(57)【要約】      （修正有）【課題】クリープ現象の発生時の軸受外輪と軸受箱との間の摩擦を低減して前記軸受箱内面の損傷を低減すること。【解決手段】熱電子を放出する陰極と、前記陰極と対向配置された陽極と、前記陽極を回転自在に支持する軸受と、を有し、前記軸受は、前記陰極と機械的に接続された軸受内輪と、前記軸受内輪の外周に配置された複数個の転動体と、前記複数個の転動体のさらに外側に設けられた軸受外輪と、前記軸受外輪を支持する軸受箱と、を有し、前記軸受外輪の外周面の表面粗さに対し、前記軸受外輪の前記外周面と対向する前記軸受箱の内表面の表面粗さを異なる表面粗さとした、ことを特徴とする、回転陽極型Ｘ線管装置、および回転陽極型Ｘ線管装置を用いたＸ線撮影装置。【選択図】図７
2017162555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電子を放出する陰極と、前記陰極と対向配置された陽極と、前記陽極を回転自在に支持する軸受と、を有し、
前記軸受は、前記陰極と機械的に接続された軸受内輪と、前記軸受内輪の外周に配置された複数個の転動体と、前記複数個の転動体のさらに外側に設けられた軸受外輪と、前記軸受外輪を支持する支持体と、を有し、
前記軸受外輪の外周面の表面粗さに対し、前記軸受外輪の前記外周面と対向する前記支持体の内表面の表面粗さを異なる表面粗さとした、ことを特徴とする、回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置において、前記軸受外輪の外周面の表面粗さに対し、前記軸受外輪の前記外周面と対向する前記支持体の内表面の表面粗さを粗くした、ことを特徴とする、回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転陽極型Ｘ線管装置において、前記軸受外輪の外周面の表面粗さに対し、前記軸受外輪の前記外周面と対向する前記支持体の内表面の表面粗さを粗くしたことにより、前記軸受外輪の外周面と前記軸受外輪の前記外周面と対向する前記支持体の内表面との間の摩擦係数が０．２５以下となるように構成した、ことを特徴とする、回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項４】
請求項３に記載の回転陽極型Ｘ線管装置において、前記軸受外輪の外周面の表面粗さに対し、前記軸受外輪の前記外周面と対向する前記支持体の内表面の表面粗さを粗くしたことにより、前記軸受外輪の外周面と前記軸受外輪の前記外周面と対向する前記支持体の内表面との間の摩擦係数が０．２０以下となるように構成した、ことを特徴とする、回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項５】
請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置において、
前記軸受外輪を支持する支持体は軸受箱であって、
前記軸受外輪の前記外周面の表面粗さに対する、前記軸受外輪の前記外周面と対向する前記軸受箱の内表面の表面粗さの差が約２．０μｍ以上であって、前記軸受外輪の前記外周面の表面粗さに対し前記軸受箱の内表面の表面粗さが粗くなっている、ことを特徴とする、回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項６】
請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管装置において、前記軸受外輪の前記外周面の表面粗さに対する、前記軸受外輪の前記外周面と対向する前記軸受箱の内表面の表面粗さの差が約３．５μｍ以上である、ことを特徴とする、回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の内の一に記載の回転陽極型Ｘ線管装置において、前記軸受外輪の外周面の表面粗さが約１．４μｍであるのに対し、前記支持体の内表面の表面粗さが５．１μｍ以上である、ことを特徴とする、回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の内の一に記載の回転陽極型Ｘ線管装置において、前記軸受外輪の外周面と前記支持体の内表面との摺動面に、個体潤滑剤が設けられている、ことを特徴とする、回転陽極型Ｘ線管装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の内の一に記載の回転陽極型Ｘ線管装置を用いた、ことを特徴とする、回転陽極型Ｘ線管装置を用いたＸ線撮影装置。
【請求項１０】
ガントリ本体と、システム制御装置と、画像処理装置と、入力装置および出力装置と、を備え、
前記ガントリ本体は、回転円盤と、前記回転円盤設けられたＸ線管装置とコリメータとＸ線検出器とＸ線管用電源装置とを備え、
前記Ｘ線管装置として請求項１乃至請求項８の内の一に記載の回転陽極型Ｘ線管装置を用いた、ことを特徴とする、回転陽極型Ｘ線管装置を用いたＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転陽極型Ｘ線管装置およびそれを用いたＸ線撮影装置に、関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ(Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ)装置を含むＸ線撮影装置は、被検体に対してＸ線管装置で発生したＸ線を照射し、上記被検体を透過したＸ線量をＸ線検出器で検出し、該Ｘ線検出器の検出結果に基づいてＸ線画像を生成し、例えば上記Ｘ線画像を表示装置に表示する。Ｘ線管装置は、絶縁油が充填されたハウジング内にＸ線を発生させるためのＸ線管が収納された構成となっており、該Ｘ線管は、熱電子を放出する陰極と、該陰極と対向配置されて該陰極から放出された熱電子が衝突しその面からＸ線が発生する陽極とが真空容器内に収容された構造になっている。
【０００３】
上記陰極から出た熱電子が上記陽極の同一箇所に衝突し続けるとその部分が過熱されて損傷を受けてしまう。このような過熱による損傷を抑制するために、上記陽極が回転する構造となっていて、上記陽極における熱電子の衝突部分が上記回転に基づいて移動する構造になっている。回転する上記陽極を支持するために軸受が使用されており、上記軸受は、上記陽極を回転させるシャフトと、該シャフトを支持する転動体と、該転動体を支持する外輪を備えている。なお上記シャフトは上記外輪に対して内輪として作用する。このような構造の軸受が、例えば軸箱の中に収納されている。
【０００４】
Ｘ線ＣＴ装置を含む上記Ｘ線撮影装置では、Ｘ線撮像のために上記Ｘ線管装置が使用されている状態では、上記陽極における熱電子の衝突部分が常に移動するように、上記軸受で支持された上記陽極が回転している。上記シャフトの回転により上記転動体は上記内輪と上記外輪との間を上記内輪の回転方向と反対方向に自転しながら、上記内輪の回転方向に公転する動きをする。
【０００５】
このような構造において、例えば上記軸箱と上記外輪とのはめ合い部に微小な隙間が存在するなどの原因により、上記転動体の自転あるいは公転により上記外輪と上記転動体との間に存在する摩擦が大きくなる状態となり、上記外輪が上記軸箱に対して回転する現象（以下、クリープと記す）が発生する可能性がある。この外輪のクリープにより、外輪と接している軸箱の内面が例えば損傷し、例えば摩耗粉が発生したりする。例えばこの摩耗粉が軸受の外部へと排出されることが生じて、例えばＸ線管装置において放電などが生じる原因となるなど、信頼性が損なわれる原因となる。これらは可能性が考えられる一例を挙げたものであるが、上記外輪と上記転動体との間の摩擦が大きくなると、色々な問題が引き起こされる可能性が大きくなり、信頼性が低下する。
【０００６】
例えば特許文献１には外輪をピン等によって固定することでクリープを防止する方法が開示されている。さらに例えば特許文献２には外輪と軸箱の間に溝を形成し潤滑剤を充填させることにより、クリープ発生時の外輪と軸箱間の摩擦を低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−０８６１６３号公報
【特許文献２】特開２００４−２４５３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
Ｘ線管装置の信頼性の低下は、Ｘ線管装置だけの問題ではなく、Ｘ線撮影装置全体の問題である。Ｘ線管装置は取り換えて使用される部品であるが、Ｘ線管装置に異常が生じるとＸ線撮像作業の全体の効率を大きく低下させ、撮像作業の予定を大きく狂わせてしまうなど、Ｘ線撮像作業に対して大きな悪影響を与える。従ってＸ線管装置の信頼性を向上し、Ｘ線撮影装置全体の信頼性を向上することが大変重要である。
【０００９】
上述の特許文献１に記載の方法は、それ以前のＸ線管装置に対して優れている面があるが、外輪を固定してしまうことは回転体の振動増加を生じる可能性があり、さらに優れた改善策が望ましい。また上述の特許文献２に記載の方法は、溝に充填された潤滑剤を適量だけ摺動面全体に供給されることに関して解決しなければならない課題を有している。このようなことからＸ線管装置の信頼性をさらに向上し、Ｘ線撮影装置全体の信頼性をさらに向上するさらなる改善策が望まれている。
【００１０】
本発明の目的は、さらに信頼性が向上したＸ線管装置、あるいはさらに信頼性が向上したＸ線撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る回転陽極型Ｘ線管装置は、熱電子を放出する陰極と、前記陰極と対向配置された陽極と、前記陽極を回転自在に支持する軸受と、を有し、前記軸受は、前記陰極と機械的に接続された軸受内輪と、前記軸受内輪の外周に配置された複数個の転動体と、前記複数個の転動体のさらに外側に設けられた軸受外輪と、前記軸受外輪を支持する支持体と、を有し、前記軸受外輪の外周面の表面粗さに対し、前記軸受外輪の前記外周面と対向する前記支持体の内表面の表面粗さを異なる表面粗さとした、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、さらに信頼性が向上したＸ線管装置、あるいはさらに信頼性が向上したＸ線撮影装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が適用されたＸ線撮影装置の一例であるＸ線ＣＴ装置の構成を説明する説明図である。
【図２】本発明が適用されたＸ線管装置の一例について、その概要を説明する説明図である。
【図３】本発明が適用されたＸ線管の軸受の一例を説明する説明図である。
【図４】図３に記載の軸受のＡ-Ａ方向から見た断面図である。
【図５】クリープ現象による摩耗粉の発生状態を模式的に説明する説明図である。
【図６】クリープ現象による摩耗粉の発生の抑制を模式的に説明する説明図である。
【図７】軸受箱内面の表面粗さと摩擦係数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
１．はじめに
以下に示す発明を実施するための形態（以下実施形態と記す）では、発明者達が色々な観点から検討を行い、色々な課題を解決している。これら解決される課題の１つが上述した発明が解決しようとする課題の欄に記載した内容である。発明が解決しようとする課題の欄に記載した内容も含め、以下に記載の実施形態が解決する課題について、以下の実施形態の中で説明する。また以下に記載の実施形態は上述の発明の効果の欄に記載した内容以外の効果も奏している。上述の発明の効果の欄に記載した内容も含め、以下の実施形態が奏する効果について、実施形態の記載の中で説明する。
【００１５】
本発明の実施形態を説明する図において、略同様の構成には同じ符号を付している。同じ符号の構成はほぼ同じ作用を成し、ほぼ同じ効果を奏する。同じ符号を付した構成の作用や効果に関して同様の説明を繰り返すことは説明が煩雑となるので、これらの説明を省略する場合がある。
【００１６】
２．一実施形態であるＸ線ＣＴ装置の構成について
図１は、本発明が適用されたＸ線撮影装置の一例であるＸ線ＣＴ装置の構成を説明する説明図である。本発明の適用がＸ線ＣＴ装置に限定されるものではないが、Ｘ線ＣＴ装置に適用することにより、大きな効果を奏するので、Ｘ線ＣＴ装置を代表例として一実施形態を説明する。
【００１７】
Ｘ線ＣＴ装置１００は操作部１１０とガントリ部１５０と操作卓１３０を備え、ガントリ部１５０には被検者１７０を載せるための寝台１７２が設けられている。なおＸ線ＣＴ装置１００の全体に関係する制御や演算処理を行うシステム制御装置１１２や画像を生成するための処理を行う画像処理装置１１４やデータを保存するための記憶装置１１６を、この実施形態では操作部１１０に設けている。これは一例であり、これに限るものではない。ただこれらの装置を操作部１１０に設けることにより、Ｘ線ＣＴ装置１００の全体的な配置関係が簡素化され、Ｘ線ＣＴ装置１００全体のまとまりが良くなる。さらにＸ線ＣＴ装置１００の点検や保守が容易となるなど、色々な効果が生まれる。
【００１８】
ガントリ部１５０は、Ｘ線撮像を行うためのガントリ本体２００と、ガントリ本体２００の動作をシステム制御装置１１２の指示に基づいて制御するためのＸ線制御装置１５２やガントリ制御装置１５４と、寝台１７２の動作をシステム制御装置１１２の指示に基づいて制御するための寝台制御装置１５６、を有している。
【００１９】
ガントリ本体２００は中央に開口２０４が形成されており、寝台１７２に載せられた状態で被検者１７０が開口２０４内に配置される。開口２０４の外側にはガントリ制御装置１５４によりその回転が制御される回転円盤２０２が設けられている。なお回転円盤２０２などは通常はガントリ本体２００の外からは見えないが図１では内部構成がわかるように記載している。回転円盤２０２には、Ｘ線を照射するためのＸ線管装置３００や、Ｘ線の照射角を整えるコリメータ２３０や、被検者１７０を透過したＸ線の空間的な分布を計測するためのＸ線検出器２３２や、検出されたＸ線量のデータを収集してデジタルデータにするデータ収集装置２３４や、Ｘ線管装置３００にＸ線管電圧やＸ線管電流などを供給するＸ線管用電源装置２１０、などが設けられている。
【００２０】
Ｘ線管装置３００やコリメータ２３０とＸ線検出器２３２は被検者１７０を介して対向する配置関係に設けられており、Ｘ線管装置３００からコリメータ２３０を介して被検者１７０にＸ線が照射され、被検者１７０を透過したＸ線がＸ線検出器２３２によってＸ線量として検出され、検出されたＸ線量がデータとしてデータ収集装置２３４によってデジタルデータの形で取り込まれる。コリメータ２３０はＸ線管装置３００から照射されるＸ線の放射範囲を制限し、これにより被検者１７０の予め設定された範囲にＸ線が照射される。Ｘ線検出器２３２は、回転円盤２０２の回転方向に配列された、あるいは回転円盤２０２の回転方向と回転軸方向の２次元に配列された、多数のＸ線検出素子を有していて、被検者１７０を透過したＸ線の空間的な分布を計測する。データ収集装置２３４は、Ｘ線検出器２３２によって検出されたＸ線量をデジタルデータとして収集し、画像処理装置１１４へ送る。送られた計測データから画像演算装置１３２によって演算処理されてＣＴ画像が再構成される。
【００２１】
操作部１１０は、上述した如く、システム制御装置１１２と画像処理装置１１４と記憶装置１１６を有しており、さらに例えばキーボードやポインティングデバイスなどを有する入力装置１２２と、表示装置やプリンタなどを含む出力装置１２４を備えている。入力装置１２２からは撮像作業に必要な情報や撮像のための条件などが入力され、さらに撮像作業において操作内容に関する色々な指示が入力される。出力装置１２４の例えば表示装置には、入力操作を助けるための色々な情報が表示され、また入力された情報が表示され、さらに再構成されたＣＴ画像、その他必要な情報が表示される。
【００２２】
２．Ｘ線ＣＴ装置１００の撮像動作について
次にＸ線ＣＴ装置１００による撮像動作について説明する。入力装置１２２などから予め入力された撮像条件が例えば記憶装置１１６に記憶されていて、撮像動作において、撮像条件や操作者の指示に基づいてシステム制御装置１１２からの制御信号に従ってＸ線制御装置１５２が動作し、Ｘ線を発生させるためのＸ線管電圧やＸ線管電流などがＸ線管用電源装置２１０からＸ線管装置３００が有するＸ線管３２０（図２参照）に印加される。以下で説明するが、Ｘ線管装置３００が有するＸ線管３２０（図２参照）からＸ線が照射され、照射されたＸ線がコリメータ２３０で規定された範囲及び角度で被検者１７０に照射される。被検体を透過したＸ線が多数のＸ線検出素子を備えるＸ線検出器２３２で検出され、データ収集装置２３４により取り込まれてデジタル変換され、投影データが作られる。この投影データは計測される透過Ｘ線の分布を表している。
【００２３】
撮像条件に基づいてガントリ制御装置１５４により回転円盤２０２の回転動作とその回転速度などが制御され、また寝台制御装置１５６により寝台１７２が制御される。これらの制御により、例えば被検者１７０の体軸方向に沿って螺旋ピッチなどの条件に従って撮像動作が行われたりする。画像処理装置１１４は、データ収集装置２３４から送られてきた様々な角度の投影データを逆投影処理することによりＣＴ画像を再構成する。再構成して得られたＣＴ画像は、例えば出力装置１２４の表示装置に表示されたり、記憶装置１１６に記憶されたりする。このようにして、被検者１７０の診断用ＣＴ画像がＸ線ＣＴ装置１００によって撮像される。なお、撮像動作の代表例としてＸ線ＣＴ装置１００による撮像動作を、図１を用いて説明したが、本発明の適用はＸ線ＣＴ装置１００に限るものではなく、Ｘ線画像を得るためのＸ線撮影装置に対して広く適用可能である。
【００２４】
３．本発明が適用されたＸ線管装置３００の一例について
図２は、本発明が適用されたＸ線管装置３００の一例について、その概要を説明する説明図である。なおＸ線管用電源装置２１０からＸ線管３２０へＸ線管電圧やＸ線管電流などを供給するための電気的な接続機構は、図２では省略し記載していない。
【００２５】
Ｘ線管装置３００の内部に電気的な絶縁を保つための絶縁油３０２が満たされており、絶縁油３０２で囲まれるようにして、Ｘ線管３２０が設けられている。Ｘ線管３２０は、フィラメント（図示省略）を備えた陰極３３０と、電子線３３４を受けてＸ線を発生するターゲット３５２を有する陽極３５０と、陽極３５０の回転軸３５４を回転可能に支持する軸受３６０と、回転軸３５４を回転させるための回転トルクを発生するコイル３４２およびロータ３４４と、Ｘ線管３２０の内部を真空に維持する密閉容器３２２と、Ｘ線３０６を照射するための放射窓３０４を備えている。
【００２６】
Ｘ線管３２０は密閉容器３２２によりその内部が、１０−５Ｐａ前後の高い真空に維持されていて、その内部に設けられた陰極３３０から電子線３３４が陽極３５０のターゲット３５２に照射され、ターゲット３５２の電子線３３４が照射された部分からＸ線３０６が発生する。このＸ線３０６が放射窓３０４からコリメータ２３０を介して被検者１７０に照射される。陰極３３０は熱電子を放出するフィラメント（図示省略）を有しており、フィラメント（図示省略）により熱電子が放出され、放出された熱電子が収束電極３３２により収束されて電子線の状態となり、ターゲット３５２に衝突する。電子線はＸ線管用電源装置２１０からの高電圧により加速されることにより高い運動エネルギを備え、高速で陽極３５０のターゲット３５２に衝突する。電子線３３４が衝突すると、衝突したターゲット３５２の点からＸ線３０６が発生するが、上記衝突した点が高温となる。ターゲット３５２はタングステンの合金などの高融点金属で作られているが、それでも電子線３３４の衝突が続くとその部分が大きな損傷を受けるため、回転軸３５４によりターゲット３５２が回転し、電子線３３４の衝突位置が移動するように作られている。
【００２７】
ターゲット３５２は回転軸３５４に固定されており、回転軸３５４が軸受３６０により回転自在に支持されている。さらにコイル３４２とロータ３４４により発生する回転トルクが回転軸３５４に作用し、Ｘ線３０６を発生する状態ではターゲット３５２が上記回転トルクにより常に回転するように制御される。
【００２８】
４．本発明が適用されたＸ線管３２０の軸受３６０の一例について
本発明が適用されたＸ線管３２０の軸受３６０の一例について、図３及び図４を用いて説明する。図３は本発明が適用されたＸ線管３２０の軸受３６０の一例を説明する説明図であり、図４は図３に記載の軸受３６０のＡ−Ａ方向から見た断面図である。図２と図３および図４は構成および作用効果を説明するための図であり、これら図面の相互間において細かい部分の形状に違いがあるが、概念を説明する上でこれらの違いは特に問題となるものではなく、それぞれの実施形態における細かい相違に過ぎない。また、図３と図４に関して、図３では転動体３６４が軸受内輪３６２に設けられた溝内に設けられているのに対して、図４では溝内ではなく軸受内輪３６２の溝の無い外周面に転動体３６４が設けられているように記載されているが、基本的な作用効果において、図３と図４に記載した構成においてほぼ同じである。
【００２９】
図３において、回転軸３５４の一方側にターゲット３５２が固定されており、回転軸３５４の他方側に軸キャップ３５６や断熱キャップ３５８を介して軸受３６０の軸受内輪３６２やロータ３４４が機械的に接続されている。ターゲット３５２は上述したよう電子線３３４の衝突により非常に高温となる。回転軸３５４は例えばチタニューム合金などの高温に耐える材料で作ることが可能であるが、ロータ３４４や軸受３６０にはできるだけ熱が伝わらない方が好ましい。軸キャップ３５６を介して回転軸３５４の他方側に固定される断熱キャップ３５８は、ターゲット３５２からの熱がロータ３４４や軸受３６０へ伝達されるのを抑制する作用を為す。
【００３０】
軸受３６０は、軸受内輪３６２と、軸受内輪３６２の外側に設けられた転動体３６４や転動体３６５と、転動体３６４や転動体３６５のさらに外側に設けられた軸受外輪３６６や軸受外輪３６７と、軸受外輪３６６や軸受外輪３６７を支える軸受箱３６８、を有している。この実施形態では、軸受３６０の軸受内輪３６２の一方側に転動体３６４と軸受外輪３６６を配置し、軸受内輪３６２の他方側に転動体３６５と軸受外輪３６７を配置することにより、２組の軸受機構によって軸受内輪３６２を軸受箱３６８により回転自在に支持している。このように複数の軸受機構によって支持することにより、安定した支持が可能となる。軸受３６０の具体的な動作を、図４を用いて説明する。
【００３１】
図４において、ロータ３４４により軸受内輪３６２や回転軸３５４に回転トルクが作用し、軸受内輪３６２は矢印３７２の方向に回転しているとして以下説明する。なお逆方向に回転する実施形態であっても作用効果は同じである。軸受内輪３６２の矢印３７２の方向の回転により、軸受内輪３６２の外周に配置された８個の転動体３６４はそれぞれ矢印３７４の方向に自転する。なお転動体３６４の個数は一例であってこれに限るものではない。ただ少なくとも複数個必要である。各転動体３６４はそれぞれ軸受内輪３６２の回転方向である矢印３７２の方向と逆方向に自転をしながら、さらに矢印３７５の方向にそれぞれ軸受内輪３６２の外周面を公転する。
【００３２】
この各転動体３６４の自転や公転により、各転動体３６４と軸受外輪３６６との間の摩擦による回転トルクが軸受外輪３６６に作用する。この回転トルクにより軸受外輪３６６が軸受箱３６８の内面に対して回転する現象（クリープと記す）が生じる可能性がある。摩擦による上記回転トルクに対して十分に強い力で軸受外輪３６６が軸受箱３６８の内面に固定されていれば、クリープは生じない。しかし例えば軸受外輪３６６が軸受箱３６８の内面に対してはめ合いにより固定されている場合に、はめ合い部に微小な隙間が存在するなどの原因で、軸受外輪３６６を軸受箱３６８の内面に固定する力が弱い場合に、軸受外輪３６６が軸受箱３６８に対して回転するクリープが発生する。
【００３３】
軸受外輪３６６が軸受箱３６８の内面に対してクリープを発生すると、転動体３６４が接している軸受箱３６８の内面が損傷して摩耗粉が発生する。この摩耗粉が軸受３６０の外部へ排出されることにより、Ｘ線管３２０が放電現象を発生する原因となる。Ｘ線管３２０の陰極３３０とターゲット３５２との間には、電子線３３４を加速するための非常に高い電圧が印加されている。Ｘ線管３２０の内部を高い真空度に維持することにより、Ｘ線管３２０の内部は高い絶縁特性を維持しているが、上述した金属製の摩耗粉が発生すると上記絶縁特性が低下し、色々な問題を引き起こす。
【００３４】
５．軸受箱３６８の摩耗粉の発生の抑制に付いて
上述した軸受外輪３６６の軸受箱３６８の内面に対するクリープにより発生する摩耗粉の抑制策について次に説明する。なお軸受外輪３６６に関するだけでなく、軸受箱３６８の内面に対する軸受外輪３６７のクリープによっても摩耗粉が発生する。以下の内容は軸受外輪３６７のクリープによって生じる摩耗粉の抑制に対しても有効であり、これらは基本的な作用効果が同じであるので、代表して、軸受外輪３６６と軸受箱３６８の内面との間のクリープおよびこの摩耗粉の抑制について、説明する。
【００３５】
５．１  軸受箱３６８の摩耗粉の発生メカニズムについて
図５は、軸受外輪３６６の軸受箱３６８の内面に対するクリープによる摩耗粉の発生の状態を模式的に説明する説明図であり、軸受外輪３６６と軸受箱３６８の摺動面である軸受外輪３６６の外表面３８６と軸受箱３６８の内表面３８８との接触部分を拡大した概念図である。軸受外輪３６６は耐摩耗性の高い、例えばSＫＨ材で作られており、SＫＨ材として例えばタングステン系の材料あるいはモリブデン系の材料で作られる。これに対して軸受箱３６８は軸受外輪３６６より摩耗性の大きい例えば鉄系の材料で作られている。軸受外輪３６６の外表面３８６と軸受箱３６８の内表面３８８の表面粗さが比較的近い場合は、図５に図示の如く、互いの表面の凹凸が噛み込む割合が非常に大きくなり、硬い金属材料で作られている軸受外輪３６６の外表面３８６の凹凸により、軸受箱３６８の内表面３８８の凹凸が削られることとなる。当然このときの摩擦係数は大きくなる。ここで摩擦係数が大きいことが、軸受外輪３６６の外表面３８６の凹凸による軸受箱３６８の内表面３８８の凹凸の噛み込みと深い関係にある。軸受外輪３６６の外表面３８６の凹凸による軸受箱３６８の内表面３８８の凹凸の噛み込みを抑制することと、軸受外輪３６６の外表面３８６と軸受箱３６８の内表面３８８との間の摩擦の低減とは、深い関係を有していて、上記噛み込みが生じることにより摩擦係数が大きくなると見ることができる。従って摩擦係数を小さくできれば上記噛み込みが減少したと見ることができる。
【００３６】
５．２  軸受箱３６８の摩耗粉の発生の抑制について
図６は、軸受外輪３６６の外表面３８６の凹凸による軸受箱３６８の内表面３８８の摩耗粉の発生を抑制するメカニズムを説明する説明図である。硬度の高い軸受外輪３６６の外表面３８６の表面粗さに対して軸受箱３６８の内表面３８８の表面粗さを粗くした場合は、図６に記載の如く、軸受外輪３６６の外表面３８６の凹凸が軸受箱３６８の内表面３８８の凹凸と噛み込む状態が少なくなる。この結果、軸受箱３６８の内表面３８８が軸受外輪３６６によって削られて摩耗粉が発生するのを抑制することができる。この場合は当然のことであるが軸受外輪３６６の外表面３８６と軸受箱３６８の内表面３８８との間の摩擦係数が小さい値となっている。
【００３７】
５．３  表面粗さと摩擦係数との関係に関する実験結果
表１は軸受外輪３６６の外表面３８６の表面粗さを固定し、軸受箱３６８の内表面３８８の表面粗さ変えた場合の摩擦係数計測した実験結果を表す表であり、図７はそのグラフである。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
この実験では一例として、軸受外輪３６６の外表面３８６の表面粗さＲｍａｘを一例として１．４μｍとし、軸受箱３６８の内表面３８８の表面粗さＲｍａｘを２．０μｍや３．５μｍや５．１μｍと変化させた場合の摩擦係数の変化を測定した。表１はその測定結果であり、表１に基づき記載したグラフが図７として記載するグラフである。なお表面粗さを表す表し方には幾つかの種類がある。どの表し方でも良いが、この実験では、最大高さで表面粗さを表している。すなわち一例として、粗さ曲線からその平均線方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取り部分の山頂線と谷底線との間隔を測定し、μｍで表した値で、面粗さを表している。
【００４０】
軸受箱３６８の内表面３８８の表面粗さＲｍａｘが２．０μｍより細かい状態では、摩擦係数が０．３０以上の大きな値となる。この状態では軸受外輪３６６の外表面３８６の凹凸と軸受箱３６８の内表面３８８の凹凸との間での噛み込みが発生していることを表している。軸受箱３６８の内表面３８８の表面粗さＲｍａｘを３．５μｍとすると、摩擦係数が０．２５まで減少し、上述の噛み込みが減少したことを表している。さらにこの摩擦係数の減少は、軸受箱３６８の内表面３８８による摩耗粉の発生の抑制を意味している。
【００４１】
次に軸受箱３６８の内表面３８８の表面粗さＲｍａｘを５．１μｍとすると、摩擦係数が０．２０まで減少する。この状態は上述の噛み込みが極めて少ないかあるいはほとんど生じていないことを意味している。この状態は先に図６を用いて説明した状態であり、軸受箱３６８の内表面３８８からの摩耗粉の発生がほとんど無いことを表している。仮にクリープ現象が発生した場合の軸受箱３６８の内表面３８８の損傷を低減する点からは、摩擦係数μの値を０．２以下とすることが望ましい。従って軸受外輪３６６に対向する面の表面粗さＲｍａｘを、５．１μｍ以上にすることがより好ましい。
【００４２】
５．４  本実施形態の作用効果に付いて
図５から図７を用いて説明した如く、軸受外輪３６６の外表面３８６の表面粗さと該軸受外輪３６６の外表面３８６に対向する面の表面粗さとの差を大きくすることにより、図６で一例を説明した如く、軸受外輪３６６の外表面３８６とその接触面との間の噛み込みを抑制でき、摩耗粉の発生を抑制することが可能となる。上記表面粗さの差を約２．０μｍ以上とすることで上記接触面の摩擦係数が減少し、上記接触面での噛み込みの抑制につながる。この場合、例えば軸受外輪３６６の外表面３８６の表面粗さが１．４μｍであるとした場合に、軸受外輪３６６の外表面３８６と接触する面の表面粗さが約３．５μｍとなる。
【００４３】
軸受外輪３６６の外表面３８６とその接触面との間の表面粗さの差を約３．５μｍ以上とすることで、上記接触面での噛み込みの抑制効果が更に増大する。この場合、例えば軸受外輪３６６の外表面３８６の表面粗さが１．４μｍであるとした場合に、軸受外輪３６６の外表面３８６と接触する面の表面粗さが約５．１μｍとなり、図７で説明した摩擦係数が０．２の状態に近い状態となる。
【００４４】
軸受外輪３６６の外表面３８６の表面粗さに対して、軸受外輪３６６の外表面３８６に接触する面の表面粗さを粗くする方が好ましい。すなわち軸受外輪３６６は回転軸受の転動体３６４や転動体３６５と接触してこれを保持する作用をなすので、ＳＫＨ材などの硬い材料が使用されることが好ましい。一方軸受外輪３６６の外表面３８６と接触する軸受箱３６８は軸受外輪３６６を固定して支持する作用をなすことから、例えば鉄系材料のように軸受外輪３６６より柔らかい材料を使用することが望ましい。これらの観点から本実施形態のように、軸受外輪３６６の外表面３８６に接触する面の表面粗さを、軸受外輪３６６の外表面３８６の表面粗さより、粗くする方が好ましい。
【００４５】
６．その他の実施形態に付いて
一般的な従来の考え方では、軸受箱３６８は軸受外輪３６６を固定支持する作用をするので、軸受外輪３６６の外表面３８６と軸受箱３６８の内表面３８８との間にクリープが生じない方向の対策を講じようとする考え方となる。しかし従来のこのような考え方では、一旦クリープ現象が生じると摩擦粉を発生する状態となる。上述したように陰極３３０とターゲット３５２との間に高電圧、例えば数万Ｖの高電圧が印加されており、金属粉が発生すると大きな問題を引き起こす。従ってクリープ現象が仮に発生した場合であっても金属粉の発生を極力抑制するとの考え方が極めて重要となる。上述の実施例は仮にクリープが発生した場合であっても、接触面の微小凹凸の噛み込みによる金属粉の発生を抑制でき効果を奏する。このような考え方は従来の発想と異なる発想である。
【００４６】
さらに上記実施形態に加えて軸受外輪３６６の外表面３８６と軸受箱３６８の内表面３８８との間の接触面に個体潤滑剤を塗布することにより、軸受箱３６８の内表面３８８の損傷を更に低減することができる。個体潤滑剤としては例えばモリブデンを塗布しても良い。このように軸受外輪３６６の外表面３８６と軸受箱３６８の内表面３８８との間に潤滑剤を塗布することは、クリープを抑制しようとする考え方からすると全く逆の考えである。しかし上述したようにクリープを全く生じさせないようにしようとすると、仮にクリープが発生じた場合に、大きな問題を発生する。考え方を変えて、仮にクリープが発生しても、摩耗粉を発生させない構成とすることが本願の基本的な背景である。このことは今までにない発想である。
【符号の説明】
【００４７】
１００・・・Ｘ線ＣＴ装置、１１０・・・操作部、１１２・・・システム制御装置、１１４・・・画像処理装置、１１６・・・記憶装置、１２２・・・入力装置、１２４・・・出力装置、１５０・・・ガントリ部、１５２・・・Ｘ線制御装置、１５４・・・ガントリ制御装置、１５６・・・寝台制御装置、１７０・・・被検者、１７２・・・寝台、２００・・・ガントリ本体、２０２・・・回転円盤、２０４・・・開口、２１０・・・Ｘ線管用電源装置、２３０・・・コリメータ、２３２・・・Ｘ線検出器、２３４・・・データ収集装置、２３２・・・Ｘ線検出器、２３４・・・データ収集装置、３００・・・Ｘ線管装置、３０２・・・絶縁油、３０４・・・放射窓、３０６・・・Ｘ線、３２０・・・Ｘ線管、３２２・・・密閉容器、３３０・・・陰極、３３２・・・収束電極、３３４・・・電子線、３４２・・・コイル、３４４・・・ロータ、３５０・・・陽極、３５２・・・ターゲット、３５４・・・回転軸、３５６・・・軸キャップ、３６０・・・軸受、３５８・・・断熱キャップ、３６２・・・軸受内輪、３６４・・・転動体、３６６・・・軸受外輪、３６８・・・軸受箱、３７２・・・矢印、３７４・・・矢印、３７５・・・矢印、３８６・・・外表面、３８８・・・内表面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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