向センサ１０７は、例えば伝導巻線を有するインダクタンスセンサや渦電流センサなどが用いられ、ロータ軸１１３の位置に応じて変化するこの伝導巻線のインダクタンスの変化に基づいてロータ軸１１３の位置を検出する。この上側径方向センサ１０７はロータ軸１１３、すなわちそれに固定された回転体１０３の径方向変位を検出し、制御装置２００に送るように構成されている。
　この制御装置２００においては、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、上側径方向センサ１０７によって検出された位置信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４の励磁制御指令信号を生成し、図２に示すアンプ回路１５０（後述する）が、この励磁制御指令信号に基づいて、上側径方向電磁石１０４を励磁制御することで、ロータ軸１１３の上側の径方向位置が調整される。
　そして、このロータ軸１１３は、高透磁率材（鉄、ステンレスなど）などにより形成され、上側径方向電磁石１０４の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれ独立して行われる。また、下側径方向電磁石１０５及び下側径方向センサ１０８が、上側径方向電磁石１０４及び上側径方向センサ１０７と同様に配置され、ロータ軸１１３の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。
　さらに、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが、ロータ軸１１３の下部に備えた円板状の金属ディスク１１１を上下に挟んで配置されている。金属ディスク１１１は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸１１３の軸方向変位を検出するために軸方向センサ１０９が備えられ、その軸方向位置信号が制御装置２００に送られるように構成されている。
　そして、制御装置２００において、例えばＰＩＤ調節機能を有する補償回路が、軸方向センサ１０９によって検出された軸方向位置信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂのそれぞれの励磁制御指令信号を生成し、アンプ回路１５０が、これらの励磁制御指令信号に基づいて、軸方向電磁石１０６Ａと軸方向電磁石１０６Ｂをそれぞれ励磁制御することで、軸方向電磁石１０６Ａが磁力により金属ディスク１１１を上方に吸引し、軸方向電磁石１０６Ｂが金属ディスク１１１を下方に吸引し、ロータ軸１１３の軸方向位置が調整される。
　このように、制御装置２００は、この軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂが金属ディスク１１１に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸１１３を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。なお、これら上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０については、後述する。
　一方、モータ１２１は、ロータ軸１１３を取り囲むように周状に配置された複数の磁極を備えている。各磁極は、ロータ軸１１３との間に作用する電磁力を介してロータ軸１１３を回転駆動するように、制御装置２００によって制御されている。また、モータ１２１には図示しない例えばホール素子、レゾルバ、エンコーダなどの回転速度センサが組み込まれており、この回転速度センサの検出信号によりロータ軸１１３の回転速度が検出されるようになっている。
　さらに、例えば下側径方向センサ１０８近傍に、図示しない位相センサが取り付けてあり、ロータ軸１１３の回転の位相を検出するようになっている。制御装置２００では、この位相センサと回転速度センサの検出信号を共に用いて磁極の位置を検出するようになっている。
　回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）とわずかの空隙（所定の間隔）を隔てて複数枚の固定翼１２３（１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ・・・）が配設されている。回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。
　また、固定翼１２３も、同様にロータ軸１１３の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒１２７の内方に向けて回転翼１０２の段と互い違いに配設されている。そして、固定翼１２３の外周端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ１２５（１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ・・・）の間に嵌挿された状態で支持されている。
　固定翼スペーサ１２５はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。固定翼スペーサ１２５の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒１２７が固定されている。外筒１２７の底部にはベース部１２９が配設されている。ベース部１２９には排気口１３３が形成され、外部に連通されている。チャンバ（真空チャンバ）側から吸気口１０１に入ってベース部１２９に移送されてきた排気ガスは、排気口１３３へと送られる。
　さらに、ターボ分子ポンプ１００の用途によって、固定翼スペーサ１２５の下部とベース部１２９の間には、ネジ付スペーサ１３１が配設される。ネジ付スペーサ１３１は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝１３１ａが複数条刻設されている。ネジ溝１３１ａの螺旋の方向は、回転体１０３の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口１３３の方へ移送される方向である。回転体１０３の回転翼１０２（１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ・・・）が形成された回転体本体１０３ａ（図５～８、図９（ａ）、（ｂ）、後述する）の下部には回転体下部円筒部１０２ｄが垂下されている。この回転体下部円筒部１０２ｄの外周面は、円筒状で、かつネジ付スペーサ１３１の内周面に向かって張り出されており、このネジ付スペーサ１３１の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。回転翼１０２および固定翼１２３によってネジ溝１３１ａに移送されてきた排気ガスは、ネジ溝１３１ａに案内されつつベース部１２９へと送られる。
　ベース部１２９は、ターボ分子ポンプ１００の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。ベース部１２９はターボ分子ポンプ１００を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。
　かかる構成において、回転翼１０２がロータ軸１１３と共にモータ１２１により回転駆動されると、回転翼１０２と固定翼１２３の作用により、吸気口１０１を通じてチャンバから排気ガスが吸気される。吸気口１０１から吸気された排気ガスは、回転翼１０２と固定翼１２３の間を通り、ベース部１２９へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼１０２に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ１２１で発生した熱の伝導などにより、回転翼１０２の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子（ガス分子）などによる伝導により固定翼１２３側に伝達される。
　固定翼スペーサ１２５は、外周部で互いに接合しており、固定翼１２３が回転翼１０２から受け取った熱や排気ガスが固定翼１２３に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。
　なお、上記では、ネジ付スペーサ１３１は回転体１０３の回転体下部円筒部１０２ｄの外周に配設し、ネジ付スペーサ１３１の内周面にネジ溝１３１ａが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に回転体下部円筒部１０２ｄの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。
　また、ターボ分子ポンプ１００の用途によっては、吸気口１０１から吸引されたガスが上側径方向電磁石１０４、上側径方向センサ１０７、モータ１２１、下側径方向電磁石１０５、下側径方向センサ１０８、軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂ、軸方向センサ１０９などで構成される電装部に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム１２２で覆われ、このステータコラム１２２内はパージガスにて所定圧に保たれる場合もある。
　この場合には、ベース部１２９には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング１２０とロータ軸１１３間、モータ１２１のロータとステータ間、ステータコラム１２２と回転翼１０２の内周側円筒部の間の隙間を通じて排気口１３３へ送出される。
　ここに、ターボ分子ポンプ１００は、機種の特定と、個々に調整された固有のパラメータ（例えば、機種に対応する諸特性）に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ１００は、その本体内に電子回路部１４１を備えている。電子回路部１４１は、ＥＥＰ－ＲＯＭ等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、それらの実装用の基板１４３等から構成される。この電子回路部１４１は、ターボ分子ポンプ１００の下部を構成するベース部１２９の例えば中央付近の図示しない回転速度センサの下部に収容され、気密性の底蓋１４５によって閉じられている。
　ところで、半導体の製造工程では、チャンバに導入されるプロセスガスの中には、その圧力が所定値よりも高くなり、或いは、その温度が所定値よりも低くなると、固体となる性質を有するものがある。ターボ分子ポンプ１００内部では、排気ガスの圧力は、吸気口１０１で最も低く排気口１３３で最も高い。プロセスガスが吸気口１０１から排気口１３３へ移送される途中で、その圧力が所定値よりも高くなったり、その温度が所定値よりも低くなったりすると、プロセスガスは、固体状となり、ターボ分子ポンプ１００内部に付着して堆積する。
　例えば、Ａｌエッチング装置にプロセスガスとしてＳｉＣｌ4が使用された場合、低真空（７６０［ｔｏｒｒ］～１０-2［ｔｏｒｒ］）かつ、低温（約２０［℃］）のとき、固体生成物（例えばＡｌＣｌ3）が析出し、ターボ分子ポンプ１００内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。これにより、ターボ分子ポンプ１００内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ１００の性能を低下させる原因となる。そして、前述した生成物は、排気口付近やネジ付スペーサ１３１付近の圧力が高い部分で凝固、付着し易い状況にあった。
　そのため、この問題を解決するために、従来はベース部１２９等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管１４９を巻着させ、かつ例えばベース部１２９に図示しない温度センサ（例えばサーミスタ）を埋め込み、この温度センサの信号に基づいてベース部１２９の温度を一定の高い温度（設定温度）に保つようにヒータの加熱や水冷管１４９による冷却の制御（以下ＴＭＳという。ＴＭＳ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が行われている。
　次に、このように構成されるターボ分子ポンプ１００に関して、その上側径方向電磁石１０４、下側径方向電磁石１０５及び軸方向電磁石１０６Ａ、１０６Ｂを励磁制御するアンプ回路１５０について説明する。このアンプ回路の回路図を図２に示す。
　図２において、上側径方向電磁石１０４等を構成する電磁石巻線１５１は、その一端がトランジスタ１６１を介して電源１７１の正極１７１ａに接続されており、また、その他端が電流検出回路１８１及びトランジスタ１６２を介して電源１７１の負極１７１ｂに接続されている。そして、トランジスタ１６１、１６２は、いわゆるパワーＭＯＳＦＥＴとなっており、そのソース－ドレイン間にダイオードが接続された構造を有している。
　このとき、トランジスタ１６１は、そのダイオードのカソード端子１６１ａが正極１７１ａに接続されるとともに、アノード端子１６１ｂが電磁石巻線１５１の一端と接続されるようになっている。また、トランジスタ１６２は、そのダイオードのカソード端子１６２ａが電流検出回路１８１に接続されるとともに、アノード端子１６２ｂが負極１７１ｂと接続されるようになっている。
　一方、電流回生用のダイオード１６５は、そのカソード端子１６５ａが電磁石巻線１５１の一端に接続されるとともに、そのアノード端子１６５ｂが負極１７１ｂに接続されるようになっている。また、これと同様に、電流回生用のダイオード１６６は、そのカソード端子１６６ａが正極１７１ａに接続されるとともに、そのアノード端子１６６ｂが電流検出回路１８１を介して電磁石巻線１５１の他端に接続されるようになっている。そして、電流検出回路１８１は、例えばホールセンサ式電流センサや電気抵抗素子で構成されている。
　以上のように構成されるアンプ回路１５０は、一つの電磁石に対応されるものである。そのため、磁気軸受が５軸制御で、電磁石１０４、１０５、１０６Ａ、１０６Ｂが合計１０個ある場合には、電磁石のそれぞれについて同様のアンプ回路１５０が構成され、電源１７１に対して１０個のアンプ回路１５０が並列に接続されるようになっている。
　さらに、アンプ制御回路１９１は、例えば、制御装置２００の図示しないディジタル・シグナル・プロセッサ部（以下、ＤＳＰ部という）によって構成され、このアンプ制御回路１９１は、トランジスタ１６１、１６２のｏｎ／ｏｆｆを切り替えるようになっている。
　アンプ制御回路１９１は、電流検出回路１８１が検出した電流値（この電流値を反映した信号を電流検出信号１９１ｃという）と所定の電流指令値とを比較するようになっている。そして、この比較結果に基づき、ＰＷＭ制御による１周期である制御サイクルＴｓ内に発生させるパルス幅の大きさ（パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２）を決めるようになっている。その結果、このパルス幅を有するゲート駆動信号１９１ａ、１９１ｂを、アンプ制御回路１９１からトランジスタ１６１、１６２のゲート端子に出力するようになっている。
　なお、回転体１０３の回転速度の加速運転中に共振点を通過する際や定速運転中に外乱が発生した際等に、高速かつ強い力での回転体１０３の位置制御をする必要がある。そのため、電磁石巻線１５１に流れる電流の急激な増加（あるいは減少）ができるように、電源１７１としては、例えば５０Ｖ程度の高電圧が使用されるようになっている。また、電源１７１の正極１７１ａと負極１７１ｂとの間には、電源１７１の安定化のために、通常コンデンサが接続されている（図示略）。
　かかる構成において、トランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにすると、電磁石巻線１５１に流れる電流（以下、電磁石電流ｉＬという）が増加し、両方をｏｆｆにすると、電磁石電流ｉＬが減少する。
　また、トランジスタ１６１、１６２の一方をｏｎにし他方をｏｆｆにすると、いわゆるフライホイール電流が保持される。そして、このようにアンプ回路１５０にフライホイール電流を流すことで、アンプ回路１５０におけるヒステリシス損を減少させ、回路全体としての消費電力を低く抑えることができる。また、このようにトランジスタ１６１、１６２を制御することにより、ターボ分子ポンプ１００に生じる高調波等の高周波ノイズを低減することができる。さらに、このフライホイール電流を電流検出回路１８１で測定することで電磁石巻線１５１を流れる電磁石電流ｉＬが検出可能となる。
　すなわち、検出した電流値が電流指令値より小さい場合には、図３に示すように制御サイクルＴｓ（例えば１００μｓ）中で１回だけ、パルス幅時間Ｔｐ１に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｎにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、正極１７１ａから負極１７１ｂへ、トランジスタ１６１、１６２を介して流し得る電流値ｉＬｍａｘ（図示せず）に向かって増加する。
　一方、検出した電流値が電流指令値より大きい場合には、図４に示すように制御サイクルＴｓ中で１回だけパルス幅時間Ｔｐ２に相当する時間分だけトランジスタ１６１、１６２の両方をｏｆｆにする。そのため、この期間中の電磁石電流ｉＬは、負極１７１ｂから正極１７１ａへ、ダイオード１６５、１６６を介して回生し得る電流値ｉＬｍｉｎ（図示せず）に向かって減少する。
　そして、いずれの場合にも、パルス幅時間Ｔｐ１、Ｔｐ２の経過後は、トランジスタ１６１、１６２のどちらか１個をｏｎにする。そのため、この期間中は、アンプ回路１５０にフライホイール電流が保持される。
　このような基本構成を有するターボ分子ポンプ１００は、図１中の上側（吸気口１０１の側）が対象機器の側に繋がる吸気部となっており、下側（排気口１３３が図中の左側に突出するようベース部１２９に設けられた側）側が、図示を省略する補助ポンプ（バックポンプ）等に繋がる排気部となっている。そして、ターボ分子ポンプ１００は、図１に示すような鉛直方向の垂直姿勢のほか、倒立姿勢や水平姿勢、傾斜姿勢でも用いることが可能となっている。
　また、ターボ分子ポンプ１００においては、前述の外筒１２７とベース部１２９とが組み合わさって１つのケース（以下では両方を合わせて「本体ケーシング」などと称する場合がある）を構成している。また、ターボ分子ポンプ１００は、箱状の電装ケース（図示略）と電気的（及び構造的）に接続されており、電装ケースには前述の制御装置２００が組み込まれている。
　ターボ分子ポンプ１００の本体ケーシング（外筒１２７とベース部１２９の組み合わせ）の内部の構成は、モータ１２１によりロータ軸１１３等を回転させる回転機構部と、回転機構部より回転駆動される排気機構部に分けることができる。また、排気機構部は、回転翼１０２や固定翼１２３等により構成されるターボ分子ポンプ機構部と、回転体下部円筒部１０２ｄやネジ付スペーサ１３１等により構成されるネジ溝ポンプ機構部に分けて考えることができる。
　また、前述のパージガス（保護ガス）は、軸受部分や回転翼１０２等の保護のために使用され、排気ガス（プロセスガス）に因る腐食の防止や、回転翼１０２の冷却等を行う。このパージガスの供給は、一般的な手法により行うことが可能である。
　例えば、図示は省略するが、ベース部１２９の所定の部位（排気口１３３に対してほぼ１８０度離れた位置など）に、径方向に直線状に延びるパージガス流路を設ける。そして、このパージガス流路（より具体的にはガスの入り口となるパージポート）に対し、ベース部１２９の外側からパージガスボンベ（Ｎ２ガスボンベなど）や、流量調節器（弁装置）などを介してパージガスを供給する。
　前述の保護ベアリング１２０は、「タッチダウン（Ｔ／Ｄ）軸受」、「バックアップ軸受」などとも呼ばれる。これらの保護ベアリング１２０により、例えば万が一電気系統のトラブルや大気突入等のトラブルが生じた場合であっても、ロータ軸１１３の位置や姿勢を大きく変化させず、回転翼１０２やその周辺部が損傷しないようになっている。
　なお、ターボ分子ポンプ１００の構造を示す各図（図１など）では、部品の断面を示すハッチングの記載は、図面が煩雑になるのを避けるため省略している。
＜立体造形による部品製造＞
　次に、積層を行う立体造形（積層立体造形）により製造された部品や製造方法について説明する。本実施形態では、回転翼１０２が、造形の対象となる被造形物であり、回転翼１０２が、３Ｄプリンタを用いた立体造形により製造されている。積層による立体造形の方法としては、種々の方法を採用することができる。
　図５～図８は、各種の立体造形の方式を回転翼１０２の製造に用いた例を模式的に示している。以下では、代表的な立体造形方式の基本的事項について説明し、その後に、各方式によって製造が可能な回転翼１０２の積層構造について説明する。
　なお、各図において、ＸＹＺ軸の直交座標により、方向と向きが示されている。各軸の矢印における矢の向きが正の向き（正方向）を示している。座標における〇印は、紙面の奥から手前へ向かう向きを示しており、〇に×を付加した印は、紙面の手前から奥に向かう向きを示している。図９～図１１、図１３、図１４の座標における方向と向きは、図５～図８の座標を基準にして示されている。
＜＜代表的な立体造形方式＞＞
　図５は、ＰＢＦ（Powder Bed Fusion、粉末床溶融結合）法による回転翼１０２の製造方法を示しており、図６は、ＢＪ（Binder Jetting、結合剤噴射）法による回転翼１０２の製造方法を示している。図７は、ＤＥＤ（Directed Energy Deposition、指向性エネルギー堆積）法による回転翼１０２の製造方法を示しており、図８は、ＦＤＭ（Fused Deposition Modeling、熱溶解積層）法による回転翼１０２の製造方法を示している。
＜＜ＰＢＦ法＞＞
　ＰＢＦ法（図５）は、平坦に敷き詰めた材料粉末２２８を、ヘッド部２２０から出力される熱源（レーザや電子ビームなど）により、一層ずつ溶融及び固着しながら積層する。図５に示すＰＢＦ法においては、立体造形装置２１０の筐体２１２の中に、材料供給部２１４、積層部２１６、余剰材料受入部２１８、及び、ヘッド部２２０が備えられている。材料供給部２１４、積層部２１６、及び、余剰材料受入部２１８は、一方向（図５では左から右、Ｘ軸方向）に並んでいる。
　材料供給部２１４は、供給エレベータ２２２やローラ（「リコータ」などともいう）２２４を備えている。供給エレベータ２２２は、ねじ部２２６を用いて上方（図５中のＸＹＺ座標におけるＺ軸の正方向）へ移動し、材料粉末２２８を全体的に押し上げる。供給エレベータ２２２の移動量（上昇量）は、例えば、一回の移動につき数十ミクロン程度である。ローラ２２４は回転し、押し上げられた材料粉末２２８を掻き取って、積層部２１６へ移動させる。
　積層部２１６は、積層エレベータ２３０を備えている。積層部２１６は、ねじ部２３２を用い、積層エレベータ２３０の積層テーブル２３４を、一回の積層毎に所定量ずつ、下方（Ｚ軸の負方向）へ変位させる。積層テーブル２３４の一回の変位量は、一回の積層における造形厚さ（積層厚さ）に相当する。積層テーブル２３４が下がる度に発生するスペースに対して、ローラ２２４により材料粉末２２８が供給され、材料粉末２２８が敷き詰められる。
　図５に示す立体造形装置２１０においては、熱源としてレーザが用いられている。ヘッド部２２０は、内蔵した光学系（図示略）を介して、レーザ光源からのレーザ光２３６の照射を行う。ヘッド部２２０は、位置決め機構部２３８により、高速で移動し、位置決めされる。図示は省略するが、位置決め機構部２３８は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の変位機構を備えている。位置決め機構部２３８がＺ軸の変位機構を備えていてもよい。
　図５の例では、レーザ光２３６の照射（レーザ照射）は、真下（Ｚ軸の負方向）の材料粉末２２８に向けて、所定のビーム径で行われる。レーザ光２３６の照射により、材料粉末２２８が溶融し、固化する。レーザ光２３６の照射形状（レーザ光２３６の移動軌跡の形状）は、回転翼１０２の３Ｄモデルデータをスライスして得られた各層のデータに基づき決定される。一層についてのレーザ照射が完了すると、次の層に係るレーザ照射が行われ、材料粉末２２８の供給とレーザ照射とが繰り返される。
　造形中には、造形が行われる領域（造形領域）内に、例えばアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを充満させて酸素濃度を低下させ、材料粉末２２８が酸化するのを防止してもよい。ヘッド部２２０を複数搭載し、生産性の向上を図ってもよい。
　ＰＢＦ法に係る主な事項をまとめると、ＰＢＦ法において、造形材料の供給は、材料粉末２２８を、積層部２１６に、全体的に撒くことにより行われる。造形材料の結合は、熱源（レーザや電子ビームなど）を用いた溶接により行われる。ＰＢＦ法においては、後述するＢＪ法（図６）やＦＤＭ法（図８）で行われるような、被造形物の焼結は不要である。
＜＜ＢＪ法＞＞
　ＢＪ法（図６）は、平坦に敷き詰めた材料粉末２２８を固化させる点はＰＢＦ法と同様であるが、ヘッド部２５２がインクジェットノズル（図示略）から選択的に液体の結合剤（Binder）２５４を噴射し、材料粉末２２８を一層ずつ固形化する。以下では、図５に示すＰＢＦ法と同様な部分については同一符号を付し、適宜説明は省略する。
　図６に示すＢＪ法においては、立体造形装置２５０のヘッド部２５２が、インクジェットノズル（図示略）を備えている。立体造形装置２５０のローラ２２４が、積層テーブル２３４上に薄く材料粉末２２８を敷く。続いて、ヘッド部２５２が、回転翼１０２の各層のデータに基づき移動しながら、インクジェットノズルから、結合材２５４を選択的に噴射する。
　一層の形成が完了すると、積層テーブル２３４が一段下がり、ローラ２２４が新しい材料粉末２２８を敷く。新たに敷かれた材料粉末２２８の層に、回転翼１０２の断面形状に従って、結合剤が噴射される。回転翼１０２の造形が完了するまで、材料粉末２２８の敷設と各層の形成が繰り返される。
　造形の完了後には、被造形物が取り出され、被造形物の焼結が行われる。焼結は、結合剤で結合された材料粉末２２８の機械的特性を向上するために行われる。高温炉で熱を加えられることにより、被造形物中の結合材が焼失するとともに、造形物が幾分収縮し、必要な機械的特性が得られる。
　ＢＪ法に係る主な事項をまとめると、ＢＪ法において、造形材料の供給は、ＰＢＦ法（図５）と同様に、材料粉末２２８を、積層部２１６に、全体的に撒くことにより行われる。造形材料の結合は、結合剤を用いて固形化された被造形物を焼結して行われる。
＜＜ＤＥＤ法＞＞
　ＤＥＤ法（図７）は、レーザ、電子ビーム、プラズマアークなどの指向エネルギービームにより、金属粉末（材料粉末）や、フィラメントの金属を溶融し、肉盛溶接する。以下では、これまでに説明したＰＢＦ法（図５）やＢＪ法（図６）と同様な部分については同一符号を付し、適宜説明は省略する。
　図７の例のＤＥＤ法においては、立体造形装置２７０に、フィラメント供給部２７２やヘッド部２７４が備えられている。ヘッド部２７４は、位置決め機構部２３８に搭載されており、被造形物（ここでは回転翼１０２）の輪郭形状に合わせて移動する。フィラメント供給部２７２から導出されたフィラメント２７６の先端部に対し、ヘッド部２７４がレーザ光（図示略）を照射する。ヘッド部２７４により、フィラメント２７６の溶融や凝固が行われ、回転翼１０２の各層が積層される。
　ＤＥＤ法も、ＰＢＦ法（図５）やＢＪ法（図６）と同様に積層テーブルの上に積層するのが一般的である。しかし、ＰＢＦ法（図５）やＢＪ法（図６）のように材料粉末２２８を敷き詰める必要がないため、図７のように、回転体１０３の軸方向を水平（Ｘ軸方向）に向けた状態で、回転翼１０２を形成することが可能である。図７の例では、立体造形装置２７０にチャック２７８が備えられ、チャック２７８が径方向に拡げられて、回転体１０３が支持されている。
　回転翼１０２は、回転体１０３の半径方向に積層される。一枚の回転翼１０２について、根元から先端（径方向の外周側）までの造形が完了すると、回転体１０３が軸心周りに所定角度（例えば１０度）回転させられ、次の回転翼１０２の造形が開始される。ここで、図７は、積層方向を示すために模式化されたものであり、造形中の回転翼１０２のみ各層２９０の境界が示されている。
　また、ＤＥＤ法においては、ヘッド部２７４や、チャック２７８を斜めに設置し、Ｘ軸に対し傾斜させて積層を行うことも可能である。ＤＥＤ法により、造形材料を斜めに積層する製造方法（図１３、図１４）については後述する。
　ＤＥＤ法に係る主な事項をまとめると、ＤＥＤ法において、造形材料の供給は、フィラメント供給部２７２からフィラメント２７６を導出して行われる。造形材料の結合は、熱源（レーザなど）を用いた溶接により行われる。前述のＢＪ法（図６）や後述するＦＤＭ法（図８）で行われるような、被造形物の焼結は不要である。
＜＜ＦＤＭ法＞＞
　ＦＤＭ法（図８）による立体造形装置２８０は、フィラメント供給部２８２から、結合剤を含むフィラメント２８４を導出する。立体造形装置２８０は、フィラメント２８４を、熱で溶かしながらヘッド部２８６から押し出し、各層を積み上げて立体造形を行う。以下では、ＤＥＤ法（図７）と同様な部分については同一符号を付し、適宜説明は省略する。
　ＦＤＭ法も、ＰＢＦ法（図５）やＢＪ法（図６）と同様に積層テーブルの上に積層するのが一般的である。しかし、ＤＥＤ法（図７）と同様に、ＰＢＦ法（図５）やＢＪ法（図６）のような材料粉末２２８の敷き詰めは必要ないため、図８のように、回転体１０３の軸方向を水平（Ｘ軸方向）に向けた状態で、回転翼１０２を形成することが可能である。ここで、図８は、積層方向を示すために模式化されたものであり、造形中の回転翼１０２のみ各層２９０の境界が示されている。また、ＦＤＭ法においても、ＤＥＤ法（図７）と同様に、ヘッド部２８６や、チャック２７８を斜めに設置し、Ｘ軸に対し傾斜させて積層を行うことが可能である。
　ＦＤＭ法に係る主な事項をまとめると、ＦＤＭ法において、造形材料の供給は、フィラメント供給部２８２からフィラメント２７６を導出して行われる。造形材料の結合は、熱源を用い、結合剤を含むフィラメント２８４を溶融して行われる。造形材料の結合は、結合剤を用いて固形化された被造形物を、前述のＢＪ法と同様に焼結して行われる。
＜各層の積層方向＞
　図９（ａ）、（ｂ）は、積層により立体造形された回転翼１０２を示している。回転翼１０２は、回転体本体１０３ａに一体的に形成されて回転体１０３を構成している。回転体本体１０３ａは、ロータ軸１１３（図１）に、同心的に結合される。図９（ａ）、（ｂ）では、回転体１０３を、軸心Ｃからの半分のみが図示されている。また、図９（ａ）、（ｂ）（及び図５～図８）では、図１に示した回転体下部円筒部１０２ｄが省略されているが、回転体本体１０３ａに連続して回転体下部円筒部１０２ｄを形成することが可能である。
　図９（ａ）の例においては、回転翼１０２の各層２９０が、回転体１０３の軸方向（Ｚ軸の正方向）に積層されている。個々の層２９０は、回転体１０３の軸心Ｃに対して、直交する平面（ＸＹ平面）内に形成されている。
　図９（ｂ）の例においては、回転翼１０２の各層２９０が、回転体１０３の径方向（Ｚ軸の負方向）に積層されている。個々の層２９０は、回転体１０３の軸心Ｃを中心とした半径方向に対して、図９（ａ）と同様に、直交する平面（ＸＹ平面）内に形成されている。
　ここで、図９（ａ）、（ｂ）では、図示が煩雑になるのを避けるため、一部の回転翼１０２についてのみ、積層構造が示されている。しかし、いずれの回転翼１０２も、同方向の積層構造を有している。また、図９（ａ）、（ｂ）では、図示が煩雑になるのを避けるため、ハッチングの図示は省略されている。
　回転翼１０２を立体造形するにあたっては、回転翼１０２を回転体本体１０３ａとともに立体造形する方法と、回転翼１０２を回転体本体１０３ａよりも後に立体造形する方法のいずれも採用が可能である。図９（ａ）では、回転翼１０２が回転体本体１０３ａとともに立体造形されている。このため、回転翼１０２だけでなく、回転体本体１０３ａも積層構造を有している。この場合は、回転翼１０２と回転体本体１０３ａとの組み合わせが、積層による被造形物となる。
　図９（ｂ）では、回転翼１０２が回転体本体１０３ａの後に立体造形されている。回転翼１０２を回転体本体１０３ａよりも後に立体造形する方法においては、回転体本体１０３ａを積層により形成しても良く、或いは、切削等により形成してもよい。図９（ｂ）の例では、回転体本体１０３ａが切削により形成され、回転翼１０２が積層により形成されている。
　なお、図９（ａ）の実施形態に関して、図示は省略するが、図９（ｂ）の実施形態と同様に、回転翼１０２を回転体本体１０３ａの後に立体造形してもよい。さらに、図９（ｂ）の実施形態に関して、図示は省略するが、図９（ａ）の実施形態と同様に、回転翼１０２を回転体本体１０３ａとともに立体造形してもよい。
＜＜軸方向への積層＞＞
　図９（ａ）に示すように、各層２９０を軸方向（Ｚ軸の正方向）に重ねた場合、個々の回転翼１０２において各層２９０は、図１０（ａ）に示すように形成される。図１０（ａ）は、１つの回転翼１０２を、図９（ａ）におけるＸ軸の負の側から正の側に向かって見た状態を、模式的に示している。換言すれば、図１０（ａ）は、回転体１０３における径方向の外側から軸心Ｃの側に向かって見た状態を、模式的に示している。
　図１０（ａ）において、各層２９０は、回転翼１０２の傾斜方向に沿って、段差２９２を生じながら並んでいる。この段差２９２は、軸方向に、積層によって生じるものである。図１０（ａ）に符号２９４で示すのは、回転翼１０２の断面の輪郭である。
　回転翼１０２は、ガス分子の反射のための傾斜面（傾斜した反射面）２９６を有する。段差２９２は、仮想的に示す輪郭２９４から張り出しており、積層後の仕上加工（図１２（ａ）、（ｂ）のＳ４、後述する）により削り取られる。仕上加工を行うことにより、回転翼１０２の傾斜面２９６は滑らかに形成されるが、仕上加工を含む仕上工程については後述する。
　図１０（ａ）に示すように、軸方向への積層を行った場合、仕上加工（後述する）により段差２９２が除去され、滑らかな傾斜面２９６が得られる。滑らかな傾斜面２９６を得ることにより、ターボ分子ポンプ１００（図１）の運転時に、回転翼１０２や固定翼１２３等により構成されるターボ分子ポンプ機構部において、ガス分子の反射が効率よく行われる。
　図１１は、ガス分子３００が、回転翼１０２の傾斜面２９６で反射する様子を模式的に示している。図１１に示すように、ガス分子３００が、反射によって回転翼１０２の傾斜面２９６から空間に飛び出す場合、ガス分子は、傾斜面２９６上における微小面積ｄＳ（符号省略）の領域に対しての直角方向（法線３０２の方向）を中心に拡散する。このことは「余弦則」として知られている。図中１１中の角度θは、法線３０２に対する反射方向の傾きを示している。
　したがって、傾斜面２９６を可能な限り滑らかに形成することにより、傾斜面２９６から飛び出すガス分子の反射方向を適正に制御でき、反射精度を向上することが可能となる。そして、図９（ａ）、図１０（ａ）に示すように、立体造形により段差が生じる場合には、仕上加工（図１２（ａ）、（ｂ）のＳ４、後述する）により、傾斜面２９６を滑らかに形成することにより、ガス分子の反射精度を向上することができる。
　仕上加工（図１２（ａ）、（ｂ）のＳ４、後述する）を行う処理は、段差２９２を平滑化する平滑化処理として機能する。さらに、平滑化処理や、平滑化処理を行うための機器（工作機械など）は、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段として機能する。これらの場合、ターボ分子ポンプ１００、又は、ターボ分子ポンプ１００の製造方法は、反射精度向上手段が、平滑化処理、又は、工作機械などによるものとなる。
　なお、説明中の「反射」や「反射精度」の用語は、主には、排気性能に関係する方向（ここでは軸方向）の「反射」や「反射精度」を意味している。また、「反射」の用語は、例えば、１つの面全体で行われる「反射」に限らず、１つの面の一部や、複数の面のうちの一部の面などで行われる「反射」も含んでいる。さらに、「反射面」の用語は、１つの面全体で構成された「反射面」に限らず、１つの面の一部や、複数の面のうちの一部の面などで構成された「反射面」も含んでいる。
　また、「反射精度向上手段」には、例えば、図９（ａ）や図１０（ａ）（後述する図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図１３、図１４も含む）に示された積層方法、又は、積層方向（積層方向を規定することを含む）が該当する場合がある。さらに、「反射精度向上手段」には、例えば、図５～図８に示された立体造形装置２１０、２５０、２７０、２８０が該当する場合がある。
　具体的には、図９（ａ）、図１０（ａ）、図１２に示すように、仕上加工を行って傾斜面２９６を形成する実施形態においては、平滑化処理や、平滑化処理を行うための機器（工作機械など）は、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段として機能する。これらの場合、ターボ分子ポンプ１００、又は、ターボ分子ポンプ１００の製造方法は、反射精度向上手段が、平滑化処理、又は、工作機械などによるものとなる。
　これに対して、後述するように、仕上加工を必ずしも必要としない場合（図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図１３、図１４に示すような場合）には、積層方法や、積層方向（積層方向を規定することを含む）が、「反射精度向上手段」に該当する。さらに、図９（ｂ）、図１０（ｂ）、図１３、図１４に示すような場合には、例えば、図５～図８に示された立体造形装置２１０、２５０、２７０、２８０も、「反射精度向上手段」には該当する。これらの場合、ターボ分子ポンプ１００、又は、ターボ分子ポンプ１００の製造方法は、反射精度向上手段が、積層方法、積層方向、又は、立体造形装置２１０、２５０、２７０、２８０によるものとなる。
＜＜径方向への積層＞＞
　図９（ｂ）に示すように、各層２９０を軸方向（Ｚ軸の負方向）に重ねた場合、個々の回転翼１０２において各層２９０は、図１０（ｂ）に示すように形成される。図１０（ｂ）は、１つの回転翼１０２を、図９（ｂ）におけるＺ軸の負から正の側に向かって見た状態（図９（ａ）と同様に、回転体１０３における径方向の外側から軸心Ｃの側に向かって見た状態）を、模式的に示している。
　図９（ｂ）において、各層２９０は、回転体１０３の径方向（Ｚ軸の負方向）に積層されている。個々の層２９０は、前述したように、回転体１０３の半径方向に対して直交する平面（ＸＹ平面）内に形成されている。このため、図１０（ｂ）には、１層のみが示されている。図１０（ｂ）において、個々の層２９０は、段差のない傾斜面３０４を有している。この傾斜面３０４は、図１１の傾斜面２９６に相当する。
　つまり、径方向への積層を行った場合、個々の層２９０が、積層の時点で、滑らかな傾斜面３０４を有している。重なり合った層２９０の間には、多少の段差が生じるが、個々の層２９０には、段差のない傾斜面３０４が形成される。そして、個々の層２９０毎に、傾斜面３０４が得られ、これらの傾斜面３０４の集合により、回転翼１０２の傾斜面２９６が構成される。
　ターボ分子ポンプ１００（図１）の運転時には、各傾斜面３０４について、前述した余弦則に従いガス分子の反射が発生する。各傾斜面３０４には段差が生じていないことから、各傾斜面３０４において、ガス分子の反射が効率よく行われる。このため、傾斜面３０４が可能な限り滑らかになるよう積層を行うことにより、回転翼１０２の傾斜面３０４から飛び出すガス分子の数を適正に制御でき、高い反射精度を得ることが可能となる。
　また、図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示すように、径方向に積層を行うことにより、軸方向に積層を行う場合（図９（ａ）、図１０（ａ））のような仕上加工（図１２（ａ）、（ｂ）のＳ４、後述する）を行うことなく、高い反射精度を得ることが可能である。このため、径方向に積層を行った場合には、被造形物の製造のための工数を削減できる。
　傾斜面３０４が形成されるよう積層を行う処理（積層処理）は、仕上加工（図１２（ａ）、（ｂ）のＳ４、後述する）を伴わずに、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段として機能する。この場合、ターボ分子ポンプ１００、又は、ターボ分子ポンプ１００の製造方法は、反射精度向上手段が、積層方法、又は、積層方向によるものとなる。
＜＜各種の立体造形方式の利用と製造方法の最適化＞＞
　軸方向への積層（図９（ａ）、図１０（ａ））、及び、径方向への積層（図９（ｂ）、図１０（ｂ））は、特に支障がない限りは、前述した各種の立体造形方式（図５～図８）のいずれによっても実施が可能である。ただし、ＢＪ法（図６）やＦＤＭ法（図８）のように、金属粉の焼結が行われる立体造形方式の場合には、焼結により金属粉が凝集して硬化するため、切削等による仕上加工を行うことが容易ではない。
　図１２（ａ）、（ｂ）は、ＢＪ法（図６）又はＦＤＭ法（図８）により、軸方向への積層（図９（ａ）、図１０（ａ））を行った場合において、仕上加工を最適化する製造方法を示している。図１２（ａ）は、仕上加工を、焼結後に行う製造方法を示している。図１２（ａ）においては、３Ｄプリンタによる積層工程（Ｓ１）の後、結合剤を除去する工程（結合剤除去工程、Ｓ２）と、焼結の工程（焼結工程、Ｓ３）が順に実行されている。
　その後、仕上加工の工程（仕上工程、Ｓ４）が実行され、傾斜面２９６（図１０（ａ））が形成されている。仕上加工には、例えば、エンドミルなどを装着して切削を行う一般的な工作機械などが用いられる。
　回転翼１０２は、このように焼結（Ｓ３）の後に仕上加工を行って製造することも可能である。しかし、被造形物（ここでは回転翼１０２）の硬化によって、仕上工程（Ｓ４）に用いられる刃物の劣化が激しくなるといった事情が生じる場合には、図１２（ｂ）に示すような製造方法を採用することが可能である。特に、チタンやステンレスなどといった硬い素材や、粘りのある素材に対して仕上加工を行う場合には、仕上加工が困難になる。
　このため、図１２（ｂ）に示す製造方法においては、３Ｄプリンタによる積層工程（Ｓ１）の後に、仕上工程（Ｓ４）を実行する。その後、結合剤除去工程（Ｓ２）と焼結工程（Ｓ３）を順に実行し、回転翼１０２を得る。このようにすることで、焼結前の、相対的に柔らかい被造形物（ここでは回転翼１０２）に対して仕上加工を行うことができ、仕上げの作業が容易になる。そして、反射精度が高い回転翼１０２を容易に製造することが可能となる。このような製造方法は、回転翼１０２の素材に、チタンやステンレスなどを用いる場合に有効となる。
＜積層方向に係る他の実施形態＞
　次に、積層方向に係る他の実施形態について、図１３に基づいて説明する。なお、これまでに説明したのと同様の部分については同一符号を付し、適宜説明は省略する。
　図１３は、図１０（ａ）、（ｂ）と同様に、１つの回転翼１０２を、回転体１０３（図９（ａ）、（ｂ）を援用）における径方向の外側から軸心Ｃの側に向かって見た状態を、模式的に示している。図１３において、各層２９０は、矢印Ｇで示すように、回転翼１０２の厚さ方向に積層されている。
　図１３において、各層２９０（３層のみに省略して示す）は、回転翼１０２の傾斜方向と平行に形成されており、最も外側の層３０６（括弧書きで示す）が、傾斜面３１０を有している。各層２９０（外側の層３０６を含む）の端部には、積層による段差２９２が生じている。段差２９２は、図１０（ａ）の例（軸方向への積層の例）とは異なり、回転翼１０２の上下の端面２９８に生じる。
　段差２９２は、仕上工程（図１２（ａ）、（ｂ）のＳ４）により除去される。図１３に示す厚さ方向（矢印Ｇの方向）の積層が、ＢＪ法（図６）又はＦＤＭ法（図８）により行われる場合には、図１２（ｂ）に示す製造方法のように、積層工程（Ｓ１）の後に、仕上工程（Ｓ４）を実行し、その後に結合剤除去工程（Ｓ２）と焼結工程（Ｓ３）とを順に実行する。
　このようにすることで、焼結前の、相対的に柔らかい被造形物（ここでは回転翼１０２）に対して仕上加工を行うことができ、段差２９２の除去を容易に行うことが可能となる。回転翼１０２の端面２９８における段差２９２が、ガスの排気にあたり特段の問題を生じないような場合には、仕上工程（Ｓ４）を省略することも可能である。
　図１３に示す厚さ方向（矢印Ｇの方向）の積層が、焼結を伴わないＰＢＦ法（図５）やＤＥＤ法（図７）により行われる場合に、仕上工程を行わずに、段差２９２を残してもよい。或いは、積層工程の後に仕上工程を行って、段差２９２を除去してもよい。
　この図１３の例では、積層により形成された傾斜面３１０は、図１０（ｂ）の例（径方向への積層の例）と同様に、仕上加工（図１２（ａ）、（ｂ）のＳ４）を行わなくても、ガス分子の反射に利用することができる。
＜＜段差２９２の発生を防止した製造方法＞＞
　図１４は、図１３に示したような厚さ方向への積層を行うための製造方法を模式的に示している。図１４に示す製造方法においては、厚さ方向への積層が、図１３に示したような段差２９２を発生させずに（または、段差２９２の発生を可能な限り抑えて）行われる。
　図１４の例では、図８のＦＤＭ法に係る立体造形装置２８０を変形して用い、立体造形装置２８０と同様の部分については同一符号を付して、その説明は適宜省略する。
　図１４の例では、ヘッド部２８６が、矢印Ｆで示すように、傾斜面３１０と平行な方向に、斜めに移動する。また、ヘッド部２８６は、矢印Ｇで示すように、各層２９０を、傾斜面３１０に対して直角な方向へ移動する。ヘッド部２８６を、このように移動させることにより、端面２９８に段差２９２（図１３）が生じるのを防止することができる。また、図１４に示す製造方法によれば、例え段差２９２が発生したとしても、段差２９２は極小さいものとなる。
　なお、ここではＦＤＭ法を例に挙げて説明したが、例えばＤＥＤ法も、ＰＢＦ法（図５）やＢＪ法（図６）のように材料粉末２２８を敷き詰める必要がない。このため、例えばＤＥＤ法を採用した場合であっても、段差２９２（図１３）の発生を防止しながら、傾斜面３１０に平行に積層を行うことが可能である。
＜各実施形態から抽出可能な発明＞
　以上説明したように、本出願に係る真空ポンプ（ターボ分子ポンプ１００など）は、以下のような特徴を有している。
（１）固定翼（固定翼１２３など）と回転翼（回転翼１０２など）とでガスの排気を行う翼排気機構（回転翼１０２や固定翼１２３等により構成されるターボ分子ポンプ機構部など）を備え、
　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方が、造形材料（材料粉末２２８、フ　ィラメント２７６、２８４に含まれる金属など）を積層して立体造形されており、
　立体造形により形成された表面（傾斜面２９６、３０４、３１０など）の少なくとも一部が、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段（各層２９０の積層、仕上加工（Ｓ４）など）を用いて作製されている。
　このため、段差のない（或いは小さい）反射面（傾斜面２９６、３０４、３１０など）を得ることができる。そして、段差のない（或いは小さい）反射面により、ガス分子の反射精度が高い真空ポンプを提供することができる。さらに、３Ｄプリンタ等を用いた立体造形により真空ポンプを製造した場合に、反射方向の精度の高い反射面を作製することができる。そして、部品の製造に、積層による立体造形を用いた場合であっても、排気特性が低下するのを防止できる。
（２）上記（１）に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記反射精度向上手段が、前記立体造形の積層方向によるものであって、
　前記翼排気機構の径方向（回転体１０３の径方向など）に積層したことを特徴とする。
　このため、平滑化処理（仕上加工（Ｓ４）など）を省いて各層毎に反射面（傾斜面３０４など）を形成でき、ガス分子の反射精度が高い反射面を得るための造形が容易である。
（３）上記（１）に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記反射精度向上手段が、前記立体造形の積層方向によるものであって、
　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方の厚み方向に積層したことを特徴とする。
　このため、上記（２）とは別な方法により、平滑化処理（仕上加工（Ｓ４）など）を省
いて各層毎に反射面（傾斜面３１０など）を形成できる。そして、ガス分子の反射精度が
高い反射面を得るための造形が容易である。
（４）上記（１）に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記反射精度向上手段が、前記造形材料の積層により生じた段差（段差２９２など）を平滑化する平滑化処理（仕上加工（Ｓ４）など）によるものであることを特徴とする。
　このため、平滑化処理により、上記（１）と同様な発明の効果を奏することが可能となる。
（５）上記（４）に係る真空ポンプの一実施形態は、
　前記立体造形が積層の後に焼結処理（焼結工程（Ｓ３）など）を行うものであり、
　前記焼結処理の前に前記平滑化処理を実施したことを特徴とする。
　このため、被造形物（回転翼１０２及び固定翼１２３のうちの少なくとも一方）が焼結処理により硬化する前に、平滑化処理のための加工を行うことができる。そして、平滑化処理を、容易に行うことが可能となる。また、３Ｄプリンタ等を用いた立体造形により真空ポンプを製造した場合であっても、一般的な仕上加工等の平滑化処理を行うことで、十分な反射面の寸法精度を得ることができる。
（６）本発明に係る真空ポンプ構成部品は、
　固定翼（回転翼１０２など）と回転翼（固定翼１２３など）とでガスの排気を行う翼排気機構（回転翼１０２や固定翼１２３等により構成されるターボ分子ポンプ機構部など）を備えた真空ポンプ（ターボ分子ポンプ１００など）を構成する真空ポンプ構成部品（回転体１０３など）であって、
　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方を備え、
　造形材料（材料粉末２２８、フィラメント２７６、２８４に含まれる金属など）を積層して立体造形されており、
　立体造形により形成された表面（傾斜面２９６、３０４、３１０など）の少なくとも一部が、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段（各層２９０の積層、仕上加工（Ｓ４）など）を用いて作製されていることを特徴とする。
　このため、段差のない（或いは小さい）反射面（傾斜面２９６、３０４、３１０など）を得ることができる。そして、段差のない（或いは小さい）反射面により、ガス分子の反射精度が高い真空ポンプ構成部品を提供することができる。さらに、３Ｄプリンタ等を用いた立体造形により真空ポンプ構成部品を製造した場合であっても、反射方向の精度の高い反射面を作製することができる。そして、真空ポンプ構成部品の製造に、積層による立体造形を用いた場合であって、真空ポンプの排気特性が低下するのを防止できる。
（７）本発明に係る真空ポンプの製造方法は、
　固定翼（回転翼１０２など）と回転翼（固定翼１２３など）とでガスの排気を行う翼排気機構（回転翼１０２や固定翼１２３等により構成されるターボ分子ポンプ機構部など）を備えた真空ポンプの製造方法であって、
　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方を、立体造形のための造形材料を積層し、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段（各層２９０の積層、仕上加工（Ｓ４）など）を用いて作製することを特徴とする。
　このため、段差のない（或いは小さい）反射面（傾斜面２９６、３０４、３１０など）を得ることができる。そして、段差のない（或いは小さい）反射面により、ガス分子の反射精度が高い真空ポンプ構成部品を提供することができる。さらに、３Ｄプリンタ等を用いた立体造形により真空ポンプの部品を製造した場合であっても、反射方向の精度の高い反射面を作製することができる。そして、部品の製造に、積層による立体造形を用いた場合であって、真空ポンプの排気特性が低下するのを防止できる。
（８）上記（７）に係る真空ポンプの製造方法の一実施態様は、
　前記反射精度向上手段が、前記立体造形の積層方向（各層２９０の積層など）によるものであって、
　前記翼排気機構の径方向（回転体１０３の径方向など）に積層したことを特徴とする。
　このため、平滑化処理（仕上加工（Ｓ４）など）を省いて各層毎に反射面（傾斜面３０４など）を形成でき、ガス分子の反射精度が高い反射面を得るための造形が容易である。
（９）上記（７）に係る真空ポンプの製造方法の一実施態様は、
　前記反射精度向上手段が、前記立体造形の積層方向によるものであって、
　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方の厚み方向に積層したことを特徴とする。
　このため、上記（８）とは別な方法により、平滑化処理（仕上加工（Ｓ４）など）を省いて各層毎に反射面（傾斜面３１０など）を形成できる。そして、ガス分子の反射精度が高い反射面を得るための造形が容易である。
（１０）上記（７）に係る真空ポンプの製造方法の一実施態様は、
　前記反射精度向上手段が、前記造形材料の積層により生じた段差（段差２９２など）を平滑化する平滑化処理（仕上加工（Ｓ４）など）によるものである。
　このため、平滑化処理により、上記（７）と同様な発明の効果を奏することが可能となる。
　なお、本発明は、上述の各実施形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で種々に変形や各実施形態の組合せをすることが可能である。
　例えば、造形の対象である被造形物として回転翼１０２が用いられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、固定翼１２３（図１）を積層により立体造形してもよい。
　また、本発明は、回転翼１０２や固定翼１２３以外の部品に適用することも可能である。回転翼１０２や固定翼１２３以外の部品としては、例えば、ネジ溝ポンプ機構部を構成する部品（ネジ付スペーサ１３１など、図１）を例示できる。
　しかし、ネジ付スペーサ１３１などの部品は、分子流領域の圧力にあるガスの排気を行うための部品ではなく、一般に、回転翼１０２や固定翼１２３ほどの高い反射精度は要求されない。このため、反射面（傾斜面）に、積層に伴う段差が生じていても、大きな問題とはならない。したがって、本発明を適用する部品としては、回転翼１０２や固定翼１２３がより好適である。
　また、各層２９０の厚みを大とすることで、積層の回数を減らすことができる。しかし、各層２９０の厚みを大とすることで、段差（段差２９２など）が大きくなり易い。したがって、各層２９０の厚みを大とする場合は、段差の影響を考慮しながら各層２９０の厚みを決定することが望ましい。
１００　　　：ターボ分子ポンプ（真空ポンプ）
１０１　　　：吸気口
１０２　　　：回転翼
１０３　　　：回転体
１０３ａ　　：回転体本体
１２３　　　：固定翼
１３１ａ　　：ネジ溝
１３３　　　：排気口
２１０、２５０、２７０、２８０：立体造形装置
２２８　　　：材料粉末
２７６、２８４：フィラメント
２９０、３０６：層
２９２　　　：段差
２９６、３０４、３１０：傾斜面（反射面）
２９８　　　：端面

Claims (10)

  1. 　固定翼と回転翼とでガスの排気を行う翼排気機構を備え、
    　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方が、造形材料を積層して立体造形されており、
    　立体造形により形成された表面の少なくとも一部が、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段を用いて作製されていることを特徴とする真空ポンプ。
  2. 　前記反射精度向上手段が、前記立体造形の積層方向によるものであって、
    　前記翼排気機構の径方向に積層したことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
  3. 　前記反射精度向上手段が、前記立体造形の積層方向によるものであって、
    　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方の厚み方向に積層したことを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
  4. 　前記反射精度向上手段が、前記造形材料の積層により生じた段差を平滑化する平滑化処理によるものであることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
  5. 　前記立体造形が積層の後に焼結処理を行うものであり、
    　前記焼結処理の前に前記平滑化処理を実施したことを特徴とする請求項４に記載の真空ポンプ。
  6. 　固定翼と回転翼とでガスの排気を行う翼排気機構を備えた真空ポンプを構成する真空ポンプ構成部品であって、
    　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方を備え、
    　造形材料を積層して立体造形されており、
    　立体造形により形成された表面の少なくとも一部が、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段を用いて作製されていることを特徴とする真空ポンプ構成部品。
  7. 　固定翼と回転翼とでガスの排気を行う翼排気機構を備えた真空ポンプの製造方法であって、
    　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方を、立体造形のための造形材料を積層し、ガス分子の反射精度を向上させる反射精度向上手段を用いて作製することを特徴とする真空ポンプの製造方法。
  8. 　前記反射精度向上手段が、前記立体造形の積層方向によるものであって、
    　前記翼排気機構の径方向に積層したことを特徴とする請求項７に記載の真空ポンプの製造方法。
  9. 　前記反射精度向上手段が、前記立体造形の積層方向によるものであって、
    　前記回転翼及び前記固定翼のうちの少なくとも一方の厚み方向に積層したことを特徴とする請求項７に記載の真空ポンプの製造方法。
  10. 　前記反射精度向上手段が、前記造形材料の積層により生じた段差を平滑化する平滑化処理によるものであることを特徴とする請求項７に記載の真空ポンプの製造方法。
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