(57)【要約】【課題】表面処理がなされた磁石を使用すると、製造コストがかさんでしまい、また、磁石の外径の寸法公差が増大してリニアモータの搬送精度が低下してしまった。一方、外径の寸法公差を抑えるために表面処理のなされていない磁石を使用すると、長期に亘る使用により磁石の酸化が進行し、リニアモータの品質が低下してしまった。【解決手段】リニアモータ７に備えられたマグネット部７１は、パイプ状部材７１１と、複数の磁石７１２と、蓋体７１３と、接合部材７１４とからなる。そして、接合部材７１４をパイプ状部材７１１と蓋体７１３とが接合する接合部７１１３に配置し、パイプ状部材７１１の両端部の開口を密閉した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石と、前記複数の磁石を収納したパイプ状部材と、前記パイプ状部材の外周を相対的に移動可能で、前記パイプ状部材に収納された複数の磁石により形成される磁界に対応して推力を発生するコイルと、を有するリニアモータにおいて、
前記複数の磁石はそれぞれ易酸化性の表面を有し、
前記磁石の表面を密閉する密閉手段を有することを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記密閉手段は、前記パイプ状部材の内周面と前記磁石の外周面とで形成される空間に充填された樹脂材であることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記パイプ状部材は端部に開口が形成されており、前記密閉手段は、前記開口を密閉することを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項４】
前記密閉手段は、前記開口を封止する蓋体と、前記開口と蓋体との接合部に配置され、前記開口を密閉する接合部材と、を有することを特徴とする請求項３に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記複数の磁石は表面処理がなされていない磁石であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のリニアモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の磁石を収納したパイプ状部材を有するリニアモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＯＡ機器や医療機器の分野において、直線移動が要求される部位にリニアモータを利用した装置が提案されている。このリニアモータを利用した医療機器の一例として、患者などの被写体を透過した放射線を画像化する放射線画像読取装置が知られている。
【０００３】
一般的に、放射線画像読取装置は支持体上に輝尽性蛍光体層が形成された輝尽性蛍光体プレートから放射線画像を得るものである。すなわち、輝尽性蛍光体プレートの輝尽性蛍光体層に被写体を透過した放射線を蓄積させて潜像を形成し、しかる後に、この輝尽性蛍光体プレートを輝尽励起光で走査することにより、輝尽性蛍光体層に蓄積された放射線エネルギーを放射させてこれを輝尽発光光に変換する。そして、輝尽発光光の強弱をフォトマルなどの光電変換手段を介して電気信号に変換し、デジタル画像データとして放射線画像を得るものである。
【０００４】
こういった放射線画像読取装置においては、輝尽性蛍光体プレートを輝尽励起光で走査する場合に、輝尽性蛍光体プレートあるいは輝尽励起光を走査する光学ユニットを一定の速度で精密に直線移動させなければならない。
【０００５】
このため、例えば特許文献１には、上述したリニアモータを利用して輝尽性蛍光体プレートを直線移動させる放射線画像読取装置が開示されている。この装置において利用されるリニアモータは、磁石を複数連結して軸状に形成された固定マグネットと、この固定マグネットの延在方向に移動する可動コイルとを備えており、固定マグネットで発生される磁束と交叉するように可動コイルに電流を流すことにより、電流と磁束との相互作用により可動コイルに駆動力を発生させ、可動コイルに保持された輝尽性蛍光体プレートを固定マグネットに沿って直線移動させるものである。
【０００６】
一方、リニアモータの具体的な構造として、例えば特許文献２には、同極を対向させて直列上に配置された複数の磁石と、この複数の磁石の両端部にそれぞれ配置されたスペースカラーと、を収納したパイプ部の両端に蓋体を配設したリニアモータが記載されている。このリニアモータにおいては、パイプ部に内蔵されたスペースカラー自身がパイプ部及び蓋体に圧着、接着などにより固定され、また、パイプ部と蓋体との接合部は溶接、接着または圧着により固定されており、これによりパイプ部の両端が閉鎖されている。
【特許文献１】特開２００５−７３０２１号公報
【特許文献２】特開２００２−２３８２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１及び特許文献２には、磁石の表面処理については一切記載されていないが、一般的に、リニアモータに使用される磁石は時間の経過とともに酸素や水分と接触して酸化してしまう。特に希土類磁石は磁束密度が大きく、原料コストが安価であることから広く普及しているが、希土類磁石には鉄などの易酸化性の磁粉が多量に配合されているが故に酸化しやすいという特性を有する。
【０００８】
そこで、磁石表面の酸化を防止する技術としては、例えば磁石の表面を電着塗装やスプレー塗装したり、あるいは磁粉をシラン系カップリング剤で処理したりする表面処理方法が提案されている。
【０００９】
しかしながら、磁石に表面処理を行うには、当然、表面処理のための費用が必要となるため、製造コストがかさんでしまうという問題があった。
【００１０】
また、磁石に表面処理を行うことにより、磁石の外径の寸法公差が増大するという問題が発生した。特に、磁石の屈曲部近傍にメッキやコーティングが堆積してしまい、これが寸法公差を大きくする要因となっていた。外径の寸法公差が大きくなると、パイプに収納された磁石間の距離が一定とならないため、磁石で発生される磁束にムラが生じてしまい、リニアモータの搬送精度が低下してしまった。
【００１１】
更に、この寸法公差分だけパイプの内径、パイプ長に余裕を持たせなければならないが、これによりパイプの内部に余分な空間が発生して磁石がパイプ内でガタついてしまい、リニアモータの搬送精度が低下してしまった。また、この磁石のガタつきは、磁石の破損を招く恐れもあった。
【００１２】
一方、この外径の寸法公差を抑えるため表面処理のなされていない磁石を使用すると、長期に亘る使用により磁石の酸化が進行して初期の磁束を発生できなくなり、リニアモータの品質が低下してしまった。
【００１３】
そこで、本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、製造コストを低減しつつ、高品質のリニアモータの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため本発明のリニアモータは、複数の磁石と、前記複数の磁石を収納したパイプ状部材と、前記パイプ状部材の外周を相対的に移動可能で、前記パイプ状部材に収納された複数の磁石により形成される磁界に対応して推力を発生するコイルと、を有するリニアモータにおいて、前記複数の磁石はそれぞれ易酸化性の表面を有し、前記磁石の表面を密閉する密閉手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、易酸化性の表面を有する磁石の酸化促進を防止することができる。したがって、磁石に表面処理をする必要がなくなるので、表面処理によるコストがかからず、また、磁石の外径の寸法公差を抑えてリニアモータを精密に搬送することが可能となる。更に、長期に亘る使用によってもリニアモータの品質の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態の説明における記載により、本発明の技術的範囲が限定されることはない。
［第１の実施形態］
図１は、本発明のリニアモータを利用した放射線画像読取装置の概略斜視図であり、図２は、図１におけるＸ−Ｙ平面図であり、図３は、放射線画像読取装置の速度制御部を示すブロック図である。
【００１７】
図１、図２に示すように、放射線画像読取装置１は、輝尽性蛍光体プレートＰに光源（図示しない）からの輝尽励起光を走査しながら照射し、この輝尽励起光の照射により輝尽性蛍光体プレートＰから発せられる輝尽発光光を集光し、輝尽発光光を光電変換して放射線画像情報を読み取る光学ユニット２と、基台４上に設けられて光学ユニット２を水平方向に移動可能に支持する支持部材３と、光学ユニット２を移動させるリニアモータ７と、支持部材３に設けられて光学ユニット２を水平方向に案内するガイドレール３１とを備えている。
【００１８】
また、光学ユニット２が取り付けられた移動板３３に連結し、光学ユニット２とともに移動するワイヤ６及びロータリエンコーダユニット５と、ロータリエンコーダユニット５の検出結果と予め設定された設定速度とを比較することによってリニアモータ７を制御する速度制御部１００とを備えている。
【００１９】
基台４は、略矩形板状をなしており、輝尽性蛍光体プレートＰを支持する固定板８が基台４上に固定されることによって、基台４の上面に対して輝尽性蛍光体プレートＰの輝尽励起光照射面が略垂直となるように、輝尽性蛍光体プレートＰは基台４上に保持されている。
【００２０】
ガイドレール３１は断面視略矩形状の棒状部材であって、図２に示すように、ガイドレール３１に案内される断面視略コ字型状の被ガイド部材３２が係合している。そして、被ガイド部材３２は移動板３３の下面に取り付けられている。
【００２１】
リニアモータ７は、基台４上面で支持部材３の側方に設けられており、後述するパイプ状部材に複数の磁石を収納するマグネット部７１、マグネット部７１の両端を保持するリニアモータ保持部７２、移動台３３に連設する可動コイル７３により構成されている。なお、このリニアモータ７の詳細については後述する。
【００２２】
ロータリエンコーダユニット５は、移動板３３に固定されて移動板３３とともに移動可能な支持台５３と、支持台５３上に設けられたロータリエンコーダ５１と、ロータリエンコーダ５１の回転軸（図示しない）に連結されて支持台５３の下面に取り付けられたプーリ５２とを備えている。このようにロータリエンコーダ５１の回転軸とプーリ５２とは一体的な形状をなしている。
【００２３】
プーリ５２に巻き付けられたワイヤ６は、光学ユニット２及び移動板３３の移動に連動して水平方向に移動するようになっている。そして、ワイヤ６の移動により回転するプーリ５２及びロータリエンコーダ５１の回転軸から、ロータリエンコーダ５１はその回転速度を検出する。そして、検出された回転速度情報は、リニアモータ７の回転速度を制御する速度制御部１００に出力されるようになっている。
【００２４】
速度制御部１００は、図３に示すように、差分回路１０１、モータ駆動制御回路１０２を備えている。差分回路１０１には、輝尽性蛍光体プレートＰの水平方向に沿った移動速度に対応する上述の回転速度情報が入力される。そして、差分回路１０１は、この回転速度情報を処理して回転速度信号として出力し、予め設定された設定速度から得た設定速度信号と比較して差分信号を生成する。これをモータ駆動回路１０２に制御信号として出力する。モータ駆動回路１０２は差分信号に基づいてリニアモータ７を制御する。
【００２５】
次に、上述の構成からなる放射線画像読取装置１の動作について説明する。
【００２６】
搬送手段によって輝尽性蛍光体プレートＰが放射線画像読取装置１の内部に取り込まれて、固定板８に固定される。画像の読取処理を行う際には、まず、リニアモータ７を駆動させて、光学ユニット２を支持する移動板３３をガイドレール３１に沿って水平方向に移動させる。
【００２７】
これにより、光学ユニット２が輝尽性蛍光体プレートＰの輝尽励起光照射面に対向する位置まで移動され、輝尽性蛍光体プレートＰの水平方向に沿って移動しながら輝尽励起光が走査される。このとき輝尽励起光は光学ユニット２の移動方向と直交する方向に走査させながら照射される。この輝尽励起光により励起された輝尽発光光は、光学ユニット２に内蔵された光電変換手段により電気信号に変換される。
【００２８】
そして、光学ユニット２が水平方向に移動することによって、移動板３３に設けられた支持台５３を介してワイヤ６にその移動が伝達されて、プーリ５２及びロータリエンコーダ５１の回転軸が回転する。これに伴って回転軸に連結されたロータリエンコーダ５１でその回転速度が検出され、その検出結果は速度制御部１００に出力される。
【００２９】
ロータリエンコーダ５１によって検出された回転速度は、差分回路１０１にて予め設定された設定速度から得られた設定速度信号と比較され、その結果に応じてモータ駆動回路１０２がリニアモータ７の駆動を制御する。
【００３０】
なお、リニアモータ７の駆動方法は、周知の駆動方法が用いられる。例えば、インバータ制御により交流の駆動電流の周波数と電圧とを変更することによりリニアモータ７の移動速度を制御することができる。また、ＰＷＭ制御により、リニアモータ７の可動コイル７３に入力するパルス電圧のパルス幅によって制御するものとしても良い。また、ステッピングモータならば、リニアモータ７に入力するパルスの周期を設定することで移動速度を制御することができる。
【００３１】
このようにロータリエンコーダ５１の回転速度を常に検出し、その検出結果に基づいてリニアモータ７の移動速度を制御することによって、輝尽性蛍光体プレートＰの移動速度を一定に保つことができる。よって、輝尽性蛍光体プレートＰに蓄積された放射線エネルギーを均一に励起して、画像ムラのない、良好な画像を得ることができる。
【００３２】
輝尽性蛍光体プレートＰの一方の端部まで光学ユニット２による読取処理が完了すると、リニアモータ７を停止させる。
【００３３】
その後、図示しない消去手段によって、輝尽性蛍光体プレートＰに対して消去光を照射させ、これにより輝尽性蛍光体プレートＰに残存する放射線画像を消去させる。そして、更に搬送手段によって輝尽性蛍光体プレートＰを放射線画像読取装置１の外部へと搬送させる。
【００３４】
図４は、図１のＹ−Ｚ平面におけるリニアモータ７の概略断面図であり、図５は、マグネット部７１の一端部を拡大した拡大断面図である。この図４、図５を参照にしつつ、本実施の形態のリニアモータ７を説明する。
【００３５】
リニアモータ７は、上述したように、基板４上に連設されたリニアモータ保持部７２と、リニアモータ保持部７２により保持されたマグネット部７１と、マグネット部７１の外周面に沿って直線移動する可動コイル７３とから構成されている。そして、マグネット部７１は、パイプ状部材７１１と、複数の磁石７１２と、蓋体７１３と、接合部材７１４とからなる。
【００３６】
パイプ状部材７１１は、酸素や水分などを透過しない非磁性の金属により構成されており、両端部が開口した円筒形状を有する構造体である。このパイプ状部材７１１の両端部の内周面には雌ネジ部７１１ａが形成されている。パイプ状部材７１１の材料としては、アルミニウム合金、銅合金、非磁性ステンレス剛等の非磁性材料で形成される。
【００３７】
また、パイプ状部材７１１は、その外側に配置される可動コイル７１３に作用する磁界を減少させないように、できるだけ薄いほうが好ましい。一例として、パイプ状部材７１１は、厚さ約１ｍｍのステンレス剛で形成される。
【００３８】
磁石７１２は易酸化性の磁粉によりその表面が形成されており、表面処理がなされていない無垢の磁石である。複数の磁石７１２はパイプ状部材７１１の両端部の開口から挿入されてパイプ状部材７１１に収納されている。この磁石７１２は、Ｎ極同士あるいはＳ極同士が対向し、互いに隣り合う磁石同士が密着するようにして配置されている。
【００３９】
本実施の形態においては、パイプ状部材７１１に収納される磁石７１２は表面処理がなされていない磁石であるので、磁石の表面処理にかかる費用分だけ製造コストを低減することを可能としている。また、表面処理をしないことにより、磁石７１２の外径の寸法公差を抑えることができる。したがって、磁石７１２で発生される磁束を均一にし、上述した速度制御部１００によるリニアモータ７の搬送制御を精密に行うことを可能としている。
【００４０】
この磁石７１２の材料としては、磁束密度の大きい希土類磁石が好ましい。特に、希土類磁石はネオジム系磁石、例えば、ネオジム−鉄−ボロン類磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石）が好ましく、他の磁石に比べて高い推力が得られる。また、これに限定されることなく、保持力が十分であり不可逆減磁が使用温度範囲で発生せず、かつ必要な推力が得られるだけの磁石エネルギーがあれば特に限定されない。
【００４１】
磁石７１２は表面処理がなされていない無垢の磁石であり、その表面は易酸化性の磁粉により形成されている。すなわち、空気中に長時間放置していると、磁石７１２の表面が酸化されて、磁石７１２により形成される磁束が減少したり、酸化することにより発生する磁石７１２の酸化物がリニアモータ７の円滑な駆動を阻害したりする恐れがある。そこで、本実施の形態においては、磁石７１２の表面が長期間に亘って酸素や水分に触れることがないように、蓋体７１３及び接合部材７１４で構成される密閉手段でパイプ状部材７１３の開口を密閉する。
【００４２】
蓋体７１３は、一端がパイプ状部材７１１の外径Ｄ１よりも小さい径Ｄ２を有しており、この端部の外周面に雄ネジ部７１３ａが形成されている。この雄ネジ部７１３ａがパイプ状部材７１１の内周面に形成された雌ネジ部７１１ａと係合するように構成されている。
【００４３】
そして、雄ネジ部７１３ａが雌ネジ部７１１ａと係合することによりパイプ状部材７１１の両端部の開口が封止されるので、内部に収納された複数の磁石７１２がパイプ状部材７１１から抜けることはなくなる。また、蓋体７１３の他端は、可動コイル７３の外周面と基板４の上面とが一定の距離を保つようにしてリニアモータ保持部７２により保持されている。
【００４４】
接合部材７１４は、パイプ状部材７１１と蓋体７１３とが接合する接合部７１１３に配置されたシール材であり、これにより接合部７１１３からパイプ状部材７１１の内部への酸素、水分の進入が防止される。この接合部材７１４は、酸素や水分などを透過しない材料により構成されており、一般的なガスケットあるいはパッキンなどを用いることが可能である。例えば、液状のガスケットとしてフッ素系やエポキシ系の樹脂材により構成されるものがあり、フッ素系ではスリーボンド社製のＴＢ１１１９、エポキシ系ではＮＴＴＡＴ社製の１４ＳＩ−３などがあげられる。
【００４５】
このように、接合部材７１４を接合部７１１３に配置することによりパイプ状部材７１１の両端部の開口が密閉されるので、パイプ状部材７１１の内部に酸素や水分が進入することがなくなる。これにより、パイプ状部材７１１に収納された磁石７１２の酸化促進を防止し、長期に亘る使用によってもリニアモータの品質の低下を防止することが可能となる。なお、パイプ状部材７１１に脱酸素剤や除湿剤を収納しておくことにより、予めパイプ状部材７１１の内部の空間に存在する酸素や水分を除去できるので好ましい。
【００４６】
可動コイル７３は、円筒状に形成されたコイル７３１を有しており、このコイル７３１の中心をマグネット部７１のパイプ状部材７１１が貫通するように構成されている。コイル７３１は箱状のカバー部材７３２により覆われている。このカバー部材７３２が移動板３３の下面と接着することにより、可動コイル７３と移動板３３とが一体にして設けられている。
【００４７】
この可動コイル７３のコイル７３１に、磁石７１２で発生される磁束と交叉するように電流を流すことにより、電流と磁束との相互作用により可動コイル７３に駆動力が発生する。そして、この駆動力により可動コイル７３がパイプ状部材７１１に沿って移動するとともに、この可動コイル７３と一体の移動板３３に取り付けられた光学ユニット２もパイプ状部材７１１に沿って移動する。なお、可動コイル７３は、パイプ状部材７１１の外周面と摺動しても、摺動しなくてもどちらでも良い。また、コイル７３１の巻き数の決め方は、得たい推力以上となるように、かつ、リニアモータ７の電圧降下と駆動回路での電圧降下が電源電圧以下となるように、適当な巻き数、巻き線径を決めることが好ましい。
【００４８】
ここで、本発明におけるパイプ状部材７１１の密閉状態は、以下の方法により測定することができる。
パイプ状部材７１１に磁石７１２を収納して両端部の開口を蓋体７１３で封止するとともに、パイプ状部材７１１と蓋体７１３との接合部７１１３に接合部材７１４を配置する。そして、このパイプ状部材７１１を水に浸し、パイプ状部材７１１の内部から空気が漏れているか否かを目視で確認する。空気の漏れが確認できない場合を密閉状態とする。このようにして、パイプ状部材７１１の密閉状態を測定する。
【００４９】
このようなパイプ状部材７１１の密閉状態は、一例として、パイプ状部材７１１、蓋体７１３、接合部材７１４を、酸素透過度が１×１０−３ｍｌ／（ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ）以下、水蒸気透過度が１×１０−３ｇ／（ｍ2・２４ｈ・ａｔｍ）以下の材料で構成することにより達成される。なお、酸素透過度とはＪＩＳ  Ｋ  ７１２６−１９８７に準拠した方法で測定（測定条件：試験温度（２５±０．５）℃、試験湿度（０±２）％ＲＨ）されたものをいい、水蒸気透過度とはＪＩＳ  Ｋ  ７１２９−１９９２に準拠した方法で測定（測定条件：試験温度（２５±０．５）℃、試験湿度（９０±２）％ＲＨ）されたものをいう。
【００５０】
なお、本実施の形態においては、両端が開口したパイプ状部材７１１を用いて説明したが、予めパイプ状部材７１１の一端を閉鎖しておき、他端のみに蓋体７１３と接合部材７１４を配置するように構成しても構わない。
【００５１】
また、蓋体７１３のパイプ状部材７１１への封止方法は、上述した雌ネジ部７１３ａと雄ネジ部７１１ａとを係合させる方法に限られず、例えば、パイプ状部材７１１の両端部に蓋体７１３を配置した状態で、ネジ部材などの固定部品をパイプ状部材７１１から蓋体７１３へ貫通させることにより、蓋体７１３を固定してパイプ状部材７１１の両端部の開口を封止するようにしても良い。
【００５２】
この際、固定部品を貫通させた貫通孔から酸素や水分が進入するのを防ぐため、接合部材７１４を貫通孔にも配置することが好ましい。また、蓋体７１３のみで十分にパイプ状部材７１１を密閉することが可能であれば、必ずしも接合部材７１４を設ける必要はない。すなわち、パイプ状部材７１１を密閉状態とし、パイプ状部材７１１の内部へ酸素、水分の進入が防止できれば、どういった構成であっても構わない。
［第２の実施形態］
図６は、第２の実施形態におけるリニアモータ７の概略断面図である。なお、第１の実施形態に係るリニアモータと同一の機能を有するものについては、同一の符号を付してその説明は省略する。すなわち、第２の形態におけるリニアモータ７は、パイプ状部材７１１の内部に樹脂材７１５を備えており、パイプ状部材７１１と蓋体７１３との接合部７１１３に接合部材を備えていない点以外は、第１の実施形態と同一の構成である。
【００５３】
図６に示すように、本実施の形態においては、パイプ状部材７１１と磁石７１２との間に形成された空間に樹脂材７１５が充填されている。これにより、喩えパイプ状部材７１１と蓋体７１３との接合部７１１３から酸素や水分が進入したとしても、パイプ状部材７１１に収納された磁石７１２の表面は樹脂材７１５に覆われて密閉されているので、直接、酸素や水分と接触することがなくなる。したがって、磁石７１２の酸化促進を防止することができるので、長期に亘る使用によってもリニアモータ７の品質低下を防止することが可能となる。
【００５４】
なお、樹脂材７１５は、充填する際は液体で、充填後に硬化して固体になる材料のものを用いると、ムラなく充填できるので好ましい。この樹脂材７１５として、例えば、シリコーン系、アクリル系、ウレタン系などの樹脂材を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明のリニアモータを利用した放射線画像読取装置の概略斜視図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｙ平面図である。
【図３】放射線画像読取装置の速度制御部を示すブロック図である。
【図４】図１のＹ−Ｚ平面におけるリニアモータの概略断面図である。
【図５】マグネット部の一端部を拡大した拡大断面図である。
【図６】第２の実施形態におけるリニアモータの概略断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  放射線画像読取装置
２  光学ユニット
７  リニアモータ
７１  マグネット部
７２  リニアモータ保持部
７３  可動コイル
７１１  パイプ状部材
７１２  磁石
７１３  蓋体
７１４  接合部材
７１５  樹脂材
７１１３  接合部
【図１】
2007312500.tif 000003
【図２】
2007312500.tif 000004
【図３】
2007312500.tif 000005
【図４】
2007312500.tif 000006
【図５】
2007312500.tif 000007
【図６】
2007312500.tif 000008