JP4710873B2 - 電極製造方法および電極製造装置ならびに冷陰極放電管の電極 - Google Patents

Description

本発明は、ビードガラスが設けられた導入金属体の先端にカップ状電極が設けられる電極の製造方法、およびその装置、ならびに冷陰極放電管の電極に関するものである。

現在実用化されている前記構成の電極の製造方法などについて説明する。

前記電極を備えた冷陰極放電管は、図８に示すように、内面に蛍光被膜が形成されたガラスバルブ１１の両側の開口端部に電極１２が配置され、ガラスバルブ１１の内部１３に希ガスおよび水銀が封入された構成となっている。

前記電極１２は、図９に示すような構造であって、ビードガラス１を介してガラスバルブ１１の開口端部に封止されている棒状の導入金属体２と、導入金属体２の内端部に溶接され、ガラスバルブ１１の端部内に配置されるカップ状電極３とから構成されている。カップ状電極３は、例えば融点が約１５００℃のニッケルやニオブなどによって形成され、放電面積を大きくするため、カップ状とされている。

また、導入金属体２は、ビードガラス１を介してガラスバルブ１１の開口端部に封止される第１金属体４と、ガラスバルブ１１の外側に配置される第２金属体５とが溶接によって同軸に一体化されたものである。第１金属体４は、ビードガラス１との間の気密性を確保するため、ビードガラス１との封着性に優れる融点が約３４００℃のタングステンなどによって形成されている。また、第２金属体５は、柔らかくて折り曲げやすくて作業性に優れ、かつ予備半田が付着しやすいニッケルなどによって形成されている。この第１金属体４と第２金属体５との接合部は、第２金属体５の端部が第１金属体４の端部を包み込み、第２金属体５の端部が膨出した形状となっている。

そして、導入金属体２とカップ状電極３の底部とは、両者が当接された状態で、図９に示すように、カップ状電極３の底面と導入金属体２の端部の接面に対して、電極１２の側面からレーザ光６を照射することにより行われるレーザ溶接などの溶接方法によって一体化されている。

また、カップ状電極の底面に環状の突条を付け、その突条部内に導入金属体を挿入し、側面から突条の外面にレーザ光を照射することによりカップ状電極と導入金属体を溶接する方法も実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１６５０８３号公報

前記従来の技術において、導入金属体の先端にカップ状電極の底部を溶接する方法は量産性がよいため広く生産に使用されている。しかしながら、この製造方法においては、溶接時に発生するスパッタリングなどによる飛散物（タングステンやニッケルの溶融体や蒸気）が、導入金属体やビードガラスに付着したり、溶接時の熱が導入金属体を伝わってビードガラスとの間にクラックを生じさせたりしていた。

導入金属体への飛散物の付着は異常放電の原因となり、また、ビードガラスへの飛散物の付着やビードガラスに生じるクラックは、次工程におけるガラスバルブとの封着において障害となり、歩留まりを落とす原因となっていた。

本発明は、前記従来技術の課題を解決し、導入金属体に対して、カップ状電極を溶接時に発生する飛散物の付着、あるいは溶接時の熱の伝達などを抑制するようにした電極製造方法および電極製造装置ならびに冷陰極放電管の電極を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、ビードガラスが設けられた導入金属体の先端にカップ状電極が溶接される電極の製造に際して、前記溶接部分と前記ビードガラスとの間に遮蔽体を配し、前記遮蔽体は２以上のパーツで構成されると共に前記パーツは重なり合うように嵌合した状態で溶接を行うようにしたものである。

本発明によれば、カップ状電極を導入金属体に溶接する際、遮蔽体によりビードガラスへの飛散物の付着を防ぐことができる。それによって後工程におけるガラスバルブとビードガラスとの接着性の悪化を防ぐことができる。また、導入金属体とビードガラスとの間やビードガラス自体へのクラック発生を防ぐことができ、ガラスバルブ溶着後のスローリークの発生を抑えることができる。このことにより製品の歩留まりが向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、図８，図９にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１を説明するための電極製造装置における要部の概略構成図である。

図１において、導入金属体２は、タングステン製の直径約１ｍｍの第１金属体４と、直径約０．８ｍｍの第２金属体５とを接合部７で接合し、第１金属体４の部分に直径約２ｍｍのビードガラス１、すなわち、後でガラスバルブ１１に溶着封止する部分を有する構成である。カップ状電極３は、外径約２ｍｍ，長さ約５ｍｍであって、ニッケルやニオブなどにて形成されている。さらにカップ状電極３は、底部と導入金属体２の第１金属体４側の先端部（溶接部分８）にレーザ溶接などの方法によって溶接される。

レーザ溶接において、カップ状電極３は、レンズ９によって集光されたＮｄ−ＹＡＧレーザ６を照射してカップ状電極３を溶融させることにより、第１金属体４に融着溶接する。従来の方法では、この溶接の際に生じるスパッタなどの飛散物（ニッケルやタングステンの溶融飛沫や蒸気あるいは埃など）が、第１金属体４およびビードガラス１の表面に付着するという問題があった。

本実施形態では、溶接の際に溶接部分８とビードガラス１との間に遮蔽体２０を配設することにより、溶接部分８からの第１金属体４およびビードガラス１への飛散物の付着を防ぐようにしている。

このため、冷陰極放電管の電極における第１金属体４には、遮蔽体２０を境界として、それよりも下部には飛散物の付着がみられないという点でも顕著な効果がある。すなわち、第１金属体４において、ビードガラス１とカップ状電極３との間の表面に、前記飛散物が形成される領域と形成されない領域とが分離されることになる。

（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２を説明するための電極製造装置における要部の概略構成図である。

図２に示すように、遮蔽体２０により溶接部分８とビードガラス１を隔てる際に、遮蔽体２０を導入金属体２と接触させるようにしてもよい。

この場合、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ６などの手段によってカップ状電極３と導入金属体２を溶接する際、溶接時の熱を矢印Ａのように遮蔽体２０に逃がすことができ、従来のようなビードガラス１が加熱されて生じるクラックなどの発生を防ぐことができる。

（実施形態３）
図３は本発明の実施形態３を説明するための電極製造装置における要部の概略構成図である。

図３に示すように、遮蔽体２０を、駆動ベルト，駆動ギヤなどの図示しない駆動力伝達機構からなる移動駆動部２１により、導入金属体２に対して矢印Ｂで示す垂直方向に移動可能にしてもよい。

この場合、遮蔽体２０は、溶接の際に導入金属体２に接近し、溶接後に導入金属体２から離れるようにする。また、移動駆動部２１により、遮蔽体２０を導入金属体２の支持機構２２と連動して移動させるようにすることも考えられる。

上述したように、遮蔽体２０と導入金属体２とを接触させる際には、図４に示すように、遮蔽体２０は、ばねなどの付勢機構によって導入金属体２に押し付けられることが望ましい。これにより遮蔽体２０と導入金属体２とを確実に接触させることができ、溶接時の熱がビードガラス１へ伝導することを良好に防ぐことができる。

また、遮蔽体２０の材質は、導入金属体２と接触し易く、また熱を逃がし易くするため、例えば銅，銀、あるいはアルミニウムなどの金属、または、それらの合金など、ビッカース硬さ１００以下，熱伝導率３００Ｗ／ｍ／Ｋ以上の物質であることが望ましい。

また、遮蔽体２０の構造としては、２つまたはそれ以上のパーツからなる遮蔽体２０を使用し、図４に示すように、導入金属体２に密接するように作製された形状で、確実に導入金属体２に接触する構造にしたり、また、図５に示すように、２つ以上の遮蔽体２０が重なり合うように嵌合する構造にしたりすることが考えられる。

また、遮蔽体２０が導入金属体２に接触する部分に、図６に示すような深さ０．２ｍｍ程度の導入金属体２と平行に切り欠き部２０ａを形成するようにしてもよい。この場合、第１金属体４の外径が０．０５ｍｍ程度変化しても確実に接触できるという効果がある。

（実施形態４）
図７は本発明の実施形態４を説明するための電極製造装置における要部の概略構成図である。

図７に示すように、噴出ノズル２３と送風部２４とを設置して、遮蔽体２０のビードガラス１の側方へ冷却ガス２５を吹き付けることによって、より確実にビードガラス１における熱影響を軽減させることができる。この場合、冷却ガス６０１は酸化などの影響を抑えるため、窒素などの不活性ガスであることが望ましい。

実施形態４では、遮蔽体２０と導入金属体２との間に、冷却ガス２５が通る間隙Ｇを形成してある。

本発明は、液晶表示装置のバックライトなどの冷陰極放電管の電極の製造に適用され、製作に溶接工程を伴う各種電極の製造において実施して有効である。

本発明の実施形態１を説明するための電極製造装置における要部の概略構成図 本発明の実施形態２を説明するための電極製造装置における要部の概略構成図 本発明の実施形態３を説明するための電極製造装置における要部の概略構成図 本実施形態における遮蔽体の形状の一例を示す断面図 本実施形態における遮蔽体の変形例を示す断面図 本実施形態における遮蔽体の他の変形例を示す断面図 本発明の実施形態４を説明するための電極製造装置における要部の概略構成図 従来の冷陰極放電管の要部の構造を示す断面図 従来の方法による電極の製造を説明するための要部を示す図

符号の説明

１ ビードガラス
２ 導入金属体
３ カップ状電極
４ 第１金属体
５ 第２金属体
６ レーザ光
７ 第１金属体と第２金属体との接合部
８ 溶接部分
９ レンズ
１１ ガラスバルブ
１２ 電極
１３ ガラスバルブの内部
２０ 遮蔽体
２１ 移動駆動部
２２ 電極支持機構
２３ 噴出ノズル
２４ 送風部
２５ 冷却ガス
Ａ 熱の流れ
Ｂ 遮蔽体の動き

Claims (16)

1. ビードガラスが設けられた導入金属体の先端にカップ状電極が溶接される電極の製造方法であって、前記溶接部分と前記ビードガラスとの間に遮蔽体を配し、前記遮蔽体は２以上のパーツで構成されると共に前記パーツは重なり合うように嵌合した状態で溶接を行うことを特徴とする電極製造方法。
2. 前記遮蔽体を前記導入金属体に接触させることを特徴とする請求項１に記載の電極製造方法。
3. 前記遮蔽体を前記導入金属体近傍にまで移動させて溶接を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の電極製造方法。
4. 前記遮蔽体を、溶接する際に前記溶接部分と前記ビードガラスの間を移動させ、溶接後に前記導入金属体から離すことを特徴とする請求項３に記載の電極製造方法。
5. 前記遮蔽体を、前記導入金属体の支持機構と連動して移動させることを特徴とする請求項４に記載の電極製造方法。
6. 前記遮蔽体がビッカース硬さ１００以下の金属であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の電極製造方法。
7. 前記遮蔽体を前記導入金属体と密接に接触させることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の電極製造方法。
8. 前記遮蔽体と前記導入金属体との間に冷却ガスを流しながら溶接することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の電極製造方法。
9. ビードガラスが設けられた導入金属体の先端にカップ状電極が溶接される電極を製造する製造装置であって、前記溶接部分と前記ビードガラスとの間を遮断する遮蔽体を備え、前記遮蔽体は２以上のパーツで構成され、かつ、前記パーツは重なり合うように嵌合する構造であることを特徴とする電極製造装置。
10. 前記遮蔽体を前記導入金属体に接触させたことを特徴とする請求項９に記載の電極製造装置。
11. 前記遮蔽体を前記導入金属体に対して移動可能に設けたことを特徴とする請求項９または１０に記載の電極製造装置。
12. 前記遮蔽体を、溶接する際に前記溶接部分と前記ビードガラスの間を移動させ、溶接後に前記導入金属体から離す手段を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の電極製造装置。
13. 前記遮蔽体の移動と前記導入金属体の支持機構の移動とを連動させたことを特徴とする請求項１２に記載の電極製造装置。
14. 前記遮蔽体をビッカース硬さ１００以下の金属にて形成したことを特徴とする請求項９〜１３いずれか１項に記載の電極製造装置。
15. 前記遮蔽体を前記導入金属体と密接に接触する形状に形成したことを特徴とする請求項９〜１４いずれか１項に記載の電極製造装置。
16. 前記遮蔽体と前記導入金属体との間に冷却流体を流出させる手段を備えたことを特徴とする請求項９〜１４いずれか１項に記載の電極製造装置。

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