(57)【要約】【課題】  費用効率が高くて、複数の方向へのシステムの固有周波数を制御可能であって、高い性能を持って、信用できて設計の点で複雑でないレーザーイメージングシステムのための振動隔離システムの必要性が存在する。【解決手段】  実質的に長方形の静止フレーム；イメージ媒体を支える湾曲したプラテンと、支えられたイメージ媒体を露光して、イメージが露光されたイメージ媒体を作る露光組立品とを含んでいて、実質的に長方形の設置面積をもち、上記静止フレーム内に収まる大きさのイメージング組立品；および上記イメージング組立品を上記フレームからつるして、実質的に上記イメージング部品を外部振動源から隔離するケーブルおよびバネの組立品を備える隔離システムにより解決できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に長方形の静止フレーム；
イメージ媒体を支える湾曲したプラテンと、支えられたイメージ媒体を露光して、イメージが露光されたイメージ媒体を作る露光組立品とを含んでいて、実質的に長方形の設置面積をもち、上記静止フレーム内に収まる大きさのイメージング組立品；および
上記イメージング組立品を上記フレームからつるして、実質的に上記イメージング部品を外部振動源から隔離するケーブルおよびバネの組立品
を備える隔離システム。
【請求項２】
上記ケーブルおよびバネの組立品が、上記イメージング組立品の４つの角から上記静止フレームの４つの角までの第１、第２、第３、および第４のケーブルを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記静止フレームと上記イメージング組立品との間に位置されて、外部振動源からの振動を減衰させる複数の弾性的なフォーム減衰器を含む請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、内部ドラム型スキャナ組立品と、さらにイメージング工程の間、内部ドラム型スキャナ組立品を外部振動源から隔離するための隔離システムとを含むレーザーイメージングシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザーイメージングシステムは、磁気共鳴（ＭＲ）、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）、または他のタイプの医療イメージスキャナにより生成されるデジタルイメージデータからの写真イメージを作り出すために一般的に使用される。このタイプのシステムは、典型的には、感光フィルム上へイメージを露光する連続トーン（ｔｏｎｅ）レーザー・イメージャーと、フィルムを現像するフィルム処理機と、レーザー・イメージャーとフィルム処理機の動作を調整する制御サブシステムとを含む。
【０００３】
デジタルイメージデータは、走査されたイメージを表わすデジタルイメージ値のシーケンスである。制御サブシステム内のイメージ処理電子機器は、イメージデータ値を処理して、デジタルレーザー駆動値（すなわち露光値）のシーケンスを生成して、このシーケンスはレーザースキャナに入力される。レーザースキャナは、フィルム上へイメージを露光するラスターパターンで感光性フィルムを横断して走査するためのデジタルレーザー駆動値に応答する。
【０００４】
医療イメージング分野で使用される連続トーンイメージは、とても厳しいイメージ品質を要求される。透明フィルム上へのレーザー・イメージャー印刷は、ラスター形式でイメージを露光して、ライン間の距離は１μｍ未満の精度で制御されなければならない。加えて、上記イメージは、見る人がどのようなアーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）にも気づかないように均一に露光されなければならない。医療イメージングの場合には、見る人はプロフェッショナル・イメージ・アナリスト（例えば診療放射線医）である。
【０００５】
フィルム露光システムは、感光性フィルム上のイメージ露光を提供するために使用される。既知のフィルム露出システムは線形平行移動システムとレーザーまたは光学走査システムとを含む。上記レーザー走査システムは、フィルム上へのイメージの露光のための固有の光学構成（すなわちレンズと鏡）を備えたレーザースキャナを含む。上記線形平行移動システムは、走査する方向とは垂直の方向へレーザー走査システムを移動して、全てのイメージが１枚の感光性フィルム上に走査されるようにする。
【０００６】
内部ドラムタイプレーザースキャナ組立品では、一枚のフィルムはフィルムプラテンの上に位置して、フィルムプラテンは、部分的にシリンダ状の形状または部分的にドラムの形状をもつ。感光性フィルムはフィルムプラテンに面して位置する。レーザー走査システムまたは光学走査システムは、感光性フィルムの表面を横断して走査線を走査するために、感光性フィルムの湾曲の中心に位置する。線形平行移動システムは、レーザー走査システムまたは光学走査システムを、フィルムの湾曲の中心で定義される縦軸に沿った縦方向へ移動して、全イメージをフィルム上へ露光する。
【０００７】
上記フィルムは、しばしば複数の搬送ローラーを一体化したフィルム輸送システムを利用して、フィルムプラテン上に搬送されてもよい。一度１枚の感光性フィルムがフィルムプラテン上に搬送されると、イメージを正確に感光性フィルム上へ露光させるように、フィルムはフィルムプラテンの湾曲した表面上にしっかりと固定されなければならず、走査する位置に中心を合わせて正確に位置を合わされねばならない。さらにフィルムのどんな傾きもあってはならない。しばしば、フィルムプラテンの内側表面上に１枚のフィルムを、正確に位置を合わされて中心を合わせるそのような方法とメカニズムは、複数の複雑な機械的、および電気的構成部品と制御システムを必要とする。
【０００８】
１９９９年９月２１日に発行された、特許文献１、発明者マッティラ他は、内部ドラムスキャナ組立品内の湾曲したフィルムプラテン上の走査位置に、フィルムを位置決めする組立品を開示している。上記フィルムプラテンは、第１の湾曲した端、第２の湾曲した端、フィルム搬送の端、およびフィルム止めの端により定義される。上記組立品は、第１のスライダー止め組立品と、第１のスライダー止め組立品から、感光性フィルムの先端の幅より短い距離離れた第２のスライダー止め組立品とを備える。搬送メカニズムは、湾曲したフィルムプラテンに沿って、先端を備えた１枚の感光性フィルムを搬送するようにフィルム搬送の端の近くに位置する。フィルムの先端はフィルム搬送の端近くの位置からフィルム止めの端の方向へ搬送される。
【０００９】
感光性フィルムが走査する位置にあるとき、感光性フィルムの先端は、第１のスライダー組立品と第２のスライダー組立品とに接触している。上記感光性フィルムは、第１のスライダー組立品と第２のスライダー組立品と搬送メカニズムとの間で、正確に位置を合わされて、湾曲したフィルムプラテン上に張られているので傾きは一切ない。
【００１０】
レーザー走査システムと線形平行移動システムは、イメージング工程の間、走査されたフィルムのイメージ劣化を最小にするため、外部の振動源から保護されていなければならない。走査線の位置の変化は、アーティファクトを避けるためとてもしっかりと制御されていなければならない。振動源は、イメージング組立品内のシステムの固有周波数を励起することにより、これらと同じアーティファクトを効果的に生成しうる。衝撃などのもっと突然で短期間の振動源は、走査されたフィルムの与えられた位置でより多くの見えるアーティファクトを発生しうる。それ故、効果的にイメージング組立品の動作を管理するために、振動源は制御されなければならない。内部ドラム走査装置の隔離を達成するために従来の設計は、種々のゴムのような材料からできた市販の振動と衝撃のマウントを使用する。これらの構成部品は、十分低い固有周波数をもたず、固有の方向に対して面内の動きの固有周波数の著しく異なる値をも示す。より低い固有周波数を達成するための空気システムは、典型的には費用がひどく高くて、時には空気の漏れがシステムを動かなくするので、ある状況では時には望ましくない。
【特許文献１】米国特許第５，９５６，０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
それ故、費用効率が高くて、複数の方向へのシステムの固有周波数を制御可能であって、高い性能を持って、信用できて設計の点で複雑でないレーザーイメージングシステムのための振動隔離システムの必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による隔離システムは、実質的に長方形の静止フレーム、およびイメージ媒体を支える湾曲したプラテンと、支えられたイメージ媒体を露光して、イメージが露光されたイメージ媒体を作る露光組立品とを含んでいて、実質的に長方形の設置面積をもち、上記静止フレーム内に収まる大きさのイメージング組立品、および上記イメージング組立品を上記フレームからつるして、実質的に上記イメージング部品を外部振動源から隔離するケーブルおよびバネの組立品を備えるものである。
【００１３】
上記システムは、上記ケーブルおよびバネの組立品が、上記イメージング組立品の４つの角から上記静止フレームの４つの角までの第１、第２、第３、および第４のケーブルを含むものである。
【００１４】
上記システムは、上記静止フレームと上記イメージング組立品との間に位置されて、外部振動源からの振動を減衰させる複数の弾性的なフォーム減衰器を含むものである。
【発明の効果】
【００１５】
１．複数方向の固有周波数を制御可能である。ケーブルの長さとバネの圧力値が、固有の方向への完全に独立した値を用いて、１つの平面内の動きの固有周波数を注意して制御するよう選択可能である。
【００１６】
２．低費用／高性能。ケーブルやバネなどの比較的安価な装備で複雑な空気隔離システムに典型的な固有周波数を得られる。
【００１７】
３．システムの減衰パラメータを調整可能である。減衰させるフォームの寸法と材料とは、３本の平行移動の軸における減衰特性を制御するために使用可能である。
【００１８】
４．システムの位置のより良い制御。典型的な市販のマウントは、マウントをより不安定にさせる低い固有周波数のために大きな荷重を必要とする。上記システムが、信頼性のあるフィルム移動のために、他のサブシステムと位置合わせがされなければならないため、やわらかく、低硬度の材料上に位置する物に対して、プラテンの位置決めを制御することが重要になる。硬いケーブルはより良くシステムの位置を定義して、他のサブシステムとのさらに正確な位置合わせを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付の図を参照して発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１と図２を参照すると、本発明を含むレーザーイメージングシステムが示されている。図に示されているように、レーザーイメージングシステム１０は、光熱フィルム上へ医療イメージを作り出すレーザー・イメージャーなどのレーザー・イメージャーのサブシステムである。そのようなレーザー・イメージャーでは、デジタル医療イメージが、湾曲したプラテン上に搬送される熱現像可能な光熱フィルム上に複製される。
【００２１】
露光の後で、露光されたフィルムは、露光されたフィルムを熱で現像する回転する加熱されたドラムと接触させられる。次に上記フィルムは冷やされて診断用途のためにユーザへ出力される。
【００２２】
レーザーイメージングシステム１０は長方形のフレーム１２と、凹面を含む内部ドラムレーザースキャナ組立品と、湾曲したプラテン１４と、平行移動組立品１６と、光学組立品１８とを含む。光学組立品１８は、プラテン１４の上に取り付けられた平行移動組立品１６により取り付けられる。プラテン１４と組立品１６および１８とは、ケーブル２２でフレーム１２から支えられている。動作時には、未露光フィルムが、プラテン１４上へ搬送されて、一度プラテン１４上に適切に配置されると、光学組立品１８が平行移動組立品１６によりフィルムの長さに沿って平行移動されるにつれ、連続した線で、フィルムを走査する光学組立品１８により作り出される回転するレーザー光線により、上記フィルムがラスターパターンで露光される。平行移動組立品１６は矢印２０の方向へ移動される。
【００２３】
図２は、図５および図６で詳細に示されるフレーム１２へのケーブル２２の接続を示す。
【００２４】
図３は、組立品１６および１８を除いたフレーム１２とプラテン１４の等角図であって、本発明の隔離システムをさらにはっきりと示す。図に示されているように、フレーム１２は、開いた長方形の箱のような構成の形状をしていて、上面の構成部材２４、２６、２８、３０、側面の構成部材３２、３４、３６、３８、および底面の構成部材４０、４２、（および示されていない他の部材）を含む。プラテン１４はケーブル２２によりフレーム１２からつるされている。（図４を参照）。
【００２５】
図５でよりはっきりと示されているように、各ケーブル２２は、ケーブル２２の底端５４の上の支持体５２のまわりを巻いている圧力バネ５０により、プラテン１４に接続されている。プラテンつめ５６と、グロメット５８と、ケーブルボタン６０とが接続システムを完成させる。プラテン１４が支えられたとき、バネの圧縮性と、プラテンの重さと、個々のケーブル２２により支えられた他の組立品とに応じて、バネ５０はつめ５６とボタン６０の間で圧縮される。
【００２６】
図６に示されているように、ケーブル２２の上端６２は、ケーブル２２の端で保護されたボタン６４により、フレーム構成部品、例えば構成部品２８から支えられている。ボタン６４は構成部品２８の鍵穴６６を通り抜けている。
【００２７】
本発明による隔離システムの目的は、イメージング工程の間、外部振動源からイメージング組立品を保護することである。走査線の位置の変化は、アーティファクトを避けるためとてもしっかりと制御されていなければならない。振動源は、イメージング組立品内のシステムの固有周波数を刺激することにより、これらと同じアーティファクトを効果的に生成しうる。衝撃などのもっと突然で短期間の振動源は、フィルムの与えられた位置でより多く見えるアーティファクトを発生しうる。それ故、効果的にイメージング組立品の動作を管理するために、振動源は制御されなければならない。衝撃と振動を制御するには３つの選択肢があって、元振動の大きさを抑えることか、振動源かイメージング装置のどちらか応答が測定される方を隔離することか、応答の大きさを抑えることである。応答周波数の違いを隔離と組み合わせる本発明により、数々の方法がこれらの目的を達するのに使用可能である。隔離することは、振動源と上記の振動に影響される機器の間にシステムを構築して当該システムを保護することを含むが、システムまたは種々の部品の固有周波数を調整することにより、応答の大きさは変えられる。特にこの最後の方法はプラテン１４の設計に使用されて、材料と寸法の制約が与えられたとき、プラテンの構造を強化して、固有周波数を可能な限り高くする。
【００２８】
上に説明したように、本発明による隔離システム設計は、つり下げケーブル２２とバネ５０を備えていて、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸方向で上記の組立品を隔離している。目標は、隔離システムが有効に隔離システムの固有周波数レベルを超える周波数から保護されるように、隔離システムの固有周波数を可能な限り下げることである。上記システムの固有周波数までの周波数は効果的にシステムの中まで直接伝わるので、上記システムの固有周波数を下げれば下げる程よい。なぜなら入手可能な低い周波数源は少ないからである。例えば固有周波数を１Ｈｚのレベルまで下げること（典型的な空気サスペンションタイプのシステム）は、そのシステムが約３Ｈｚを超える周波数から隔離されていることを意味する。なぜなら３Ｈｚ以下の信号が生成される信号源はほとんどないので、成功する可能性は高い。他方、システムの固有周波数が１０Ｈｚに設計されると、約３０Ｈｚ以下の振動源が問題を起こしうる。それ故上記システムはもっと広い範囲の振動源の影響を受けやすい。
【００２９】
図７の絶対伝達特性曲線から、入力の大きな減衰は、約３ωnの係数まで発生しない。ここでωnは隔離システムの固有周波数である。上記地点では、応答の大きさは入力の約１／１０のレベルである。もちろん、使用するシステムの感度によるが、更なる減衰レベルが要求されるかもしれない。入力の大きさにもよるが、上記システムの感度に基づいて、おそらく１／１００のレベルの減衰が要求されるかもしれない。この場合、固有周波数と減衰特性は、衝撃や振動の大きさを補うよう調整されなければならない。わずかな大きさの振動さえアーティファクトを与えうるイメージング組立品の場合には、イメージテストは、上記システムが十分に保護されることを確実にするように実行されなければならない。１つの代わりの方法は、各周波数のイメージング組立品の振動や衝撃の大きさの閾値の特性を十分に示して、既知の入力の周波数と大きさに対してその閾値を評価するべきである。この情報が与えられると、隔離のレベルは計算可能である。定量化されなければならない多くの入力レベルがあるとき、これは少し理想的である。それ故目標は、可能な限り低い固有周波数をもった隔離システムを設計することと、テストを通して性能を検証することである。イメージング工程の間の将来ありうる外部の衝撃や振動の源は以下のものを含む。（建物の中、移動可能なトラックの中のいずれかでの）構造に依存した信号、空調機から、ファンから、エレベーターから、患者のドアの開閉から、水圧リフトから、および一般的なワークフローの通行量のレベルからの信号、またはイメージャーに影響を与えるオペレータからの信号。内部振動源は、ファン、電子的ノイズ、およびピックアップ組立品とプロセッサとソーターのような、イメージング中に動作する装置からの機械的振動源を含む。輸送も衝撃と振動の大きな源であるが、本機器がイメージング中の源ではないため（例えば封鎖を通して）別に扱われる。
【００３０】
平面内の隔離には、ケーブルつり下げシステムは、固有周波数が以下の式で定義される振り子として作用する。
【数１】
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ここでｇは重力加速度であって、ｌは振り子の長さで、ここではケーブルの長さである。効果的な回転軸の長さは、この設計では約２２５ｍｍであるので、
【数２】
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すなわち、
【数３】
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【００３１】
イメージング組立品の重心をバランスさせるために異なるケーブルの長さが使用されるので、控え目な値ωnを決定するのに、最も短い効果的な軸の長さが計算に使用される。プラテンからの搬送ローラーが垂直輸送システムへ導くローラーに対して四角形になるようにシステムが位置しなければならないので、イメージング組立品のバランスは重要である。それ故、異なるケーブルの長さが選ばれて、これはフィルムがプラテンを出るときのため、平行移動システムの前の台車とともに達成されるためである。
【００３２】
垂直方向には、バネ５０はシステムを隔離するのに使用される。質量‐バネシステムでは、支配方程式は、
【数４】
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である。ここに、ｋはバネの弾性で、ｍはバネが支える質量である。バネの力の方程式、ｋ＝Ｆ／Δｘを、一般的な質量加速度方程式、Ｆ＝ｍａと組み合わせると、システムの固有周波数との関係式は、バネ変位の関数として以下のように導出される。
【数５】
2004263872.tif 000007
【００３３】
このように上記システムの固有周波数は、本来バネの変位の大きさに依存する。本発明に使用される複数のバネ５０の変位は、イメージング組立品内の等しくない重量配分のためにわずかに異なる。ステッパーモータおよび全ての輸送装置の位置のため左側の方がかなり重いので、右側のバネよりも左側のバネのほうがより縮む。プラテンを水平に保つために、実際は、左側のケーブルのほうが右側のケーブルよりも短い。
【００３４】
１つの例として、イメージング組立品の重量が３７．１９５２ｋｇ（８２ｌｂｓ）と仮定すると、約２．６０７６２５ｋｇ（５．７５ｌｂｓ）の違いが左側と右側にある。この用途に使用される市販のバネは、ステンレス鋼材料（Ｐ／Ｎ７ｅ８４９１）の場合には５７．１７ｍｍ（２．２５インチ）の長さとバネ係数約０．４３３ｋｇ／ｍ（２４．２４ｌｂｓ．／ｉｎ．）をもつ。４つのバネのほぼ計画通りの変位は：
【数６】
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である。ここに、４はイメージング組立品の重量を支えるバネの全体の数である。２．６０７６２５ｋｇ（５．７５ｌｂｓ）の横と横の違いのバランスをとるために、以下のケーブルの長さの違いが使用される。
【数７】
2004263872.tif 000009
【００３５】
それ故左側のケーブルは計画より３ｍｍ短くて、右側のケーブルは計画より３ｍｍ長い。したがって実際のバネの変位は：
【数８】
2004263872.tif 000010
で計算される。
【００３６】
ここで留意すべきは、これらのバネの変位の計算に潜在的に含まれているのは、機械の中に設置されたとき、イメージング組立品が水平を保つという事実である。しかし、これはＲＰＳの中で要求される水平度の仕様であるので、組立品は、±１°以内で動作するように頑丈でなければならない。移動を制限するという点で、移動しすぎるグロメットもこのばらつきの原因となる。
【００３７】
バネの変位が右側で最小であることを知っていると、最も控え目な予測を与える垂直方向の固有周波数を計算可能である。その位置での変位は約１８．５ｍｍであるので固有周波数は以下の通りである。
【数９】
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【００３８】
また、これは隔離システムの垂直方向の固有周波数である。もし振動状態をシミュレートしてこのレベルが十分でないと証明されると、１８．５ｍｍより大きく変位するバネを選択することにより固有周波数はより低くされなければならない。ここで留意すべきは、固有周波数を２Ｈｚまたは１Ｈｚまで下げるためには、各々約６３．５ｍｍ（２．５インチ）およびほとんど２５４ｍｍ（１０インチ）のバネの変位が要求される。
【００３９】
図７の伝達特性曲線で示されるように、固有周波数の後での曲線のロールオフすなわち減少は、上記システムの減衰の大きさξに大きく依存する。減衰ゼロでは、絶対伝達特性は固有周波数で極端な大きさに達するが、その後でのロールオフはとても急勾配である。対照的に、非常に減衰したシステムでは共振ではより制御可能であるが、その後ではとても平らなロールオフ曲線をもつ。それ故、共振でどれぐらいの大きさの動きまで耐えられるかと、それを越えてどのレベルの隔離が要求されるかとの間にはトレードオフがある。
【００４０】
図３で示されるように、若干の減衰特性をもったフォーム材料８０は、上記システムへ低レベルの減衰を与えるように使用される。目標は、上記システム上の減衰の影響を最小にする（急勾配のロールオフ曲線を維持するため）、さらに１つか２つのサイクルでイメージング組立品の振動を減衰させることである。減衰器８０は、フレーム１２とプラテン１４の間の隔離システムの前後に配置されて、望まれる効果を達成する。組立品の軸方向は、平行移動システムと同じ方向であるので最も重要であって、台車と光学モジュールをロック可能である。もし必要ならば同じことが垂直方向にも実行可能であるが、この方向は重要でない。減衰のレベルξを変化させるために、フォーム減衰器８０の寸法は変化されて、事実上上記システムは特定のレベルに調整される。イメージを作成して結果を定量化する一方、減衰の最適なレベルは、外部振動の種々のレベルの環境下で決定されなければならない。予備のテストが実行されて、２５％の圧縮下で約１平方インチの４つの減衰器（２つを前部に、２つを後部に）が、外部振動源を効果的に減衰するために要求されることを決定する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明を含むレーザーイメージングシステムの等角図
【図２】本発明を含むレーザーイメージングシステムの等角図
【図３】図１および図２のシステムの若干の構成部品を示す等角図
【図４】図１および図２のシステムのケーブルつり下げシステムとプラテンの等角図
【図５】プラテンとのケーブル接続の分解組立図
【図６】フレームとのケーブル接続の分解組立図
【図７】規格化強制周波数に対する伝達特性グラフ図
【符号の説明】
【００４２】
１０  レーザーイメージングシステム
１２  フレーム
１４  プラテン
１６  平行移動組立品
１８  光学組立品
２０  矢印
２２  ケーブル
２４  上面の構成部品
２６  上面の構成部品
２８  上面の構成部品
３０  上面の構成部品
３２  側面の構成部品
３４  側面の構成部品
３６  側面の構成部品
３８  側面の構成部品
４０  底面の構成部品
４２  底面の構成部品
５０  バネ
５２  支持体
５４  ケーブル２２の底端
５６  つめ
５８  グロメット
６０  ケーブルボタン
６２  ケーブル２２の上端
６４  ケーブル２２の端で保護されたボタン
６６  鍵穴
８０  減衰器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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