JP2003178705A

JP2003178705A - 回転陽極型ｘ線管およびこれを用いた回転陽極型ｘ線管装置並びにその制御方法

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Publication number: JP2003178705A
Application number: JP2001375162A
Authority: JP
Inventors: Hideo Abu; 秀郎阿武
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-12-10
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2003-06-27
Anticipated expiration: 2021-12-10
Also published as: JP3824921B2

Abstract

(57)【要約】【課題】信頼性の高い回転陽極型Ｘ線管および回転陽
極型Ｘ線管装置並びにその制御方法を提供すること。【解決手段】真空容器１０内に配置した陽極ターゲッ
ト１１と、この陽極ターゲット１１と一体で回転する回
転部分１２と、この回転部分１２と嵌合しその嵌合部分
の一部に動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂ、Ｓａ、Ｓｂが設
けられた固定部分と、外部から付与される回転磁界によ
り陽極ターゲット１１を回転させる回転力を発生するロ
ータ部分１４とを具備した回転陽極型Ｘ線管において、
外部から回転磁界が付与される液体金属潤滑材を溜め管
軸ｍに直交する嵌合部分の所定区間よりも外側に位置す
る嵌合部分に一端１９ａが開口し、他端１９ｂが一端１
９ａと相違する領域の嵌合部分に開口するダクト１９を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転陽極型Ｘ線
管およびこれを用いた回転陽極型Ｘ線管装置並びにその
制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転陽極型Ｘ線管は、真空容器内に配置
した陽極ターゲットに向って電子ビームを照射し、陽極
ターゲットからＸ線を放出させる構造になっている。Ｘ
線の放出時、陽極ターゲットは高速で回転できるよう
に、回転支持機構によって回転可能に支持されている。
回転支持機構は陽極ターゲットと一体で回転する回転部
分およびこの回転部分に嵌合する固定部分などから構成
され、両者の嵌合部分に軸受機構たとえば動圧式すべり
軸受が設けられている。動圧式すべり軸受は、一般に、
回転部分および固定部分の両方あるいはその一方の軸受
面にらせん溝を形成し、らせん溝などの部分に液体金属
潤滑材を充填して構成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】回転陽極型Ｘ線管に動
圧式すべり軸受を用いた場合、回転部分が回転していな
い状態では、回転部分と固定部分の軸受面どうしが一部
で固体接触する。また、陽極ターゲットが回転を始める
起動時や回転を終了する停止時など、回転部分の回転数
が低い場合、回転部分と固定部分の軸受面どうしが接触
状態になったり、非接触状態になったりする、いわゆる
境界潤滑状態になる。

【０００４】そのため、陽極ターゲットおよび回転部分
など回転体全体の重量が大きい場合、あるいは、回転支
持機構の軸受部分で受ける加速度が大きい場合など、回
転部分と固定部分の軸受面どうしが接触する応力が大き
くなる。その結果、起動時や停止時に、軸受面の摩耗や
焼き付き、かじりなどの不具合が発生する。また、陽極
ターゲットや回転部分など回転体の慣性モーメントが大
きい場合も、停止時の最終段階において軸受面どうしが
接触する回転エネルギーが大きくなり、上記の不具合が
発生しやすくなる。

【０００５】また、動圧式すべり軸受は、通常、ラジア
ル方向の動圧式すべり軸受が管軸方向に離れた２つの領
域に設けられている。このとき、陽極ターゲットおよび
回転部分など回転体全体の重心が２つの動圧式すべり軸
受の間にないと、回転体の実際の重量よりも大きい力が
接触部分に局所的に加わり、上記の不具合が発生しやす
くなる。

【０００６】本発明は、上記した欠点を解決し、回転の
起動時や停止時などに発生する摩耗および焼き付き、か
じりを防止し、信頼性の高い回転陽極型Ｘ線管および回
転陽極型Ｘ線管装置並びにその制御方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、真空容器内
に配置した陽極ターゲットと、この陽極ターゲットと一
体で回転する回転部分と、この回転部分と嵌合しその嵌
合部分の一部に動圧式すべり軸受が設けられた固定部分
と、外部から付与される回転磁界により前記陽極ターゲ
ットを回転させる回転力を発生するロータ部分とを具備
した回転陽極型Ｘ線管において、外部から回転磁界が付
与される液体金属潤滑材を溜め管軸に直交する嵌合部分
の所定区間よりも外側に位置する前記嵌合部分に一端が
開口し、他端が前記一端と相違する領域の前記嵌合部分
に開口するダクトを設けたことを特徴とする。

【０００８】また、この発明は、上記の回転陽極型Ｘ線
管において、液体金属潤滑材に付与する回転磁界および
ロータ部分に付与する回転磁界を共通に発生するステー
タを設けた回転陽極型Ｘ線管装置である。

【０００９】また、この発明は、上記の回転陽極型Ｘ線
管において、陽極ターゲットの回転開始時または回転停
止時に、液体金属潤滑材の回転角速度がロータ部分の回
転角速度よりも大きくなるように制御するする回転陽極
型Ｘ線管の制御方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図１を
参照して説明する。符号１０は回転陽極型Ｘ線管を構成
する真空容器で、図１ではその一部が示されている。真
空容器１０内に陽極ターゲット１１が配置され、陽極タ
ーゲット１１は回転支持機構によって回転可能に支持さ
れている。回転支持機構は陽極ターゲット１１と一体で
回転する回転部分およびこの回転部分に嵌合する固定部
分から構成され、陽極ターゲット１１はその回転部分た
とえば有底円筒状の回転円筒１２に連結されている。

【００１１】回転円筒１２は、たとえば陽極ターゲット
１１側に位置する径小部１２ａおよびこの径小部１２ａ
よりも内径が大きい筒状の径大部１２ｂ、径小部１２ａ
と径大部１２ｂを結ぶフランジ状の段差部１２ｃから構
成されている。径大部１２ｂの図示下方の開口はスラス
トリング１３で封止されている。スラストリング１３お
よび回転円筒１２は機械的に連結され、回転支持機構の
回転部分を構成している。また、スラストリング１３の
外周側壁部分に円筒ロータ１４が固定されている。

【００１２】円筒ロータ１４は熱および電気の伝導度が
高い銅などで形成され、外部から付与される回転磁界に
よって回転力を発生するロータとして機能する。円筒ロ
ータ１４の回転はスラストリング１３および回転円筒１
２を介して陽極ターゲット１１に伝達し、陽極ターゲッ
ト１１を回転させる。また、回転円筒１２やスラストリ
ング１３などの回転部分で囲まれた内部空間に円柱状の
固定体１５が嵌合している。

【００１３】固定体１５は回転支持機構の固定部分を構
成し、たとえば回転円筒１２の径小部１２ａに嵌合する
第１径小部１５ａおよびこの第１径小部１５ａよりも外
径が大きく回転円筒１２の径大部１２ｂに嵌合する径大
部１５ｂ、この径大部１５ｂよりも外径が小さくスラス
トリング１３の部分を貫通する第２径小部１５ｃから構
成されている。第２径小部１５ｃの図示下方に筒状の陽
極支持部１６が連結している。

【００１４】回転部分と固定部分の嵌合部分、たとえば
回転円筒１２やスラストリング１３と固定体１５との嵌
合部分に動圧式すべり軸受が形成されている。たとえば
固定体１５の第１径小部１５ａの中間位置に環状の凹部
１７が形成され、凹部１７を挟んだその上方領域および
下方領域に、それぞれヘリンボンパターンのらせん溝Ａ
１、Ａ２が形成されている。また、径大部１５ｂの管軸
ｍに垂直なその上下両面にヘリンボンパターンのらせん
溝Ｂ１、Ｂ２が形成されている。

【００１５】らせん溝Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の部分お
よび回転円筒１２やスラストリング１３と固定体１４と
の嵌合部分の隙間にＧａ合金などの液体金属潤滑材が充
填され、らせん溝Ａ１、Ａ２の部分に軸受面が管軸ｍに
平行なラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂが形
成されている。また、らせん溝Ｂ１、Ｂ２の部分に軸受
面が管軸ｍに垂直なスラスト方向の動圧式すべり軸受Ｓ
ａ、Ｓｂが形成されている。

【００１６】固定体１５の径大部１５ｂに形成されたら
せん溝Ｂ１、Ｂ２の外側に、らせん溝Ｂ１、Ｂ２の部分
よりも嵌合隙間が大きい第１逃げ部１８１および第２逃
げ部１８２が形成されている。この場合、固定体１５の
径大部１５ｂは、らせん溝Ｂ１、Ｂ２の部分は管軸ｍ方
向の厚さが厚い肉厚に形成され、その外側の逃げ部１８
１、１８２は厚さが薄い肉薄に形成されている。逃げ部
１８１、１８２の部分には液体金属潤滑材が充填され、
液体金属潤滑材の溜め部になっている。

【００１７】また、固定体１５の第１径小部１５ａから
径大部１５ｂの部分にかけてダクト１９が形成されてい
る。ダクト１９の一端１９ａは、回転円筒１２の径大部
１２ｂと固定体１５の径大部１５ｂとが管軸ｍに平行な
面どうしで嵌合する領域、たとえば管軸ｍを中心とする
半径方向において、第１および第２の逃げ部１８１、１
８２よりも遠くに位置する径大部１５ｂの外周側壁部に
開口している。ダクト１９の他端１９ｂはたとえばらせ
ん溝Ａ１が形成された動圧式すべり軸受Ｒａの領域に開
口している。

【００１８】この場合、他端１９ｂの開口は、軸受面ど
うしの摩耗や焼き付、かじりなどが発生しやすい位置た
とえば凹部１７よりも上端面の方に近い位置に設けられ
る。ダクト１９の中間部分は管軸ｍに平行で、上端およ
び下端で垂直に折れ曲がり、それぞれの開口に連結して
いる。ダクト１９は、管軸ｍに対し回転対称となる位置
に複数たとえば３個設けられる。

【００１９】また、真空容器１０の外側で、第１および
第２の逃げ部１８１、１８２や円筒ロータ１４の近傍に
回転磁界を発生するステータ２０が配置されている。ス
テータ２０は環状の鉄心２０ａおよびコイル２０ｂなど
から構成され、鉄心２０ａの部分が逃げ部１８１、１８
２や円筒ロータ１４の少なくとも一部を囲むように配置
されている。この場合、逃げ部１８１、１８２および円
筒ロータ１４は重ならないように管軸方向にずらしてい
る。

【００２０】上記した構成において、ステータ２０のコ
イル２０ｂにたとえば交流電圧を加え、鉄心２０ａ内に
回転磁界を発生させ、円筒ロータ１４を回転させ、さら
に陽極ターゲット１１を回転させる。この状態で、陽極
ターゲット１１に電子ビームを照射し、陽極ターゲット
１１からＸ線が放出する。

【００２１】回転陽極型Ｘ線管の動作時、ステータ２０
が発生する回転磁界により、たとえば逃げ部１８１、１
８２の液体金属潤滑材が管軸を中心に回転する。このと
き、液体金属潤滑材のたとえば管軸ｍから離れた遠い部
分に遠心力に基づく圧力Ｐが発生する。

【００２２】この圧力Ｐはダクト１９内の液体金属潤滑
材を介して、ダクト１９の他端１９ｂ開口に伝達し、ら
せん溝Ａ１が形成された領域に静圧ラジアル軸受機能を
発生する。したがって、回転部分の起動時や停止時な
ど、動圧式すべり軸受の負荷能力が低下した場合、ある
いは負荷能力がほとんどなくなった場合にも、静圧ラジ
アル軸受機能が作用し、回転部分と固定部分の接触が防
止される。また、接触する際の圧力が軽減する。

【００２３】たとえば図１で、逃げ部の外径が３８ｍｍ
（半径ｒ2 ＝０．０１９ｍ）、内径が３２ｍｍ（半径ｒ
1 ＝０．０１６ｍ）で、逃げ部の隙間に溜まった液体金
属潤滑材が２００ｒｐｓで回転する場合、逃げ部の外周
部に遠心力で発生する圧力Ｐは、Ｐ＝（ρω² ／３ｒ2 ）（ｒ2 ³ −ｒ1 ³）…（１）となる。（１）式に、ρ＝６２００（ｋｇ／ｍ³ ）、ω
＝２π・２００（ｒａｄ／ｓｅｃ）、ｒ2 ＝０．０１９
（ｍ）、ｒ1 ＝０．０１６（ｍ）を代入すると、Ｐ＝４
７４５８９Ｐａ＝４．８４ｋｇｆ／ｃｍ² となる。

【００２４】図１の場合、ダクト１９の一端１９ａが逃
げ部１８１、１８２よりも管軸ｍから遠い位置に開口し
ている。この場合、その一端１９ａは、逃げ部１８１、
１８２の全体よりも外側に位置する必要はなく、逃げ部
１８１、１８２の一部区間よりも外側に位置する場合で
も圧力が発生する。しかし、逃げ部１８１、１８２全体
よりも管軸ｍから遠い外側に位置する方が静圧軸受機能
が大きくなる。

【００２５】また、図１では、嵌合隙間の大きい逃げ部
１８１、１８２がない場合でも、ダクト１９の一端１９
ａを、管軸に直交する嵌合部分の所定長さ区間の外側に
設ければ静圧ラジアル軸受機能を発生させることができ
る。しかし、逃げ部１８１、１８２を設けた場合、逃げ
部１８１、１８２に溜まった液体金属潤滑材がダクト１
９部分に補給されるという効果がある。

【００２６】次に、本発明の他の実施形態について図２
を参照して説明する。図２は、図１に対応する部分に同
じ符号を付し重複する説明を一部省略する。

【００２７】この実施形態の場合、固定体１５の径大部
１５ｂは全体が同じ厚さに形成され、回転円筒１２の段
差部１２ｃおよびスラストリング１３と対向する領域の
ほぼ全体にらせん溝Ｂ１、Ｂ２が形成されている。ま
た、固定体１５の径大部１５ｂの中央に、液体金属潤滑
材の溜め部となる空洞部２１が形成されている。この場
合、空洞部２１は回転ロータ１４に対し管軸方向に位置
をずらして設けられている。また、空洞部２１と固定体
１５の上端面の間に管軸ｍに沿って、液体金属潤滑材を
収納する収納室２２が設けられ、収納室２２から直角に
分岐し液体金属潤滑材を凹部１７に供給する通路２３が
設けられている。そして、固定体１５の第１径小部１５
ａに第１および第２の２つのダクト２４、２５が設けら
れている。

【００２８】第１のダクト２４の一端２４ａは空洞部２
１内の管軸ｍから遠い側に開口し、他端２４ｂは動圧式
すべり軸受Ｒａが形成された領域よりも上方すなわち動
圧式すべり軸受Ｒａでない領域に開口している。第２の
ダクト２５の一端２５ａは空洞部２１の管軸ｍから遠い
位置に開口し、他端２５ｂはたとえば動圧式すべり軸受
Ｒｂが形成された領域よりも下方に開口している。

【００２９】ステータ２０は、たとえばその鉄心２０ａ
部分が回転ロータ１４や第１、第２逃げ部１８１、１８
２の少なくとも一部を囲むような関係に配置されてい
る。

【００３０】上記した構成によれば、ステータ２０が発
生する回転磁界が円筒ロータ１４で遮断されることなく
空洞部２１に溜まった液体金属潤滑材に付与され、空洞
部２１内の液体金属潤滑材が回転する。これにより、２
つのダクト２４、２５の他端２４ａ、２５ａの開口に静
圧のラジアル軸受機能が発生する。

【００３１】たとえば図２で、空洞部２１の外径が３０
ｍｍ（半径ｒ2 ＝０．０１５ｍ）、液体金属潤滑材の内
側の径が２０ｍｍ（半径ｒ1 ＝０．０１０ｍ）で、空洞
部２１の隙間に溜まった液体金属潤滑材が２００ｒｐｓ
で回転する場合、空洞部２１の外周部（φ2 ＝３０ｍ
ｍ）に遠心力で発生する圧力Ｐは、Ｐ＝（ρω² ／３ｒ2 ）（ｒ2 ³ −ｒ1 ³ ）…（１）となる。（１）式に、ρ＝６２００（ｋｇ／ｍ³ ）、ω
＝２π・２００（ｒａｄ／ｓｅｃ）、ｒ2 ＝０．０１５
（ｍ）、ｒ1 ＝０．０１０（ｍ）を代入すると、Ｐ＝５
１６７２９Ｐａ＝５．２７ｋｇｆ／ｃｍ² となる。

【００３２】図２は、２つのダクト２４、２５が動圧式
すべり軸受Ｒａ、Ｒｂを避けた領域に開口している。こ
の場合、ダクト２４、２５の開口によって動圧式すべり
軸受の軸圧が低下しないという効果がある。

【００３３】次に、本発明の他の実施形態について図３
を参照して説明する。符号３０は回転陽極型Ｘ線管を構
成する真空容器で、図３ではその一部が示されている。
真空容器３０の図示下端に封止リング３１が封着され、
封止リング３１の内側にリング状の封止部材３２が接合
されている。また、真空容器３０内に陽極ターゲット３
３が配置されている。

【００３４】陽極ターゲット３３は固定ねじ３４で回転
支柱３５に固定され、回転支柱３５は回転支持機構に固
定されている。回転支持機構は互いの嵌合部分に軸受機
構が設けられた回転部分や固定部分などから構成され、
陽極ターゲット３３を回転可能に支持している。回転支
柱３５は回転支持機構の回転部分たとえば回転円筒３６
に連結されている。

【００３５】回転円筒３６は、たとえば回転支柱３５が
直接連結された中間円筒３６ａおよび中間円筒３６ａの
内側に接合された有底円筒状の内側円筒３６ｂなどから
構成されている。中間円筒３６ａは陽極ターゲット３３
が発生した熱の伝達を抑える機能を有し、内側円筒３６
ｂはその内側に軸受面が形成されている。また、中間円
筒３６ａの外側に外側円筒３７が接合されている。外側
円筒３７は銅製で、外部から付与される回転磁界により
回転力を発生する円筒ロータとして機能する。なお、中
間円筒３６ａおよび内側円筒３６ｂ、そして外側円筒３
７は同軸に配置され、たとえば３層構造になっている。

【００３６】内側円筒３６ｂの図示上方たとえば陽極タ
ーゲット３３側は肉厚が厚い肉厚部ｂ１に形成され、図
示下方は肉厚が薄い肉薄部ｂ２に形成されている。肉厚
部ｂ１と肉薄部ｂ２の境界に段差面Ａが形成されてい
る。肉厚部ｂ１は肉厚が厚い分だけ肉薄部ｂ２よりも内
径が小さくなっている。内側円筒３６ｂの図示下端の開
口はスラストリング３８で封止されている。内側円筒３
６ｂおよびスラストリング３８はねじ３９で一体に固定
され、両者はともに回転支持機構の回転部分を構成して
いる。また、内側円筒３６ｂおよびスラストリング３８
で囲まれた内側空間に固定体４０が嵌合されている。

【００３７】固定体４０は回転支持機構の固定部分を構
成し、その図示下端４０１はスラストリング３８および
封止部材３２を貫通し、真空容器３０の外側まで伸び、
封止部材３２の部分で気密接合されている。固定体４０
は、内側円筒３６ｂとの嵌合領域に、外径が小さい径小
部４０ａおよびこの径小部４０ａよりも外径が大きい径
大部４０ｂが設けられ、径小部４０ａと径大部４０ｂの
境界に段差面Ｂが形成されている。径小部４０ｂの一部
が内側円筒３６ｂの肉厚部ｂ１に嵌合し、径大部４０ａ
の一部が内側円筒３６ｂの肉薄部ｂ２に嵌合している。
段差面Ｂは、管軸ｍ方向において外側円筒３７からずれ
た位置たとえばその下端３７ａよりも図示下方に位置し
ている。

【００３８】また、内側円筒３６ｂと固定体４０が嵌合
する部分、たとえば固定体４０の径小部４０ａの外周面
および固定体４０の径大部４０ｂの外周面にらせん溝
（図示せず）が形成され、このらせん溝の部分に液体金
属潤滑材が充填され、軸受面が管軸ｍと平行なラジアル
方向の動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒｂが形成されている。
また、内側円筒３６ｂの底部と対向する固定体４０の上
端面およびスラストリング３８の上面と対向する固定体
４０の段部に、それぞれらせん溝（図示せず）が形成さ
れ、このらせん溝の部分に液体金属潤滑材が充填され、
軸受面が管軸に直交するスラスト方向の動圧式すべり軸
受Ｓａ、Ｓｂが形成されている。

【００３９】内側円筒３６ｂの段差面Ａと固定体４０の
段差面Ｂは管軸ｍの延長方向において位置がずれ、段差
面Ａと段差面Ｂとの間に、ラジアル方向の動圧式すべり
軸受Ｒａ、Ｒｂの部分よりも、管軸ｍを中心にしたその
半径方向おける嵌合隙間が大きい筒状嵌合部、いわゆる
液体金属潤滑材の溜め部となる逃げ部４５が形成されて
いる。逃げ部４５に液体金属潤滑材が充填され、また、
その液体金属潤滑材中に固定体４０を取り巻く浮動体た
とえば円筒状スリーブ４６が配置されている。円筒状ス
リーブ４６はたとえば内側円筒３６ｂや固定体４０の軸
受面と同じ材料で形成され、液体金属潤滑材に浸漬され
浮いた状態になっている。

【００４０】また、内側円筒３６ｂの肉厚部ｂ１に、内
側円筒３６ｂおよび固定体４０の嵌合部分と逃げ部４５
とを結んでダクト４７が形成されている。ダクト４７の
一端４７ａはたとえば段差面Ａの管軸から遠い側の端に
開口し、他端４７ｂは肉厚部ｂ１と固定体４０の径小部
４０ａが嵌合する部分、たとえば動圧式すべり軸受Ｒａ
が形成された領域に開口し、このダクト４７内に液体金
属潤滑材が充填されている。

【００４１】固定体４０の径大部４０ｂには、液体金属
潤滑材を逃げ部４５に戻すための戻り通路４８が形成さ
れている。戻り通路４８の一端４８ａは内側円筒３６ｂ
の肉薄部ｂ２内面のスラストリング３８に近い下端に開
口し、他端４８ｂは段差面Ｂの管軸ｍに近い側の端に開
口している。

【００４２】また、真空容器３０の外側に、回転磁界を
発生するステータ４９が円筒ロータ３７の近傍に配置さ
れている。ステータ４９は鉄心４９ａやコイル４９ｂな
どから構成され、たとえばその鉄心４９ａの部分が外側
円筒３７および逃げ部の少なくとも一部を囲む位置に配
置されている。

【００４３】上記した構成において、ステータ４９が発
生する回転磁界によって円筒ロータ３７が回転する。円
筒ロータ３７の回転は陽極ターゲット３３に伝達され陽
極ターゲット３３が回転する。この状態で、陽極ターゲ
ット３３に電子ビームが照射され、陽極ターゲット３３
からＸ線が放出される。

【００４４】上記した構成の場合、回転陽極型Ｘ線管が
動作状態に入ると、逃げ部４５のたとえば段差面Ｂ近傍
の液体金属潤滑材が回転する。このとき、液体金属潤滑
材の外周部たとえば管軸ｍから離れた部分に遠心力に基
づく圧力Ｐが発生し、たとえば逃げ部４５の液体金属潤
滑材に圧力Ｐが発生する。

【００４５】この圧力Ｐはたとえば円筒状スリーブ４６
外側の隙間やダクト４７内の液体金属潤滑材を介して、
ダクト４７の他端４７ｂに伝達され、たとえばらせん溝
４１ａが形成された動圧式すべり軸受の領域に静圧ラジ
アル軸受機能を発生する。したがって、起動時や停止時
に、動圧式すべり軸受の負荷能力が低下し、あるいは負
荷能力がほとんどなくなった場合にも、静圧ラジアル軸
受機能によって回転部分と固定部分の接触が防止され
る。また、接触する際の圧力が軽減される。なお、軸受
部分に送り出された液体金属潤滑材は、たとえば戻り通
路４８から逃げ部４５に戻る構成になっている。

【００４６】上記した構成は、逃げ部４５に円筒状スリ
ーブ４６を設け、液体金属潤滑材に浸漬させている。浮
動スリーブ４６を配置した場合、内側円筒３６ｂと円筒
状スリーブ４６間、および、円筒状スリーブ４６と固定
体４０間の回転速度差が小さく、逃げ部４５における乱
流の発生が抑えられ発熱が低下する。

【００４７】また、内側円筒３６ｂが回転状態であって
も、非回転状態であっても、円筒状スリーブ４６に荷重
がかからない。したがって、大重量の陽極ターゲットを
用いる場合や、ＣＴ装置などに搭載され陽極ターゲット
に高い加速度が加わる場合でも、円筒状スリーブ４６は
変形しない。そのため、円筒状スリーブ４６によって回
転特性が不良になったり、かじりが発生したりすること
がない。

【００４８】次に、本発明の他の実施形態について図４
を参照して説明する。図４は、図３に対応する部分に同
じ符号を付し重複する説明を一部省略する。

【００４９】この実施形態の場合、固定体４０内部に空
洞部５１いわゆる液体金属潤滑材の溜め部が形成されて
いる。空洞部５１と固定体４０の上端面との間に管軸ｍ
に沿って、液体金属潤滑材を収納する収納室５２が設け
られている。また、収納室５２から分岐し嵌合部分に向
って液体金属潤滑材を供給する通路５３が設けられてい
る。また、固定体４０内部に第１および第２の２つのダ
クト５４、５５が設けれている。

【００５０】第１のダクト５４の一端５４ａは空洞部５
１内の管軸ｍから遠い位置に開口し、他端５４ｂはたと
えば動圧式すべり軸受Ｒａが形成された領域よりも上方
に開口している。第２のダクト５５の一端５５ａは空洞
部５１内の管軸ｍから遠い位置に開口し、その他端５５
ｂはたとえば動圧式すべり軸受Ｒｂが形成された領域よ
りも下方に開口している。

【００５１】ステータ４９は、たとえばその鉄心４９ａ
部分が円筒ロータ３７および空洞部５１の少なくとも一
部を囲むように配置されている。この場合、円筒ロータ
３７および空洞部５１の位置が管軸方向にずれているた
め、ステータ４９が発生する回転磁界が円筒ロータ３７
に遮断されることなく空洞部５１に付与される。

【００５２】上記した構成によれば、ステータ４９から
付与される回転磁界で空洞部５１の液体金属潤滑材が回
転し、２つのダクト５４、５５の他端たとえば内側円筒
３６ｂと固定体４０の嵌合部分側の開口に静圧のラジア
ル軸受機能が発生する。この場合、２つのダクト５４、
５５の他端開口は、たとえば動圧式すべり軸受Ｒａ、Ｒ
ｂの領域を避け、動圧式すべり軸受の軸圧が低下しない
ようにしている。

【００５３】次に、本発明の他の実施形態について図５
を参照して説明する。図５は、図４に対応する部分に同
じ符号を付し重複する説明を一部省略する。

【００５４】この実施形態の場合、回転磁界によって回
転する液体金属潤滑材を溜める空洞部５１を固定体４０
の内部でなく、真空容器３０の外側に設けている。ま
た、内側円筒３６ｂおよび固定体４０の嵌合部分と空洞
部５１との間に第１および第２の２つのダクト５４、５
５を設け、液体金属潤滑材を回転させる潤滑材用ステー
タ６１を円筒ロータ３７用のステータ４９とは別に設け
ている。

【００５５】図５では、空洞部５１を真空容器３０の外
側に設けている。しかし、真空容器３０内に陽極部分を
封止する封止部材３２の部分に設けることもできる。

【００５６】上記の各実施形態では、液体金属潤滑材に
働く遠心力を利用して静圧ラジアル軸受機能を発生させ
る場合で説明している。しかし、液体金属潤滑材の回転
で発生する圧力が伝達されるダクトの開口を、嵌合部分
の管軸に垂直なスラスト面に設けることもできる。この
場合、静圧スラスト軸受機能が発生する。

【００５７】また、図１ないし図４の実施形態では１つ
のステータを配置している。しかし、図５の場合と同様
に、円筒ロータに回転力を発生させるロータ用ステータ
と、溜め部の液体金属潤滑材に回転力を発生させる潤滑
材用ステータを独立に設けることができる。ロータ用ス
テータおよび潤滑材用ステータを別に設けた場合、円筒
ロータの回転と液体金属潤滑材の回転を独立して制御で
きる。

【００５８】たとえば、陽極ターゲットの回転を０から
上昇させる起動時または陽極ターゲットの回転を降下し
停止させる停止時に、たとえば溜め部の液体金属潤滑材
の回転角速度を円筒ロータの回転角速度よりも高くなる
ように制御できる。この場合、静圧軸受機能が発生した
状態で、回転体の回転速度が上昇し、停止するため、軸
受面どうしの摩耗や焼き付、かじりなどが防止される。

【００５９】また、陽極ターゲットの起動時、円筒ロー
タの回転数が実質上高くならないように、たとえば円筒
ロータを回転させずに、溜め部の液体金属潤滑材の回転
角速度だけを高くし、その後、円筒ロータの回転角速度
を高くするように制御できる。この場合、静圧軸受機能
が働いている状態で、陽極ターゲットが回転を始め、あ
るいは回転速度が上昇するため、軸受面の摩耗や焼き
付、かじりなどを防止できる。

【００６０】また、陽極ターゲットの停止時、円筒ロー
タの回転数が実質上高くならないように抑え、溜め部の
液体金属潤滑材の回転数のみを高めるように制御するこ
ともできる。この場合も、静圧軸受機能が働く状態で陽
極ターゲットが停止に向う。そのため、停止時に、軸受
面どうしの摩耗や焼き付、かじりなどを防止できる。ま
た、陽極ターゲットの起動時や停止時に、溜め部の液体
金属潤滑材の回転角速度が、ロータ部分の回転角速度よ
りも高くなるように制御できる。この場合も、同様の効
果が得られる。なお、円筒ロータや溜め部の液体金属潤
滑材の回転制御はコイルに加える駆動信号の周波数や電
圧によって調整される。

【００６１】円筒ロータおよび溜め部の液体金属潤滑材
に共通のステータを用いる場合でも、たとえばコイルに
印加する駆動信号の電圧を小さくし、発生する回転磁界
の強度を弱くすれば、起動時、摩擦が大きい円筒ロータ
の回転を起動させず、摩擦が小さい溜め部の液体金属潤
滑材のみを回転させ、その後、円筒ロータを回転させる
ことができる。また、停止時には、溜め部の液体金属潤
滑材の回転角速度を円筒ロータよりも大きくできる。

【００６２】なお、上記の各実施形態は、固定部分にら
せん溝を形成している。しかし、動圧式すべり軸受を設
ける場合、固定部分と対向する回転部分にらせん溝を形
成してもよく、両方にらせん溝を形成してもよい。

【００６３】また、軸受面どうしの摩耗などの問題は、
陽極ターゲットや回転部分、円筒ロータなど回転体全体
の重心が２つのラジアル方向の動圧式すべり軸受の間に
ない場合に多く発生する。したがって、本発明は、回転
体全体の重心が２つのラジアル方向の動圧式すべり軸受
の間にない構造の回転陽極型Ｘ線管に有効である。

【００６４】上記した構成によれば、起動時や停止時な
どに発生する摩耗や焼き付、かじりが防止され、長期に
亙り安定な回転特性を維持できる回転陽極型Ｘ線管およ
び回転陽極型Ｘ線管装置並びにその制御方法を提供でき
る。

【００６５】

【発明の効果】この発明によれば、長期にわたり安定な
回転特性を維持できる回転陽極型Ｘ線管および回転陽極
型Ｘ線管装置並びにその制御方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための断面図であ
る。

【図２】本発明の他の実施形態を説明するための断面図
である。

【図３】本発明の他の実施形態を説明するための断面図
である。

【図４】本発明の他の実施形態を説明するための断面図
である。

【図５】本発明の他の実施形態を説明するための断面図
である。

【符号の説明】

１０…真空容器１１…回転陽極型Ｘ線管１２…回転円筒１３…スラストリング１４…円筒ロータ１５…固定体１６…陽極支持部１７…凹部１８１、１８２…逃げ部１９…ダクト１９ａ…ダクトの一端１９ｂ…ダクトの他端２０…ステータＲａ、Ｒｂ…ラジアル方向の動圧式すべり軸受Ｓａ、Ｓｂ…スラスト方向の動圧式すべり軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J011 AA04 BA04 CA02 JA02 KA02 KA03 LA05 MA12 3J102 AA02 AA08 BA04 CA35 EA03 EA06 EA13 EA30 EB07 EB16 GA19 4C092 AA01 AB19 BD07 CE03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内に配置した陽極ターゲット
と、この陽極ターゲットと一体で回転する回転部分と、
この回転部分と嵌合しその嵌合部分の一部に動圧式すべ
り軸受が設けられた固定部分と、外部から付与される回
転磁界により前記陽極ターゲットを回転させる回転力を
発生するロータ部分とを具備した回転陽極型Ｘ線管にお
いて、外部から回転磁界が付与される液体金属潤滑材を
溜め管軸に直交する嵌合部分の所定区間よりも外側に位
置する前記嵌合部分に一端が開口し、他端が前記一端と
相違する領域の前記嵌合部分に開口するダクトを設けた
ことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
【請求項２】真空容器内に配置した陽極ターゲット
と、この陽極ターゲットと一体で回転する回転部分と、
この回転部分と嵌合しその嵌合部分の一部に動圧式すべ
り軸受が設けられた固定部分と、外部から付与される回
転磁界により前記陽極ターゲットを回転させる回転力を
発生するロータ部分とを具備した回転陽極型Ｘ線管にお
いて、外部から回転磁界が付与される液体金属潤滑材を
溜める空洞部を設け、かつ、一端が前記空洞部に開口
し、他端が前記嵌合部分に開口するダクトを設けたこと
を特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
【請求項３】真空容器内に配置した陽極ターゲット
と、この陽極ターゲットと一体で回転する回転部分と、
この回転部分と嵌合しその嵌合部分の一部に動圧式すべ
り軸受が設けられた固定部分と、外部から付与される回
転磁界により前記陽極ターゲットを回転させる回転力を
発生するロータ部分とを具備した回転陽極型Ｘ線管にお
いて、前記嵌合部分の管軸に平行な領域に、外部から回
転磁界が付与される液体金属潤滑材を溜め前記動圧式す
べり軸受部分よりも嵌合隙間が大きい逃げ部を設け、か
つ、一端が前記逃げ部に開口し、他端が前記逃げ部を除
いた領域の前記嵌合部分に開口するダクトを設けたこと
を特徴とする回転陽極型Ｘ線管。
【請求項４】空洞部を固定部分に設け、かつ、ダクト
の一端が前記空洞部の管軸から離れた部分に開口する請
求項２記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項５】管軸に直交する嵌合部分に動圧式すべり
軸受を設け、かつ、この動圧式すべり軸受の外側に、前
記動圧式すべり軸受部分よりも嵌合隙間が大きい逃げ部
を設けた請求項１記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項６】ダクトの他端が動圧式すべり軸受が設け
られていない領域に開口する請求項１ないし請求項４の
いずれか１つに記載の回転陽極型Ｘ線管。
【請求項７】液体金属潤滑材に侵漬する浮動体を逃げ
部に配置した請求項３または請求項５記載の回転陽極型
Ｘ線管。
【請求項８】請求項１ないし請求項４のいずれか１つ
に記載の回転陽極型Ｘ線管において、液体金属潤滑材に
付与する回転磁界およびロータ部分に付与する回転磁界
を共通に発生するステータを設けた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ないし請求項４のいずれか１つ
に記載の回転陽極型Ｘ線管において、液体金属潤滑材に
付与する回転磁界を発生する潤滑材用ステータと、ロー
タ部分に付与する回転磁界を発生するロータ用ステータ
とを別に設けたことを特徴とする回転陽極型Ｘ線管装
置。
【請求項１０】請求項１ないし請求項４のいずれか１
つに記載の回転陽極型Ｘ線管において、陽極ターゲット
の回転開始時または回転停止時に、溜め部の液体金属潤
滑材の回転角速度がロータ部分の回転角速度よりも大き
くなるように制御することを特徴とする回転陽極型Ｘ線
管の制御方法。
【請求項１１】請求項１ないし請求項４のいずれか１
つに記載の回転陽極型Ｘ線管において、陽極ターゲット
の回転開始時に、ロータ部分の回転を起動させずに溜め
部の液体金属潤滑材を回転させる第１工程と、この第１
工程の後、前記ロータ部分の回転を起動させる第２工程
とを有することを特徴とする回転陽極型Ｘ線管の制御方
法。
【請求項１２】請求項９記載の回転陽極型Ｘ線管装置
において、陽極ターゲットの回転開始時または回転停止
時に、溜め部の液体金属潤滑材の回転角速度がロータ部
分の回転角速度よりも大きくなるように制御することを
特徴とする回転陽極型Ｘ線管装置の制御方法。
【請求項１３】請求項９記載の回転陽極型Ｘ線管装置
において、陽極ターゲットの回転開始時に、ロータ部分
の回転を起動させずに溜め部の液体金属潤滑材を回転さ
せる第１工程と、この第１工程の後、前記ロータ部分の
回転を起動させる第２工程とを有することを特徴とする
回転陽極型Ｘ線管装置の制御方法。
【請求項１４】請求項９記載の回転陽極型Ｘ線管装置
において、陽極ターゲットの回転停止時に、溜め部の液
体金属潤滑材の回転角速度を高める工程を有することを
特徴とする回転陽極型Ｘ線管装置の制御方法。
【請求項１５】真空容器内に配置した陽極ターゲット
と、この陽極ターゲットと一体で回転する回転部分と、
この回転部分と嵌合しその嵌合部分の一部に動圧式すべ
り軸受が設けられた固定部分と、外部から付与される回
転磁界により前記陽極ターゲットを回転させる回転力を
発生するロータ部分とを具備した回転陽極型Ｘ線管にお
いて、前記嵌合部分の所定領域に溜まった液体金属潤滑
材の回転に伴う遠心力で発生する圧力を、前記液体金属
潤滑材を介して前記嵌合部分の前記所定領域と相違する
他の領域に伝達し、軸受機能として利用することを特徴
とした回転陽極型Ｘ線管。