(57)【要約】【課題】所定の部品を追加せずに軸受から発生する摩耗粉による管内清浄度悪化を防ぎ、耐電圧性能の長期維持が可能な固定陽極型Ｘ線管装置を提供することである。【解決手段】本実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管は、陽極ターゲットを備える回転円筒と、回転円筒の内側に同軸的に結合された回転軸と、回転円筒及び回転軸の間に挿入して配設される有底円筒形状の固定体と、固定体と回転軸と間に介在配設され、表面を固体潤滑材で被覆された転動体を備える軸受と、固定体の内側に嵌合され、固定体の開口部側から前記軸受を弾性的に押圧する防塵部材と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極ターゲットを備える回転円筒と、
前記回転円筒の内側に同軸的に結合された回転軸と、
前記回転円筒及び前記回転軸の間に挿入して配設される有底円筒形状の固定体と、
前記固定体と前記回転軸と間に介在配設され、表面を固体潤滑材で被覆された転動体を備える軸受と、
前記固定体の内側に嵌合され、前記固定体の開口部側から前記軸受を弾性的に押圧する防塵部材と、を備える回転陽極型Ｘ線管。
【請求項２】
前記防塵部材は、前記開口部側の前記軸受の端面に当接されている、請求項１に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項３】
前記防塵部材は、少なくとも１つの固定バネと、円板部材と、止め部材とを備え、
前記固定バネは、前記開口部側の前記軸受の端面に当接され、前記軸受を押圧し、
前記円板部材は、前記固定体の内側に嵌合する外径、且つ前記回転軸の外径との間に間隙を形成する内径の中空円板形状に形成され、前記開口部側の前記固定バネの端部に当接して設けられ、
前記止め部材は、前記固定体の内面の一部に固定され、前記開口部側の前記円板部材の端面に当接されている、請求項２に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項４】
前記防塵部材は、少なくとも１つの固定バネと、止め部材とを備え、
前記固定バネは、前記開口部側の前記軸受の端面に当接され、前記軸受を押圧し、
前記止め部材は、前記固定体の内面の一部に固定され、前記開口部側の前記固定バネの端部に当接されている、請求項２に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項５】
前記固定バネは、前記固体潤滑材と合金化し易い金属で表面にメッキ処理を施されている、請求項３、又は４に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項６】
前記円板部材は、前記固体潤滑材と合金化し易い金属で表面にメッキ処理を施されている、請求項５に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項７】
前記固定体は、前記固体潤滑材と合金化し易い金属で内側の表面にメッキ処理を施されている、請求項３に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項８】
前記固定バネは、上底部が下底部よりも小径である台形円錐形状の皿バネを偶数個備え、
前記皿バネの上底部、又は下底部同士を当接され、前記円板部材及び前記軸受との間に設けられる、請求項３に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項９】
前記固定バネは、上底部が下底部よりも小径である台形円錐形状の皿バネを偶数個備え、
前記皿バネの上底部、又は下底部同士を当接され、前記止め部材及び前記軸受との間に設けられる、請求項４に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項１０】
前記固定バネは、コイルバネである、請求項３又は７に記載の回転陽極型Ｘ線管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、回転陽極型Ｘ線管に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、回転陽極型Ｘ線管は、真空気密雰囲気に保たれた真空外囲器内に偏芯した陰極と略傘状の陽極ターゲットが対向配設されている。陽極ターゲットは、回転機構により支持され、且つ回転出来るようになっている。真空外囲器の外には、回転機構に対応してステータが配設され、回転機構を駆動している。回転機構は、ロータ（回転円筒）と陽極固定体と回転軸とを含む。陽極固定体と回転軸との間には、玉軸受が設けられている。玉軸受は、内輪と外輪の間に設けられるボールとで構成される。ボール又は内輪、外輪は、表面に薄膜状の固体潤滑材が塗布されている。
【０００３】
従来の回転陽極型Ｘ線管においては、陽極固定体は、通常、磁性体材料であるＦｅまたはＦｅ合金等で形成されている。磁性体からなる陽極固定部は、中間に回転円筒を挟んで、ステータコイルの磁性体コアと対向し、磁気回路を構成している。この磁気回路の存在により、回転円筒を通過する磁束密度が高められ、効率よく回転円筒を回転軸周りに回転させることが可能である。また、回転陽極型Ｘ線管は、玉軸受を固定するために陽極固定体の底部に固定バネが設けられている。回転陽極型Ｘ線管において、駆動時に玉軸受にかかる荷重、振動やその他の原因によって、固体潤滑材が、摩耗粉として陽極固定部や回転円筒内に拡散し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２９０７６９号公報
【特許文献２】特公平３−７２１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記回転陽極型Ｘ線管装置は、内部に拡散する摩耗粉によって、管内清浄度の悪化を招き、耐電圧性能が劣化し得る。  
したがって、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、所定の部品を追加せずに軸受から発生する摩耗粉による管内清浄度悪化を防ぎ、耐電圧性能の長期維持が可能な固定陽極型Ｘ線管装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係る回転陽極型Ｘ線管は、陽極ターゲットを備える回転円筒と、前記回転円筒の内側に同軸的に結合された回転軸と、前記回転円筒及び前記回転軸の間に挿入して配設される有底円筒形状の固定体と、前記固定体と前記回転軸と間に介在配設され、表面を固体潤滑材で被覆された転動体を備える軸受と、前記固定体の内側に嵌合され、前記固定体の開口部側から前記軸受を弾性的に押圧する防塵部材と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態のＸ線管の一例を示す概要図である。
【図２】図２は、第１の実施形態の回転機構の一例を示す縦断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る防塵部材の拡大図である。
【図４】図４は、変形例１の回転機構の部分断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、変形例２の回転機構の部分断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、変形例２の回転機構の部分断面図である。
【図６】図６は、変形例３の回転機構の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら実施形態に係るＸ線管について詳細に説明する。  
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態のＸ線管１００の一例を示す概要図である。  
Ｘ線管１００は、真空外囲器１と、陰極２と、陽極ターゲット３と、陰極支持体４と、回転機構５とを備えている。Ｘ線管１００は、例えば、回転陽極型のＸ線管である。真空外囲器１内で、陰極２と略傘状の陽極ターゲット（ターゲットディスク）３とは、対向配設されている。以下で、Ｘ線管１００の中心軸を管軸ＴＡと称する。また、管軸ＴＡに水平な方向で、陽極ターゲット３の方向を前方、前方と反対方向を後方と称する。
【０００９】
真空外囲器１は、高真空に排気されている。また、真空外囲器１は、例えば、ガラス製のガラスバルブで形成されている。陰極２は、陽極ターゲット３に対向して配置された陰極支持体４に保持され、管軸ＴＡより外れて（偏芯して）配置されている。陽極ターゲット３は、回転機構５によって支持され、且つ回転可能に設置されている。陽極ターゲット３は、Ｘ線を放射するターゲット層と、ターゲット層を支持するターゲット基体とから構成されている。ターゲット層は、例えば、タングステンで形成され、ターゲット基体は、例えば、モリブデンで形成される。以下で、陽極ターゲット３と回転機構５とをまとめて陽極構体と称する。さらに、真空外囲器１の外側には、回転機構５に対応してステータ（図示せず）が配設されている。このステータは、電源（図示せず）から電流を供給されることによって磁場を発生させ回転機構５を駆動させる。ステータは、回転部材（例えば、後述する回転円筒６）を挟んで磁性体で形成される磁性部材と磁気回路を構成している。一般的に、磁気回路によって回転部材を通過する磁束密度が高められ、効率よく回転部材を回転させることが可能である。
【００１０】
図２は、本実施形態の回転機構５の一例を示す縦断面図である。  
本実施形態の回転機構５は、回転円筒（ロータ）６と、回転円筒６に同軸的に取付けられた支持柱７と、回転軸８と、回転軸８の一端部に設けられる円板８ａと、取付けねじ９と、一対の玉軸受（ボールベアリング）１１、１２と、内側筒状スペーサ１３と、外側筒状スペーサ１４と、固定ナット１６と、陽極固定体１８と、防塵部材２０と備えている。なお、取付けねじ９は、２つ以上設けられていてもよい。
【００１１】
回転円筒６は、有底円筒形状の金属部材で形成されている。回転円筒６は、底部の外面側に、先端に陽極ターゲット３が設けられる支持柱７が同軸的に一体に突設されている。回転円筒６は、回転軸８の回転に従って陽極固定体１８の外側で回転する。回転円筒６は、例えば、銅で形成されている
回転軸８は、円板８ａに同軸的に一体に突設され、略円柱形状に形成されている。回転軸８は、円板８ａから後方に向かって延長している。円板８ａは、取付けねじ９等によって回転円筒６の底部内面に同軸的に固着されている。回転軸８は、例えば、管軸ＴＡの周りに回転する。  
陽極固定体１８は、有底円筒形状の金属部材で形成されている。陽極固定体１８は、回転円筒６と回転軸８との間に開口部側から挿入して、回転軸８と同軸的に配設されている。陽極固定体１８は、真空外囲器１に封着リング等（図示せず）を介して固定されている。
【００１２】
玉軸受１１、１２は、それぞれ、内側のリング状の内輪と外側のリング状の外輪との間に転動体（ボール）が設置されている。ボールには正しく回転するように保持器が、装着されていても良い。ここで、ボールの表面には、固体潤滑材が、薄膜状に予めコーティングされている。固体潤滑材は、例えば、鉛または銀等の軟性金属系の潤滑材である。これらの固体潤滑材は、初期状態で玉軸受に十分な潤滑作用を提供する。これらの固体潤滑材は、高速回転時の摩擦熱あるいは陽極ターゲット３からの伝導熱によって高温となって蒸発するか、玉軸受１１、１２に加わる圧力により剥がれて摩耗粉として他部へ移動するかして、潤滑効果を失う。  
玉軸受１１、１２は、回転軸８と陽極固定体１８との間に挟まれて設けられている。玉軸受１１は、陽極固定体１８の開口部側、すなわち、前方に設けられ、玉軸受１２は、陽極固定体１８の底部側、すなわち、後方に設けられている。玉軸受１１と玉軸受１２との間には、回転軸８の側部に沿う内側の筒状スペーサ１３と、陽極固定体１８の内周部に沿う外側の筒状スペーサ１４とが設けられている。
【００１３】
固定ナット１６は、回転軸８の後方に螺合されることにより、玉軸受１１、１２の内輪と、筒状スペーサ１３とを回転軸８の前方の段差部に押圧して固定する。  
スペーサ１７は、玉軸受１２の外輪の後端部と、陽極固定体１８の内面との間に設けられる。スペーサ１７は、例えば、円筒形状に形成されている。なお、スペーサ１７が配置されている位置に、後述する固定バネが設けられていてもよい。
【００１４】
図３は、本実施形態に係る防塵部材２０の拡大図である。  
防塵部材２０は、玉軸受１１、１２から発生する摩耗粉の拡散を防止し、且つ玉軸受１１、１２を弾性的に押圧して固定するために、陽極固定体１８の開口部側に設けられている。このとき、防塵部材２０は、陽極固定体１８の内側に嵌合して設けられている。
【００１５】
防塵部材２０は、固定バネ２１ａ、２１ｂと、円板部材２２と、止め部材２３とを備えている。  
固定バネ２１ａ、２１ｂは、弾性部材であり、例えば、皿バネである。固定バネ２１ａ、２１ｂは、それぞれ、薄肉の円板を台形円錐形状にして形成される。固定バネ２１ａ、２１ｂは、上底部分が下底部よりも小径に形成され、中心部を貫通する穴部を有する。固定バネ２１ａ、２１ｂは、上底部の穴部の直径が回転軸８の直径よりも僅かに大きく形成されている。また、固定バネ２１ａ、２１ｂは、下底部の直径が陽極固定体１８の内径とほぼ同等の大きさで形成されている。図３に示すように、固定バネ２１ａ、２１ｂの穴部に回転軸８を通した際に、回転軸８と固定バネ２１ａ、２１ｂの内径との間に、間隙Ｄ１が形成される。例えば、間隙Ｄ１は、少なくとも、１００μｍである。
【００１６】
固定バネ２１ａ、２１ｂが皿バネである場合には、好適には、固定バネ２１ａ、２１ｂは、偶数個設けられる。このとき、固定バネ２１ａと、固定バネ２１ｂとは、互いに上底部、又は下底部とを当接して設置される。例えば、図３に示すように、固定バネ２１ａと固定バネ２１ｂは、互いに上底部を当接して設置される。このとき、固定バネ２１ａは、台形円錐形状の下底部側を玉軸受１１の外輪部に当接される。また、固定バネ２１ｂは、台形円錐形状の下底部側を円板部材２２に当接される。固定バネ２１ａ、２１ｂは、玉軸受１１、１２やその周辺部品等の変形、例えば、熱膨張等による変形によるズレなどを防止する。
【００１７】
円板部材２２は、固定バネ２１ｂと、止め部材２３との間に設けられている。円板部材２２は、中空円板形状に形成される。円板部材２２は、回転軸８の表面との間に間隙Ｄ２を形成するように、回転軸８の直径よりも僅かに大きい直径（内径）の穴部を中心部に備える。間隙Ｄ２は、例えば、１００μｍである。また、円板部材２２は、陽極固定体１８の内側に嵌合するように、陽極固定体１８の内径とほぼ同等の直径（外径）で形成される。
【００１８】
止め部材２３は、陽極固定体１８の開口部側の端面側、すなわち、前方に設けられている。止め部材２３は、陽極固定体１８の開口部側、すなわち、前方に形成された溝部に嵌合されている。止め部材２３は、例えば、Ｃ形止め部材、押しネジやイモネジ等である。
【００１９】
本実施形態では、Ｘ線管１００は、駆動時には、真空外囲器１の外側に回転機構５に対応して配設されるステータ（図示せず）によって、回転円筒６を回転させる。このとき、陽極ターゲット３からの伝導熱のため、玉軸受１１、１２は、数百℃の高温になり得る。玉軸受１１、１２のうち、特に陽極ターゲットに熱経路的に近い方の玉軸受１１が、遠方の玉軸受１２よりも高温となる傾向にある。玉軸受１１、１２が高温となる場合には、固体潤滑材が蒸発する。玉軸受１１、１２の温度が比較的に低い場合、玉軸受１１、１２にかかる荷重のために、ボール又は内輪、外輪に付着された固体潤滑材は、はがれ落ちて、摩耗粉となる。
【００２０】
摩耗粉は、高速回転による振動や遠心力等によって陽極固定体１８の内部に拡散する。この摩耗粉は、玉軸受１１、１２の前方に設けられた防塵部材２０によって、陽極固定体１８の外部への拡散を抑制される。回転軸８と円板部材２２との間隙Ｄ２は、十分に小さいために、陽極固定体１８の外部に拡散する摩耗粉（微粒子）を十分少なくすることができる。そして、摩耗粉は、回転軸８の高速回転により遠心力で半径方向に飛ばされ、固定バネ２１ａ、２１ｂの表面、玉軸受１１の端面、円板部材２２の表面や、その周辺部品等に付着する。なお、固定バネ２１ａ、２１ｂの表面、玉軸受１１の端面、円板部材２２の表面や、その周辺部品等に対して固体潤滑材の摩耗粉と合金化し易いメッキ処理を施すことにより、固体潤滑材の摩耗粉を捕獲するトラップを形成することで、摩耗粉の拡散をより強固に防止することができる。例えば、固体潤滑材が鉛の場合には、メッキ処理の金属として錫等が使用される。また、固体潤滑材が銀の場合には、メッキ処理の金属として銅等が使用される。
【００２１】
本実施形態によれば、Ｘ線管１００は、玉軸受１１から発生した摩耗粉を防ぐために、防塵部材２０で拡散経路である陽極固定体１８の開口部を狭めることができる。Ｘ線管１００は、摩耗粉を防塵部材２０でトラップすることもできる。また、防塵部材２０は、玉軸受１１、１２を固定するために予圧をかける予圧部材の機能を含む。したがって、Ｘ線管１００は、新たに部材を追加せずに、摩耗粉の拡散を防止することができる。その結果、Ｘ線管１００は、摩耗粉による管内清浄度悪化を防止し、耐電圧性能を長期的に維持することができる。
【００２２】
次に第１の実施形態に係るＸ線管の変形例について説明する。実施形態の変形例において、前述した実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２３】
（変形例１）  
変形例１のＸ線管１００は、防塵部材２０の構成が異なる。  
図４は、変形例１の回転機構５の部分断面図である。  
防塵部材２０は、２つ以上の偶数個の固定バネを備える。例えば、図４に示すように、防塵部材２０は、固定バネ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び２１ｄと、円板部材２２と、止め部材２３とを備える。ここで、固定バネ２１ｃ、２１ｄは、例えば、皿バネである。
【００２４】
固定バネ２１ａ、２１ｂは、互いに上底部が当接して設けられている。固定バネ２１ｂと固定バネ２１ｃは、互いに下底部が当接して設けられている。固定バネ２１ｃと固定バネ２１ｄは、互いに上底部が当接して設けられている。固定バネ２１ｄは、下底部が円板部材２２の表面に当接して設けられている。このとき、玉軸受１１及び固定バネ２１ａと、固定バネ２１ｂ及び固定バネ２１ｃと、固定バネ２１ｄ及び円板部材２２との夫々の間に、摩耗粉のトラップが形成される。
【００２５】
変形例１によれば、Ｘ線管１００は、２つ以上の偶数個の固定バネを備えている。したがって、Ｘ線管１００は、前述の実施形態よりも多くの摩耗粉のトラップが形成される。その結果、Ｘ線管１００は、前述の実施形態よりも摩耗粉の拡散の防止効果を向上することができる。
【００２６】
（変形例２）  
変形例１のＸ線管１００は、防塵部材２０が円板部材２２を含まない。  
図５Ａ及び図５Ｂは、変形例２の回転機構５の部分断面図である。  
防塵部材２０は、偶数個の固定バネと、止め部材２３とを備える。例えば、図５Ａに示すように、防塵部材２０は、２つの固定バネ２１ａ、２１ｂを備えている。また、図５Ｂに示すように、防塵部材２０は、２つ以上の偶数個の固定バネ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、及び２１ｄを備えていてもよい。
【００２７】
図５Ａにおいて、固定バネ２１ａと固定バネ２１ｂとは、互いに上底部が当接して設けられている。このとき、玉軸受１１及び固定バネ２１ａの間に、摩耗粉のトラップが形成される。
【００２８】
図５Ｂにおいて、固定バネ２１ａ、２１ｂは、互いに上底部が当接して設けられている。固定バネ２１ｂと固定バネ２１ｃは、互いに下底部が当接して設けられている。固定バネ２１ｃと固定バネ２１ｄは、互いに上底部が当接して設けられている。固定バネ２１ｄは、下底部が止め部材２３に当接して設けられている。このとき、玉軸受１１及び固定バネ２１ａと、固定バネ２１ｂ及び固定バネ２１ｃとの夫々の間に、摩耗粉のトラップが形成される。
【００２９】
変形例２によれば、Ｘ線管１００は、前述の実施形態よりも少ない部材で、摩耗粉の拡散を防止することができる。
【００３０】
（変形例３）  
変形例３のＸ線管１００は、防塵部材２０の固定バネが前述の実施形態と異なる。  
図６は、変形例３の回転機構５の部分断面図である。  
防塵部材２０は、固定バネ２１ｅと、円板部材２２と、止め部材２３とを備えている。固定バネ２１ｅは、例えば、コイルバネである。固定バネ２１ｅは、玉軸受１１と、円板部材２２との間に設けられ、玉軸受１１の外輪を前方側から後方に押圧する。
【００３１】
変形例３では、玉軸受１１と、円板部材２２との間に、摩耗粉のトラップが形成される。摩耗粉は、回転軸８の高速回転により遠心力で半径方向に飛ばされ、玉軸受１１と円板部材２２との間の陽極固定体１８の内壁や円板部材２２の表面等に付着する。
【００３２】
変形例３によれば、Ｘ線管１００は、前述の実施形態よりも摩耗粉のトラップの領域を拡大することができる。その結果、Ｘ線管１００は、前述の実施形態よりも摩耗粉の拡散を防止することができる。
【００３３】
前述の実施形態によれば、Ｘ線管１００は、摩耗粉による管内清浄度悪化を防止し、耐電圧性能を長期的に維持することができる。
【００３４】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものでなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１…真空外囲器、２…陰極、３…陽極ターゲット、４…陰極支持体、５…回転機構、６…回転円筒（ロータ）、７…支持柱、８…回転軸、８ａ…円板、９…取付けねじ、１１、１２…玉軸受、１３、１４…筒状スペーサ、１６…固定ナット、１７…スペーサ、１８…陽極固定体、２０…防塵部材、２１ａ、２１ｂ…固定バネ、２２…円板部材、２３…止め部材。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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