(57)【要約】  【課題】  回転陽極の転がり軸受で発生した異物の外囲器内への飛散を防止し、取り付け作業が容易な異物飛散防止機構を備えた回転陽極Ｘ線管を提供する。  【解決手段】  回転陽極14の固定部28の軸受箱28ａの中空部32の内壁面に支持された2個の転がり軸受26のうちの、軸受箱28の開口に近い側の転がり軸受26を覆うように、回転軸24の軸部24ｂの外周面と対向し、かつそれとほぼ平行な内周面を有する円筒部38と、この円筒部38ａの端部に結合されたリング状の平板部38ｂとから成る略Ｌ字形のキャップ38を配設し、キャップ38の平板部38ａの外周縁部を上記転がり軸受26の外輪26ａとともに、軸受箱28ａの内壁面に止め輪40にて固定する。回転軸24の軸部24ｂとキャップ38の円筒部38ｂとの間のすきま44は狭く保持されている。 【選択図】  図３
2006179231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状のターゲットを支持するロータと、ロータを支持する回転軸と、回転軸を回転自在に支持する複数個の転がり軸受と、転がり軸受を軸受箱内に支持する固定部を有する回転陽極を備えた回転陽極X線管において、回転軸の軸部の外周面と対向し、かつそれとほぼ平行な内周面を有する円筒部と、該円筒部のターゲットと反対側の端部に結合されたリング状の平板部とから成るキャップを、固定部の軸受箱の開口側に、ターゲットに最も近い転がり軸受を覆うように配設し、前記キャップの円筒部の内周面と回転軸の軸部の外周面とのすきまが転がり軸受の半径方向すきまより大きくなるようにしたことを特徴とする回転陽極X線管。
【請求項２】
請求項1記載の回転陽極X線管において、前記キャップの少なくとも円筒部を磁化させたことを特徴とする回転陽極X線管。
【請求項３】
請求項1および2記載の回転陽極X線管において、前記キャップの円筒部の内周面側に溝を設けたことを特徴とする回転陽極X線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転陽極X線管の回転陽極の転がり軸受部分の取り付け構造に係わり、特に転がり軸受の潤滑剤や転がり軸受から発生する異物の脱落防止に好適な転がり軸受部分の取り付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転陽極X線管は、電子線を発生する陰極と、陰極からの電子線が衝突してX線を発生するターゲットを有し、ターゲット部分が回転する回転陽極と、陰極と回転陽極を真空気密に内包し、両電極を絶縁支持する外囲器などから構成される。回転陽極のターゲット部分は転がり軸受で回転自在に支持されており、回転陽極X線管の使用時には高速で回転される。外囲器は大部分が耐熱性ガラスなどの絶縁物から成り、回転陽極X線管に印加される高電圧（X線管電圧）を絶縁する。
【０００３】
回転陽極X線管の使用時には、通常回転陽極X線管の陰極と回転陽極との間に約50kVから150kVのX線管電圧が、陰極のフィラメントにフィラメント加熱電圧が、回転陽極を回転させるためのステータにステータ駆動電圧がそれぞれ印加される。これらの電圧の印加により、回転陽極が高速で回転し、陰極のフィラメントから放出された熱電子は集束されて電子線となり、X線管電圧によって加速されて、回転陽極のターゲットに衝突し、X線を放射する。ターゲット上のX線源は焦点と呼ばれるが、この焦点はX線撮影などを行う上では小さい方が良いX線画像が得られるので都合がよいが、X線量を多く必要とする場合には大きいほうが都合がよい。回転陽極X線管では回転陽極が回転することにより、ターゲット上の実効的な焦点面積が大きくなり、大きなX線管負荷（X線管電圧とX線管電流を乗算したもの）を与えることが可能となるため、小さい焦点で大量のX線を放射できるという利点が得られる。このため、回転陽極X線管は医療診断の分野で広く利用されている。
【０００４】
図５に、従来の回転陽極X線管の回転陽極の構造の一例の断面図を示す。図５において、回転陽極100は傘形のターゲット102と、ターゲット102を支持するロータ104と、ロータ104を支持する回転軸106と、回転軸106に取り付けられて、これを回転自在に支持する転がり軸受108と、転がり軸受108の外輪を固定して支持する固定部110などで構成される。
【０００５】
ターゲット102は大径の傘形の円盤で、上面には陰極から電子線が衝突して焦点を形成する傾斜面を有する。ターゲット102の少なくとも傾斜面はX線発生効率の良いタングステンなどの高原子番号で高融点の金属材料から成るため、通常ターゲット102の重量は重くなっている。ロータ104はターゲット102を支持するターゲット支持部104aと、外側に配置されるステータと組み合せてロータとしての役割を果たす円筒状の大径部104bとから構成される。ターゲット支持部104aはモリブデンなどの高強度、高融点の金属材料から成り、大径部104bは銅などの高導電性の金属材料から成る。ロータ104の肩部104cで回転軸106との結合が行われる。この結合にはねじなどが用いられている。ロータ肩部104cはターゲット支持部104aと同様高強度の金属材料から成る。回転軸106はロータ104と結合するフランジ部106aと、転がり軸受108の内輪と結合する軸部106bとから構成される。回転軸106は高強度の金属材料から成る。
【０００６】
転がり軸受108は2個用いられており、それぞれ内輪108aと外輪108bと転動体（ボール）108cとから構成されている。転がり軸受108の内輪108aについては、回転軸106の軸部106bの表面に転動体108cのための転走面（溝）を設けることにより省略される場合もある。この場合には、回転軸106と転がり軸受108が一体の構成部品として取り扱われることが多い。転がり軸受108も回転軸106と同様高強度の金属材料から成る。固定部110は転がり軸受108を支持する軸受箱110aと陽極電位が給電される陽極端110bなどから構成される。軸受箱110aは回転軸106の軸部106bと転がり軸受108を収容する中空部112を有し、その中空部112の内壁112aに転がり軸受108の外輪108bが固定される。2個の転がり軸受108は間隔をとって配列されるため、両者の内輪108a、外輪108bのそれぞれの間にスペーサ114、116が配置される。大径のスペーサ116は固定部110側に、小径のスペーサ114は回転軸106側にそれぞれ取り付けられる。固定部110の陽極端110bは通常軸受箱110aより細い外径に加工され、X線管の回転陽極100の支持に用いられる。固定部110はステンレス鋼や銅などの金属材料から成る。固定部110の陽極端110bの周囲には、外囲器との接続に用いられる金属リングなども取り付けられる。また、固定部110の中空部112の入口側には、転がり軸受108の外側108bおよびスペーサ116を固定部110の中空部112の内壁に固定するための蓋118が取り付けられている。
【０００７】
転がり軸受108には、真空中での回転寿命を長くするため潤滑剤が塗布されている。潤滑剤としては、固体潤滑剤が用いられており、銀や鉛などの軟質金属や二硫化モリブデンなどの化合物が用いられている。これらの潤滑剤は、転がり軸受108の転動体（ボール）108cの表面や内輪108aおよび外輪108bの転走面に塗布される。潤滑剤の塗布された転がり軸受108は回転陽極X線管に実装される前に、ならし回転などが行われ、転がり軸受108への潤滑剤の付着量の適正化が行われる場合もある。
【０００８】
回転陽極X線管の使用時には、大きなX線管負荷が繰り返し印加されるため、回転陽極100のターゲット102には大きな熱入力が繰り返し入力され、ターゲット102は約1000度の高温にまで上昇する。その結果、回転陽極100のターゲット102を回転自在に支持する転がり軸受108は、高真空中において温度が絶えず変動する条件の下で、長時間回転動作することになる。従って、高温時には転がり軸受108の潤滑剤は溶融して流動体になって、転がり軸受108の表面から脱落してしまう場合がある。また、回転陽極X線管を長時間使用した場合には、転がり軸受108から磨耗粉が発生し、これが異物として脱落する場合もある。また、上記の潤滑剤と磨耗粉が混じり合い、一体化して異物となるものもある。
【０００９】
これらの異物は発生当初には転がり軸受108の周辺に付着したりして、固定部110の軸受箱110a内の中空部112に留まっているが、時間経過とともにロータ12の外に出て回転陽極X線管の真空外囲器内に飛散して、ターゲット102の表面や陰極の表面や真空外囲器の内面などに付着し、X線管電圧を印加した時に放電を発生させることがあり、これが大きな問題となっている。
【００１０】
このため、回転陽極X線管の転がり軸受からの異物の飛散を防止するための対応策がこれまでにいくつか行われており、下記特許文献1〜特許文献3などに開示されている。
【特許文献１】特開昭55−139739号公報
【特許文献２】実開昭55−142884号公報
【特許文献３】実開平6−58547号公報
【００１１】
特許文献1には、ターゲットに近い方の転がり軸受（玉軸受）のターゲット側の端部をみぞ形部材によって覆い、更にその内側に玉軸受を覆うようにリング状のカバー板を配置し、このみぞ形部材とカバー板の外縁部を玉軸受の外輪とともに固定部の中空部の内壁に固定した回転陽極が開示されている。みぞ形部材の内周側には回転軸の軸方向と平行で、かつ玉軸受側に折り返された折り返し部が設けられ、この折り返し部と回転軸との間は軸受すきまと同程度の小さな間隙をとって保持され、またカバー板の内周と回転軸との間も同様の間隙に保持されている。このような構造を採用することにより、カバー板で覆われた玉軸受の周辺の空間（第1の空間）と、みぞ形部材とカバー板との間の空間（第2の空間）が形成され、これらの空間は玉軸受から分離した異物を捕集する空間として働く。先ず、第1の空間で玉軸受から分離した異物は捕集されるが、この第1の空間からカバー板と回転軸との間のすきまを通して漏れた異物は第2の空間で捕集されることになるので、第2の空間から更に外囲器内に漏れていく異物は殆んどなくなり、異物の捕集効果が格段に向上する。
【００１２】
特許文献2には、転がり軸受から分離した異物が固定部の外部へ脱落するのを防止するために、ターゲット側の転がり軸受と陽極端側の転がり軸受の両方に遮蔽体を取り付けた回転陽極が開示されている。ターゲット側の転がり軸受には二重の遮蔽体が取り付けられており、外側の遮蔽体は固定部の外周に固定されており、内側の遮蔽体は回転軸に固定されている。異物の脱落防止機構としては、外側の遮蔽体の場合には、遮蔽体の内周と回転軸の外周との間隙を狭くする構成とし、内側の遮蔽体の場合には、これを外側の遮蔽体と近接して配置し、両遮蔽体間の間隙を狭くする構成としている。また、陽極端側の転がり軸受には回転軸に一重の遮蔽体を取り付け、遮蔽体の外周と固定部の中空部の内壁との間隙を狭くする構成としている。このように、遮蔽体を二重にすることにより、転がり軸受からの異物の脱落防止効果を向上させている。
【００１３】
特許文献3には、ターゲット側の転がり軸受（玉軸受）の内輪および外輪の側面に近接する回転軸の部分とふた（固定部に結合されている）の部分に、開口が玉軸受側に向いた回転軸側周回溝およびふた側周回溝を設け、両周回溝縁の間のすきまを玉軸受の半径方向のすきまに近い距離とした回転陽極が開示されている。玉軸受から分離した異物は、玉軸受の玉と転動面の境界から発生するので、回転軸側と固定部側の双方に玉軸受側に向かって周回溝を設けたことにより、異物が周回溝によって受け止められ保持される。また、2つの周回溝の縁部（すきまのある側）は玉軸受の玉の転動面から周回溝より離れて配置されており、かつ両周回溝縁間のすきまが極めて狭いため、回転陽極X線管の使用位置が変わっても異物は周回溝によって受けとめられ、上記すきまを通り抜けて異物が外囲器内へ散乱するのは極めて少ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記従来の技術の回転陽極X線管では、その使用中転がり軸受は高真空中において温度が絶えず変動する条件下で回転動作し、高温時には転がり軸受の潤滑剤が溶融して流動体となる場合もある。このような場合には、潤滑剤が転がり軸受の表面から分離し異物として脱落することがある。また、転がり軸受が長時間使用されると構成材料の磨耗粉が発生し、その磨耗粉も異物として転がり軸受から脱落する。転がり軸受のこれらの異物は大部分は回転陽極の固定部の中空部内の転がり軸受周辺に滞留するが、極く一部分のものが外囲器内に飛散し、高電圧のX線管電圧によって放電を発生し、この放電が大きな問題となっている。
【００１５】
回転陽極の転がり軸受から分離される異物の飛散防止を図った技術としては、上記の特許文献1〜特許文献3などに開示されたものがあり、これらのものに開示された回転陽極X線管では、回転陽極のターゲット側の転がり軸受の周辺に異物の飛散防止のための機構を配設している。特許文献1の技術では、回転陽極の固定部の中空部内壁に、みぞ形部材や多層のカバー板をターゲット側の転がり軸受の外輪とともに固定し、みぞ形部材の内周側には転がり軸受側に向けた折り返し部を設けるなどしているため、ターゲット側の転がり軸受の周辺の構造が複雑になっており、このためみぞ形部材やカバー板などの固定が困難であるという問題がある。
【００１６】
特許文献2に記載された技術では、異物飛散防止のための遮蔽体が回転陽極の回転軸に2個の転がり軸受の内輪とともに取り付けられている。回転軸側は転がり軸受の内輪とともに高速回転されるため、遮蔽体の取り付けにより、使用中にアンバランスが発生したりして、回転寿命の信頼性が問題となる。また、特許文献3に記載された技術では、回転陽極の回転軸の、ターゲット側の転がり軸受の内輪の近傍に、異物を捕集するための溝を設けているため、特許文献2の場合と同様な問題がある。
【００１７】
上記に鑑み、本発明では、回転陽極の転がり軸受で発生した異物の外囲器内への飛散を効果的に防止し、かつ取り付け作業が容易な異物飛散防止機構を備えた回転陽極X線管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】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の回転陽極X線管は、円盤状のターゲットと、ターゲットを支持するロータと、ロータを支持する回転軸と、回転軸を回転自在に支持する複数個の転がり軸受と、転がり軸受を軸受箱内に支持する固定部を有する回転陽極を備えた回転陽極X線管（以下、Ｘ線管と略称する）において、回転軸の軸部の外周面と対向し、かつそれとほぼ平行な内周面を有する円筒部と、該円筒部のターゲットと反対側の端に結合されたリング状の平板部とから成るキャップを、固定部の軸受箱の開口側に、ターゲットに最も近い転がり軸受を覆うように配設し、前記キャップの円筒部の内周面と回転軸の軸部の外周面とのすきまが転がり軸受の半径方向すきまより大きくなるようにしたものである（請求項1）。
【００１９】
また、本発明のＸ線管では、前記キャップの円筒部の長さを、平板部の厚さの2倍以上とし、前記キャップの円筒部の内周面と前記回転軸の軸部の外周面との間のすきまを、前記転がり軸受の半径方向すきまの約2倍またはそれ以上したものである。
【００２０】
また、本発明のＸ線管では、前記キャップの平板部の外周縁部を、前記固定部の軸受箱の内壁面に固定したものである。
【００２１】
また、本発明のＸ線管では、前記固定部の軸受箱の内壁面の、軸受箱の開口端に近い位置に、止め輪を嵌着するための溝（以下、止め輪用溝という）を設け、該止め輪用溝に止め輪を嵌着することにより、前記キャップの平板部の外周縁部を、ターゲットに最も近い転がり軸受の外輪とともに、前記固定部の軸受箱の内壁面に固定するものである。
【００２２】
また、本発明のＸ線管では、前記キャップの少なくとも円筒部を磁化したものである（請求項2）。
【００２３】
また、本発明のＸ線管では、前記キャップの円筒部の内周面に溝を設けたものである（請求項3）。また、前記溝の形状は三角形または長方形である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のＸ線管では、回転陽極の固定部の軸受箱内に支持された転がり軸受のうちのターゲットに最も近い転がり軸受を覆うように、回転軸の軸部の外周面と平行な円筒部とこの円筒部の端部に結合された平板部を有するキャップを配設し、キャップの平板部の外周縁部を固定部の軸受箱の内壁面に固定し、キャップの円筒部の内周面を回転軸の軸部の外周面に転がり軸受の半径方向すきま程度以上に近接させているので、Ｘ線管の使用中に転がり軸受から分離した異物は、大部分のものは転がり軸受の周辺部およびキャップの平板部で捕集され、キャップの円筒部と回転軸の軸部との間の狭いすきまに侵入した極くわずかな一部の異物も、キャップの円筒部が長く延在しているため、このすきまで捕集されることになり、外囲器内に飛散する異物の量は従来品に比べ大幅に低減される。この結果、Ｘ線管内における異物の飛散に起因する放電が抑制される（請求項1）。
【００２５】
また、本発明のＸ線管では、キャップの円筒部の長さを、平板部の厚さの2倍以上とし、キャップの円筒部と回転軸の軸部とのすきまを転がり軸受の半径方向すきまの約2倍またはそれ以上としているので、転がり軸受から分離した異物で、キャップの円筒部と回転軸の軸部との間のすきまに侵入した異物はキャップの円筒部で捕集されるため、外囲器内への異物の飛散は低減され、また回転軸とキャップとの間には回転中に接触が防止される程度のすきまが確保されているため、回転陽極を安全に高速回転させることができる。
【００２６】
また、本発明のＸ線管では、キャップの平板部の外周縁部を固定部の軸受箱の内壁面に固定しているので、回転陽極の回転系には何らの影響を与えることなく、転がり軸受を安全に高速回転させることができ、高い回転信頼性を維持することができる。
【００２７】
また、本発明のＸ線管では、止め輪によって、キャップの平板部の外周縁部を、転がり軸受の外輪とともに、固定部の軸受箱の内壁面に固定しているので、キャップ以外には特別に煩雑な部分を追加することなく、簡単な構造でキャップを固定することができ、転がり軸受から分離した異物の飛散防止効果を向上することができる。
【００２８】
また、本発明のＸ線管では、回転陽極のキャップの少なくとも円筒部を磁化しているので、磁化した円筒部の内周面にて、キャップの円筒部と回転軸の軸部との間に侵入した転がり軸受からの異物を効率よく捕集することができる（請求項2）。
【００２９】
また、本発明のＸ線管では、キャップの円筒部の内周面に、形状が例えば三角形または長方形などである溝を設けているので、転がり軸受から分離した異物の中で、キャップの円筒部と回転軸の軸部との間のすきまに侵入した異物は、円筒部の内周面の溝に効率よく捕集され、保持されることになるので、上記異物のＸ線管の外囲器内への飛散は大幅に低減される（請求項3）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
先ず、図1〜図3を用いて、本発明に係る回転陽極X線管の第1の実施形態の構造について説明する。図1は本発明に係る回転陽極X線管の第1の実施形態の全体構造の概略を示す断面図、図2は本実施形態の回転陽極の主要部分の断面図、図3は本実施形態の要部の詳細を表す拡大断面図である。図1および図2により本実施形態の回転陽極X線管の全体構造を、図2および図3により本実施形態の要部となる回転陽極の構造について説明する。
【００３１】
図1において、本実施形態の回転陽極X線管（以下、X線管と略称する）10は、陰極12と、陰極12と対向して配置された回転陽極14と、陰極12と回転陽極14を真空気密に内包する外囲器16とから構成される。陰極12は電子線を発生する部分であり、熱電子を放出するフィラメントと、熱電子を電子線に集束する集束電極12aと、集束電極12aを支持する支持体12bと、支持体12bを絶縁支持するステム12cなどから成る。フィラメントは集束電極12a内に収容されている。
【００３２】
図1および図2において、回転陽極14は、陰極12からの電子線が衝突してX線を発生する円盤状のターゲット20と、ターゲット20を支持するロータ22と、ロータ22を支持する回転軸24と、回転軸24を回転自在に支持する複数個（図示の例では2個）の転がり軸受26と、転がり軸受26の外輪26aを固定する固定部28などから構成される。ターゲット20は円盤の上面に陰極12からの電子線が衝突する傾斜面20aを有し、少なくともこの傾斜面20aはタングステンやタングステン合金などの高融点で、高原子番号の金属材料から成る。ターゲット20はその円盤の中心部でロータ22と結合される。ロータ22はターゲット20を支持する細軸のターゲット支持部22aと、底の付いた大径の円筒部22bとから成り、ターゲット支持部22aは円筒部22bの底の部分（以下、肩部という）22cに結合されている。ターゲット支持部22aはモリブデンなどの高融点金属材料から成り、円筒部22bの大径円筒の部分は銅などの高導電性の金属材料から成り、肩部22cはターゲット支持部22aと同じ材料または他の高強度金属材料から成る。ロータ22の円筒部22bにはX線管10の外部に配置されるステータによって回転駆動力が付与され、ロータ22は回転陽極14の中心軸（回転軸）34の周りを回転する。ロータ22と回転軸24は、ロータ22aの肩部22cでねじなどによって結合される。
【００３３】
回転軸24はロータ22と結合される円盤状のフランジ部24aと、転がり軸受26と結合される円柱状の軸部24ｂを有し、高強度の鋼材から成る。転がり軸受26は玉軸受で、外輪26aとボール（転動体）26bと内輪26cを有し、高強度の鋼材から成る。転がり軸受26の内輪26cは回転軸24の軸部24bの外周に結合されることにより、回転軸24を回転自在に支持することになるが、本実施形態では、回転軸24の軸部24bの外周面に転がり軸受26のボール26bを転走させるための溝（転走用溝）を設けることにより転がり軸受26の内輪26cを省略している。この回転軸24の軸部24bの転走用溝は機能的に転がり軸受26の内輪26cの転走面と同じものであるので、以下の説明では回転軸24の軸部24bの転走用溝を転がり軸受26の内輪26cとして説明することにする。本実施形態では、2個の転がり軸受26が間隔をとって配設されているので、両者を区別するときは、ターゲット20に近い側の転がり軸受26をターゲット側転がり軸受26、ターゲット20から遠い側の転がり軸受26を陽極端側転がり軸受26と呼ぶことにする。2個の転がり軸受26の外輪26aはスペーサ36で適当な間隔をとって固定部28に固定される。転がり軸受26の内輪26cが回転軸24の軸部24bに取り付けられる場合には、2個の内輪26cの間にもスペーサが配設される。
【００３４】
転がり軸受26の外輪26aおよび内輪26cの転動面、並びにボール26bの表面には潤滑剤30が塗布、または付着されている。潤滑剤としては、銀や鉛などの軟質金属や二硫化モリブデンなどの潤滑性化合物が用いられる。
【００３５】
固定部28は大略円筒形をした軸受箱28aと棒状の陽極端28ｂを有し、銅やステンレス鋼などの金属材料から成る。固定部28の軸受箱28aは一方が開口された深い穴32を有し、その穴32に回転軸24の軸部24bや転がり軸受26が収容されている。2個の転がり軸受26の外輪26aがスペーサ36で間隔をとって固定部28の軸受箱28aの内壁33に固定されている。固定部28の陽極端28bは外囲器16に接続される部分であり、またX線管10への陽極電位はこの陽極端28bに給電される。
【００３６】
図1において、外囲器16は回転陽極14のターゲット20と陰極12の頭部などを収容する大径部16aと、陰極12のステム12cの部分を収容する陰極絶縁部16bと、回転陽極14のロータ22の部分を収容する陽極絶縁部16cを有する。本実施形態では、外囲器16の大径部16aと陰極絶縁部16bと陽極絶縁部16cは一体化され、耐熱性ガラスやセラミックなどの絶縁材料で構成されている。陰極絶縁部16bは陰極12のステム12cと結合することにより陰極12を絶縁支持し、陽極絶縁部16cは回転陽極14の固定部28の陽極端28bと結合することにより回転陽極14を絶縁支持する。ターゲット20の傾斜面20aに形成される焦点21で発生したX線は外囲器16の大型部16aを通して外部に放射される。本実施形態では、大径部16aが絶縁材料で構成される場合を示したが、銅やステンレス鋼などの金属材料で構成される場合もあり、そのような場合には大型部16aのターゲット20の焦点21に近接した部分に、ベリリウム板などから成るX線放射窓が取り付けられる。
【００３７】
次に、図2および図3を用いて、本実施形態の要部となる回転陽極の細部構造について説明する。図2において、本実施形態の回転陽極10では、ターゲット側転がり軸受26を固定する固定部28の軸受箱28ａの穴32の開口に、ターゲット側転がり軸受26全体を覆うようにキャップ38を取り付けている。このキャップ38の断面は大略L字形をしており、その肉厚は約0.5mmから約2ｍｍ程度であり、場合によってはそれより薄くても、あるいは厚くてもよい。材料としては、主に鋼材などの金属材料が用いられるが、セラミックなどの耐熱性の絶縁材料でもよい。
【００３８】
図3は、ターゲット側転がり軸受26の周辺を拡大して示したものである。キャップ38は平板部38ａと円筒部38ｂとから成り、平板部38ａの内周部に円筒部38ｂのターゲット20と反対側の端が結合されている。キャップ38は薄板のプレス加工または切削加工などによって作られる。キャップ38の平板部38ａの外周縁部は、ターゲット側転がり軸受26の外輪26ａとともに固定部28の軸受箱28ａの内壁33に固定される。本実施形態では、キャップ38の平板部38ａの固定に止め輪（例えば、市販のＣ型止め輪など）40が用いられている。止め輪40の固定保持には固定部28の穴32の内壁33に設けた適当な深さの周回する溝（以下、止め輪用溝という）42が用いられるが、この構造は、従来の回転陽極において、転がり軸受26の外輪26ａを固定するために用いられていた構造とほぼ同じものである。キャップ38の円筒部38ｂは平板部38の内周からターゲット20の側へ回転軸24の軸部24ｂに対向し、その表面に沿って平行に延在している。
【００３９】
キャップ38の円筒部38ｂの内周面と回転軸24の軸部24ｂの外周面との間のすきま44は、転がり軸受26からの異物の飛散防止の面からは、できるだけ狭い方がよい。転がり軸受26を使用する回転陽極14では、転がり軸受26自体の半径方向のすきまを考慮して、転がり軸受26の半径方向すきま以上にする必要がある。更に、ターゲット20の重量の大きな回転陽極14では、転がり軸受28の半径方向すきまのほかに回転陽極14自身の荷重による変形量や例えばＣＴスキャナ装置への搭載により生じる遠心力荷重による変形量などの因子が影響するので、これらを考慮してすきま44の寸法値を決定する必要がある。例えば、Ｘ線管に通常使用されている外輪26ａの外径が26mmの場合、転がり軸受26の半径方向のすきまと回転陽極14自身の荷重や遠心力荷重による変形量を合わせると転がり軸受26の半径方向すきまの約2倍程度（約0.05mm）となるので、キャップ38円筒部38と回転軸24の軸部24bとのすきま44はそれより大きく0.05〜0.5mm程度とするのがよい。キャップ38の円筒部38bの長さは、長い程転がり軸受26からの異物の飛散防止効果は大きく、平板部38aの厚さの少なくとも2倍以上、約5〜10倍程度が適当である。
【００４０】
キャップ38の円筒部38bについては、転がり軸受26の内輪26cの端部に接触しないように注意する必要がある。本実施形態のように、転がり軸受26の内輪が省略されている場合には、キャップ38の円筒部38bを転がり軸受26のボール26bの側に延在させてもよい。また、キャップ38の円筒部38bの内周面のターゲット20側の形状に関しては、回転軸24の軸部24bの外周の形状が直線でなく、曲線などになっている場合には、軸部24bの形状に合わせて曲線などで加工し、キャップ38の円筒部38bと回転軸24の軸部24bとのすきま44の寸法を確保すればよい。また、キャップ38の平板部38aについて、図示では平板状のもので示したが、これに限定されず、リング状のものであって、平坦な外周縁部を有すればよく、半径方向で肉厚が変化してもまた形状が一部に曲面を含んでもよい。
【００４１】
本実施形態の如く、ターゲット20側の転がり軸受26を覆うように、L字形のキャップ38を配設し、キャップ38の円筒部38と回転軸24の軸部24bの間のすきま44を狭く保持することにより、転がり軸受26で発生した異物がX線管10の外囲器16の内部に飛散するのを防止することができる。上記のすきま44の寸法をD、キャップ38の円筒部38ｂの長さをＴとした場合、異物の大きさがすきま44の寸法Ｄより大きい場合には、その異物はすきま44に侵入することなく、固定部28の穴32の中に留まることになり、異物の大きさがすきま44の寸法Ｄより小さい場合には、その異物はすきま44に侵入することは可能であるが、すきま44に侵入した異物はすきま44の中でキャップ38の円筒部38ｂの内周面と回転軸24の軸部24ｂの外周面との間で衝突、反射を繰り返すことになる。その結果、侵入した異物は、大部分がキャップ38の円筒部38ｂの円周面や回転軸24の軸部24ｂの外周面に付着したり、固定部28の軸受箱28a内に戻ったりして、極く一部のもののみ外囲器16内に飛散していくことになるため、異物の外囲器16内への飛散は従来品に比べ格段に低減される。このような異物の外囲器16内への飛散の防止効果は、キャップ38の円筒部38ｂの長さ寸法Ｔとすきま44の寸法Ｄとの比率Ｔ／Ｄが大きい程大きな効果が得られる。
【００４２】
また、本実施形態の回転陽極14では、キャップ38の平板部38ａの外周縁部をターゲット側転がり軸受26の外輪26と止め輪40にて挟んで、止め輪40を止め輪用溝42に嵌着することにより固定部28の軸受箱28aの内壁に固定しているので、キャップ38の構造も簡単なものであり、止め輪40によるキャップ38の固定構造も簡単なものとなっている。また、この回転陽極14では、静止系である固定部28側にキャップ38を付加するのみで、回転系である回転軸24側には何も付加していないので、従来品と同様回転陽極の高速回転時の振動や寿命などの信頼性に影響することもない。上記の如く、回転陽極に簡単な構造を付加することで、高速回転時の信頼性を損なうことなく、Ｘ線管の外囲器内における異物の飛散に起因する放電を抑制することが可能となった。
【００４３】
次に、本発明に係る回転陽極Ｘ線管の第2の実施形態について説明する。本実施形態のＸ線管では、回転陽極のキャップの仕様が異なる以外は第1の実施形態と同じであるので、以下、図2および図3を参照しながら説明する。本実施形態では、キャップ38の構造や寸法などは第1の実施形態と同じとし、その材料を磁性体とし、磁化したものである。材料としては磁性体の鋼材を使用するキャップ38は平板部38ａと円筒部38ｂから構成されるので、少なくとも円筒部38ｂが磁性体で構成され、磁化されていればよい。キャップ38の磁化は通常回転陽極に組み込む前に予め磁化装置などを用いて実施する。
【００４４】
転がり軸受26や回転軸24などは通常磁性体の鋼材から成るため、転がり軸受26から分離する異物のうち転がり軸受26の磨耗粉やこの磨耗粉と潤滑剤との混合物などは磁性を持っている。このため、転がり軸受28から分離した磁性を有する異物はキャップ38の円筒部38bと回転軸24の軸部24ｂとの間のすきま44に侵入した際に円筒部38ｂの内周面に磁気的に付着することで、捕集され、転がり軸受26からの異物の外囲器内への飛散防止効果は第1の実施形態よりも更に向上する。
【００４５】
次に、本発明に係る回転陽極Ｘ線管の第3の実施形態について説明する。本実施形態のＸ線管においても、回転陽極のキャップの仕様が異なる以外は第1の実施形態と同じである。図4に本実施形態に用いられるキャップの断面図を示す。図4において、本実施形態に用いられるキャップ50も、ドーナツ状の平板部50ａと筒状の円筒部50ｂとから構成される。平板部50の構造とキャップ50の材料は第1の実施形態と同じである。円筒部50ｂは通常平板部50ａより肉厚に作られている。円筒部50の内周側に長方形の溝52が複数個（図示の例では6個）設けられている。この溝52は通常幅寸法より深さ寸法が大きくなるように加工されている。溝の加工は図示の場合周回方式で行われているが、螺旋方式で行われる場合もある。
【００４６】
本実施形態では、キャップ50の円筒部50ｂの内周面に複数個の溝52を設けているので、転がり軸受26から分離した異物がキャップ50の円筒部50ｂと回転軸24の軸部２４ｂとの間のすきま44に侵入した場合に、殆んどの異物がこの溝52に捕集されることになり、上記すきま44を通って外囲器16内に飛散される異物の量は格段に低減される。溝52による異物の捕集効果は、溝52の数が多いほど、また溝52の深さが深いほど向上する。
【００４７】
上記の本実施形態の説明では、溝52の形状を長方形としたが、これに限定されず、三角形やその他の形状のものであってもよい。また、溝52の深さ寸法についても、幅寸法より小さくても、溝52の存在により異物の捕集効果は向上するので、特に限定されるものではない。また、溝52の個数は1個以上あれば異物の捕集効果は向上するので、この個数についても特に限定されるものではない。また、溝52の加工については、周回方式より螺旋方式の方が若干有利と見られるが、異物の捕集効果は周回方式の方が有利と見られる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る回転陽極Ｘ線管の第1の実施形態の全体構造の概略を示す断面図。
【図２】本実施形態の回転陽極の主要部分の断面図。
【図３】本実施形態の要部の詳細を表す拡大断面図。
【図４】本発明に係る回転陽極Ｘ線管の第3の実施形態に用いられるキャップの断面図。
【図５】従来の回転陽極Ｘ線管の回転陽極の一例の断面図。
【符号の説明】
【００４９】
10・・・回転陽極Ｘ線管（Ｘ線管）
12・・・陰極
12ｃ・・・ステム
14・・・回転陽極
16・・・外囲器
20・・・ターゲット
22・・・ロータ
24・・・回転軸
24ａ・・・フランジ部
24ｂ・・・軸部
26・・・転がり軸受
26ａ・・・外輪
26ｂ・・・ボール
26ｃ・・・内輪
28・・・固定部
28ａ・・・軸受箱
28ｂ・・・陽極端
30・・・潤滑剤
32・・・穴
33・・・内壁
34・・・中心軸（回転軸）
38、50・・・キャップ
38ａ、50ａ・・・平板部
38ｂ、50ｂ・・・円筒部
40・・・止め輪
42・・・溝（止め輪用溝）
44・・・すきま
52・・・溝
【図１】
2006179231.tif 000003
【図２】
2006179231.tif 000004
【図３】
2006179231.tif 000005
【図４】
2006179231.tif 000006
【図５】
2006179231.tif 000007