JP2001314791A - 塗布装置、電子管の製造装置および電子管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルター交換などの手間やランニングコス
トがかからずに樹脂塗料内の気泡を除去でき、且つ樹脂
塗料を均質化して配管内壁などに樹脂が付着、堆積する
ことを防ぐことが出来る塗布装置、およびこの塗布装置
により電子管の蛍光体面を形成することにより製品得率
が良く良好な表示品位を得ることが出来る電子管の製造
方法を提供する。 【解決手段】 塗料の入った貯蔵タンク１と、塗料をポ
ンプ２により循環させる循環経路と、循環経路の一部で
且つ被塗布面に対向する塗布ノズル６とを配置し、直接
噴射によって被塗布面に塗料を塗布する塗布装置におい
て、塗料を渦状な流れにすることで塗料に遠心力を与
え、攪拌による塗料の均質化および遠心力による脱泡を
同時に実現できる脱泡装置９を、塗料が循環する経路内
の塗料の貯蔵タンク１と塗布ノズル６との間に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビ用もしくは
コンピュータ用の電子管を製造する際の塗料内に混入し
た気泡の除去を行うことのできる塗布装置、及びこれを
用いた電子管の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、テレビやコンピュータに使用さ
れている電子管を示す。

【０００３】電子管５の基端部には電子銃３２が設けら
れ、先端部にはガラス製の前面パネル３１６が設けられ
ている。この前面パネル３１６の裏面には、電子銃３２
から照射された電子ビーム３４を通過させて画像を表示
させるシャドウマスク３１が配置されており、電子管３
５を動作させると、電子銃３２から電子ビーム３４が照
射され、この電子ビーム３４はシャドウマスク３１を介
して前面パネル３１６の裏面に設けられた蛍光体面３３
に衝突し、所要の画像を前面パネル３１６に映し出す。

【０００４】この蛍光体面３３はＲ（レッド）、Ｇ（グ
リーン）、Ｂ（ブルー）の３色およびブラックマトリッ
クス（ブラック）の合計４つの色相から構成され、それ
ぞれがフォトリソグラフィー法によって順次塗布され、
露光されて各自所定の位置に配置される。

【０００５】ブラックマトリックスを塗布する際は、ま
ず感光性樹脂塗料（以下、「樹脂塗料」と呼ぶ）で鋳型
を作り、その鋳型に沿ってブラックマトリックスを塗布
する。

【０００６】このとき、樹脂塗料内に気泡が混じったま
ま前面パネル３１６に塗布されると、本来ならば鋳型が
形成されるべき個所に鋳型が形成されず、正しくブラッ
クマトリックスが配置されない欠点部分が生じてしま
う。

【０００７】次に図２は、従来の樹脂塗料塗布装置を示
す。この塗布装置においては、樹脂塗料は、塗布時には
ポンプ２によって貯蔵タンク１からフィルター３を介し
電磁弁４そして圧力計５を経て塗布ノズル６へと供給さ
れる。非塗布時には電磁弁４は閉じられ、樹脂塗料はフ
ィルター３から圧力弁７、そして貯蔵タンク１へと戻る
系（バイパス系）８へと流れて塗布装置内を循環する。

【０００８】前記のように、従来の塗布装置において
は、塗布時に樹脂塗料内に気泡が混入することを防ぐた
め、従来はポンプ２の後にフィルター３を設置し、電磁
弁４を閉じ圧力弁７を開いて、樹脂塗料を一定時間循環
させて、フィルター３を連続して通過させることで樹脂
塗料内及び配管内の気泡を除去していた。

【０００９】しかし、フィルター３で除去した気泡が時
間の経過にしたがって漏れ出し、１〜２時間に１個程度
の割合で樹脂塗料内の気泡が原因の不良品が発生してい
た。また、フィルター３は定期的に交換の必要があり、
交換直後に混入した大量の気泡を減らすための樹脂塗料
の循環操作が数十分もかかること、循環操作を行った後
でも通常運転時と比較して気泡が原因の不良品の発生率
が高くなることなどが生じていた。

【００１０】このように、フィルター３及び樹脂塗料の
循環操作では、樹脂塗料内から気泡を完全に除去するこ
とは不可能であり、製品得率悪化の原因の１つとなって
いた。

【００１１】また、貯蔵タンク１では樹脂溶液は攪拌さ
れ循環経路を経てリターンされる樹脂溶液と混合するよ
うになっているが、循環経路に用いられている配管内で
は樹脂溶液には推進力しか働かない。よって樹脂溶液内
に樹脂濃度の分布が生まれ、時間の経過にしたがって樹
脂溶液内部の樹脂が配管内壁などに付着し蓄積されてし
まう。配管内に付着した樹脂による配管のつまりや塗布
部への流出が起こり、製品得率悪化の原因の１つとなっ
ていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする問題点】以上説明したよう
に、従来の技術による塗布装置においては、フィルター
３の交換操作、交換のための予備のフィルター、数十分
の塗料の循環操作、いずれも手間とコストがかかるにも
関わらず完全には樹脂塗料内の気泡を除去できず、製品
得率の低下につながっていた。

【００１３】また、樹脂塗料が配管内壁などに付着する
ことにより配管のつまりや塗布部への流出が起こり、こ
れによっても製品得率の低下が認められていた。

【００１４】そこで、本発明ではフィルター交換などの
手間が不要で、ランニングコストもかからず、連続的に
脱泡が可能で、フィルターなどから漏れた気泡も除去で
き、樹脂塗料を攪拌して均質化することもできる脱泡装
置を循環経路の一部に具備することを特徴とする塗布装
置、及びこの塗布装置により蛍光体面を形成することに
より製品得率が良く良好な表示品位を得られる電子管の
製造方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の本発明（請求項１に対応）は、塗料を収蔵
するタンクと、前記塗料を循環させるポンプと、前記タ
ンクおよび前記ポンプとを少なくとも接続して形成され
た、前記塗料を循環させるための循環経路と、前記循環
経路と接続された、前記塗料を被塗布物に対し噴出させ
る塗布ノズルと、前記循環経路内または外に設けられた
脱泡手段とを少なくとも備え、前記脱泡手段は、前記塗
料に遠心力を加えることにより、前記塗料を均質化する
とともに、前記塗料内の気泡を除去することを特徴とす
る塗布装置である。

【００１６】また、第２の本発明（請求項２に対応）
は、前記脱泡手段は、前記塗料の進行方向に沿って、前
記ポンプより前方、かつ前記循環経路と前記塗布ノズル
との接続点より後方となる位置に設けられたことを特徴
とする上記本発明である。

【００１７】また、第３の本発明（請求項３に対応）
は、前記循環経路内に設けられた、前記塗料内の気泡お
よび異物を除くためのフィルタを備え、前記フィルタ
は、前記塗料の進行方向に沿って、前記ポンプより前
方、かつ前記脱泡手段より後方となる位置に設けられた
ことを特徴とする上記本発明である。

【００１８】また、第４の本発明（請求項４に対応）
は、前記塗料として水系樹脂塗料を用いることを特徴と
する上記本発明である。

【００１９】また、第５の本発明（請求項５に対応）
は、前記水系樹脂塗料として、ＰＶＰ（ポリビニルピロ
リドン）溶液、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）溶液、
ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）溶液のいずれか
を用いることを特徴とする上記本発明である。

【００２０】また、第６の本発明（請求項６に対応）
は、第１から第５のいずれかの本発明の塗布装置を用い
たことを特徴とする電子管の製造装置であって、前記塗
布装置を前記電子管のガラスパネルの塗布に用いたこと
を特徴とする電子管の製造装置である。

【００２１】また、第７の本発明（請求項７に対応）
は、第１から第５のいずれかの本発明の塗布装置を用い
たことを特徴とする電子管の製造方法であって、前記塗
布装置を前記電子管のガラスパネルの塗布に用いる工程
を備えたことを特徴とする電子管の製造方法である。

【００２２】以上のような本発明の塗布装置は、塗料に
遠心力を加えることで密度の大きい液体と密度の小さい
気体とを分離して塗料内の気泡を除去し且つ遠心力によ
り塗料を攪拌し塗料の均質化も可能な脱泡装置を循環経
路の一部に具備することを特徴とする。前記脱泡装置内
では、流入してくる塗料を渦状の流れにすることで塗料
に遠心力が与えられ、密度の大きい液体（塗料）は渦の
外側に、密度の小さい気体（気泡）は渦の内側に動く。
そしてお互いが別々の排出口から排出されることで塗料
内の気泡を除去する。これにより、塗料内の気泡を連続
的且つ安価に除去することが可能となる。

【００２３】また、前記脱泡装置内では渦の流れによる
遠心力から塗料が攪拌される。これにより前記塗料内の
樹脂は分散され、前記樹脂が循環経路を構成する配管内
壁へ付着することを防ぐことが可能となる。

【００２４】また、以上のような本発明の電子管の製造
方法は、上記塗布装置にて電子管ガラスパネルの蛍光体
面を形成することを特徴とし、これによると表示品位の
良い電子管が製品得率良く得ることが出来る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。ただし、図１において上記従来例を示
す図２と同様をなすものについては、同一の符号を付け
て説明する。

【００２６】図１は、本発明の実施の形態における樹脂
塗料塗布装置の構成を示す図である。図１において、１
は塗料を貯蔵するタンク、２は塗料を循環経路内に供給
するポンプ、３は塗料内の気泡、異物等を除去するため
のフィルター、４は電磁弁、６は塗布ノズル、７，１
０，１２，１４〜１６は圧力弁、５，１１，１３は圧力
計、８及び１７は循環経路を形成するバイパス系、９
は、本発明の脱泡手段に相当する、塗料に遠心力を加え
ることで密度の大きい液体と密度の小さい気体とを分離
して、塗料内の気泡を除去する脱泡装置である。

【００２７】次に、遠心力を利用した脱泡装置９につい
て説明する。図４は、脱泡装置９の一例である、日石三
菱（株）製の液体中気泡除去装置「クイックトロンＲ」
（以下、Ｑｔとする）の構造を示す図である。脱泡装置
Ｑｔの外形４９は、図４に示された図を上から下へと貫
く中心線を、その中心軸とした円柱構造を有しており、
内部の４１０は円錐構造を有している。このような脱泡
装置において、ポンプ等で送られてくる液体は、インレ
ット孔４１から取り込まれると、外形４９に沿って渦状
の流れを与えられ、スリット４３からサイクロン室４４
へと取り込まれる。次いで液体は、サイクロン室４４で
渦状に旋回しながら、密度の軽い気泡を含んだ液体Ａと
密度の重い液体のみになった液体Ｂとに遠心力により分
けられ、液体Ａは気泡除去管４６の内部へ、液体Ｂは液
体導出孔４５からサイクロン外部４１１へとそれぞれ移
動する。そして、気泡を含んだ液体Ａは気泡除去孔４８
から排出され、気泡除去された液体Ｂはアウトレット孔
４７から排出される。

【００２８】以上のような脱泡装置Ｑｔを用いた本発明
の実施の形態である塗布装置の動作について、図１を用
いて以下に説明する。図１において、塗布時は、ポンプ
２により樹脂塗料は貯蔵タンク１からフィルター３、脱
泡装置（Ｑｔ）９、電磁弁４を経て塗布ノズル６へと供
給される。この時、塗布圧力は所定の圧力に制御するた
めに圧力弁７の開度により調整される。

【００２９】脱泡装置９が働いている場合、気泡を含ん
だ樹脂塗料は気泡除去用の圧力弁（以下、気泡除去弁）
１４から排出される。一方、非塗布時は電磁弁４を閉
じ、樹脂塗料は圧力弁７よりバイパス系８を通って貯蔵
タンク１へと戻され、循環経路を循環する。したがっ
て、塗料の塗布時も、被塗布時（循環時）も、塗料は脱
泡装置９を通過することになり、脱泡効果がえられる。
このとき、電磁弁４の調整を行うために、バイパス系１
７を用いて循環系を形成してもよく、いずれにしても脱
泡装置９を含んだ循環系が構成されている。このとき、
脱泡装置の位置は循環系の内部（例えばバイパス系８
上）でも外部（電磁弁４の直後または直前）に設けても
よいが、本実施の形態に示したような、塗料の進行方向
に沿って、前記ポンプより前方、かつ循環系と塗布ノズ
ル６との接続点より後方となる位置に設けたときに、最
も適切な効果が得られる。

【００３０】このとき、脱泡装置９は、上記したような
動作を行い、樹脂塗料を連続的にその内部を通過させる
だけで、樹脂塗料内の気泡の除去を行う。そのため、本
実施の形態の塗布装置は、循環経路内を循環させるだけ
で塗布時、非塗布時に関わらず樹脂塗料内の気泡を除去
できる。

【００３１】ところで、循環経路内に気泡が大量に混入
する場合は、配管内の掃除など配管メンテナンスを行
った後、フィルターが循環経路内にある場合、そのフ
ィルター膜を交換した後、の２種類が主に考えられる。
そこで、わざと配管を外して大量の気泡を混入させた
後、本発明によってどれほどの脱泡効果が現れるかを実
験した。その結果を図５および表１を用いて説明する。

【００３２】

【表１】 図５は時間の経過に従って塗布ノズル６からどれほどの
気泡が吐出されるかを表したものである。気泡が全く混
入していない状態を”０”と定義している。表１は塗布
ノズル６から吐出される樹脂溶液中の気泡が完全に”
０”になるまでに要する時間を実験した４条件それぞれ
について表したものである。樹脂溶液は水が主溶媒であ
る水系の樹脂溶液であるＰＶＰ（ポリビニルピロリド
ン）溶液を用いている。図５中の実線は何もせずそのま
ま塗布ノズル６から吐出した結果、破線は塗布する前に
５分間ほどバイパス系８を介して循環経路内を循環させ
たが脱泡装置９は用いずに塗布ノズル６から吐出した結
果、一点鎖線は塗布する前に５分間ほどバイパス系８を
介して循環経路内を循環させる作業は行わないが脱泡装
置９による脱泡処理を施して塗布ノズル６から吐出した
結果、点線は塗布する前に５分間ほどバイパス系８を介
して循環経路内を循環させながら遠心力を利用した脱泡
装置を用いて塗布ノズル６から吐出した結果をそれぞれ
示す。

【００３３】図５に示すように、従来技術である循環経
路内での樹脂溶液の一定時間循環及び脱泡装置９による
脱泡の両者を施さない場合は、塗布ノズル６から吐出さ
れる樹脂溶液中の気泡がなくなるまでにかなりの時間を
要する。従来技術である循環経路内での一定時間循環の
みを行った場合は、前記何も施さない場合に比べて短く
なっているが樹脂溶液中の気泡の除去にまだ時間が必要
である。

【００３４】これに対し、本発明の塗布装置では、塗料
タンク１から塗布ノズル６までの間に樹脂塗料が脱泡装
置９を通過するだけで従来の技術による脱泡処理よりも
大幅に短い時間で塗布ノズル６から吐出される樹脂溶液
内の気泡量を完全にゼロにすることが出来る。また、従
来技術である循環経路内での一定時間循環操作と脱泡装
置９による脱泡を組み合わせると、塗布再開始時から完
全にゼロにすることが出来る。

【００３５】なお、この結果は樹脂塗料としてＰＶＡ
（ポリビニルアルコール）溶液、ＣＭＣ（カルボキシメ
チルセルロース）溶液を用いた場合も同様である。

【００３６】次に、図６は従来の塗布装置と本発明の塗
布装置による連続吐出実験の結果を表している。図６を
用いて連続運転時における本発明の効果を説明する。

【００３７】従来の塗布装置では、連続して塗布する場
合に時々気泡が混ざった樹脂溶液が塗布ノズル６から吐
出される場合があった。図６では点線で表されているの
が従来の塗布装置による結果である。その出現の仕方は
ランダムであったが、平均すると１時間に１回程度の割
合で塗布ノズル６から気泡入り樹脂塗料が吐出されてい
た。

【００３８】これに対し、本発明の塗布装置による結果
は、図６において実線で表されており、事実上気泡の発
生は見られない。

【００３９】このように、遠心力を利用した脱泡装置９
を備えた本発明の塗布装置は、連続運転時における脱泡
にも効果があり、塗布ノズル６からの気泡入り樹脂塗料
の吐出を防ぐことが出来る。

【００４０】なお、この結果は樹脂塗料として水系の溶
液、その中でもＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）溶液を
用いた時の結果であるが、ＰＶＡ（ポリビニルアルコー
ル）溶液、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）溶液
を用いた場合についても同様である。

【００４１】樹脂溶液が循環経路内を長い期間流れてい
る場合、循環経路を構成する配管の内壁や圧力バルブな
どに樹脂が付着、堆積する。そこで、本発明の塗布装置
を用いた場合にどれほどの樹脂付着防止効果があるのか
を実験した。その結果について表２を用いて説明する。

【００４２】

【表２】 樹脂塗料が配管内を通過する場合、樹脂塗料には樹脂塗
料進行方向に対する推進力のみが加わっている。そのた
め、圧力バルブや配管内壁などに樹脂塗料に含まれる樹
脂が付着、堆積してしまう。本発明の塗布装置に設けら
れた脱泡装置９内では樹脂塗料は渦状の流れとなり樹脂
塗料には推進力とは別に遠心力が加わる。よって、脱泡
装置９内を通過する樹脂塗料は攪拌効果を受けてより均
質化し、樹脂が配管内壁や圧力バルブなどに付着、堆積
することを防ぐことが出来る。

【００４３】なお、この結果は樹脂塗料として水系の溶
液、その中でもＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）溶液を
用いた時の結果であるが、ＰＶＡ（ポリビニルアルコー
ル）溶液、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）溶液
を用いた場合についても同様である。

【００４４】なお、上記の実施の形態において、脱泡装
置９は脱泡装置Ｑｔであるとして説明を行ったが、これ
に限定する必要はなく、遠心力によって塗料の分離を行
う脱泡装置なら、他の物でもよい。

【００４５】このように、本発明の各実施の形態におけ
る塗布装置によれば、フィルターなど定期的な交換作業
が必要でありランニングコストもかかる脱泡装置を必要
とせず、連続的且つ安価に樹脂塗料内の気泡を除去する
ことができ、連続的にフィルターを用いている場合に起
こりうるフィルターからの気泡漏れや、フィルター交換
後や配管メンテナンス後の大量の気泡混入を心配する必
要がない。

【００４６】また、フィルターを本発明の塗布装置の循
環経路内に設け、脱泡能力を高めることも可能である。
この場合、フィルターの後に遠心力を利用した脱泡装置
を設けることで、フィルター交換後の気泡の大量混入及
びフィルターからの気泡漏れによる塗布ノズルへの気泡
入り樹脂塗料の供給を防ぐことが可能である。

【００４７】加えて、本発明の塗布装置は、塗料に渦状
の流れを発生させることで塗料を攪拌し均質化すること
を特徴とする。循環経路内を流れる塗料は均質化される
ことで、循環経路を構成する配管内壁に付着及び堆積し
にくくなり、塗布ノズルへの安定した樹脂塗料供給が可
能となる。

【００４８】また、連続塗布時においても塗布ノズルか
ら吐出される塗料内に気泡を混入させずに塗布すること
が出来る。

【００４９】また、循環経路内を流れる樹脂溶液を均質
化することができ、循環経路を構成する配管内壁や圧力
バルブなどに付着、堆積することを防止することが出来
る。

【００５０】また、本発明の電子管の製造方法によれ
ば、上記本発明の塗布装置により蛍光体塗布のための鋳
型を形成することによって、鋳型形成用の樹脂溶液中か
ら気泡を排除して気泡混入による不良発生を防ぎ、製品
得率良く且つ安価に電子管を得ることが出来る。

【００５１】

【発明の効果】以上のように本発明により、塗布装置に
おいて、塗布を開始もしくは再開始するに際し、塗布ノ
ズルから吐出される塗料内に気泡を混入させずに塗布を
行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に記載の樹脂塗料塗布装置
を示す構成図

【図２】従来の樹脂塗料塗布装置を示す構成図

【図３】従来の電子管の断面図

【図４】本発明の実施の形態に記載の塗布装置における
遠心力を利用した脱泡装置を示す構成図

【図５】本発明の実施の形態に記載の塗布装置におい
て、フィルター交換後もしくは配管メンテナンス後など
の大量に気泡が混入する場合における脱泡効果を示す図

【図６】本発明の実施の形態に記載の塗布装置におけ
る、連続運転時において突然混入する気泡に対する脱泡
効果を示す図

【符号の説明】

１ 貯蔵タンク ２ ポンプ ３ フィルター ４ 電磁弁 ５ 圧力計 ６ 塗布ノズル ７ 圧力弁 ８ バイパス系 ９ 脱泡装置 １４ 気泡除去弁 ３１ シャドウマスク ３２ 電子銃 ３３ 蛍光体面 ３４ 電子ビーム ３５ 電子管 ３１６ 前面ガラスパネル ４１ インレット孔 ４３ スリット ４４ サイクロン室 ４５ 液体導出孔 ４６ 気泡除去管 ４７ アウトレット孔 ４９ 脱泡装置の外形

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 9/227 Ｈ０１Ｊ 9/227 Ｃ Ｄ Ｆターム(参考） 4D075 AA08 AA72 AA78 CA48 DA13 DB13 DC19 EA06 EB19 4F035 AA03 BA13 BA22 BC06 CD08 4F042 AA06 CA06 CA07 5C028 HH01 HH03 JJ01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗料を収蔵するタンクと、 前記塗料を循環させるポンプと、 前記タンクおよび前記ポンプとを少なくとも接続して形
   成された、前記塗料を循環させるための循環経路と、 前記循環経路と接続された、前記塗料を被塗布物に対し
   噴出させる塗布ノズルと、 前記循環経路内または外に設けられた脱泡手段とを少な
   くとも備え、 前記脱泡手段は、前記塗料に遠心力を加えることによ
   り、前記塗料を均質化するとともに、前記塗料内の気泡
   を除去することを特徴とする塗布装置。
2. 【請求項２】 前記脱泡手段は、前記塗料の進行方向に
   沿って、前記ポンプより前方、かつ前記循環経路と前記
   塗布ノズルとの接続点より後方となる位置に設けられた
   ことを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 【請求項３】 前記循環経路内に設けられた、前記塗料
   内の気泡および異物を除くためのフィルタを備え、 前記フィルタは、前記塗料の進行方向に沿って、前記ポ
   ンプより前方、かつ前記脱泡手段より後方となる位置に
   設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の
   塗布装置。
4. 【請求項４】 前記塗料として水系樹脂塗料を用いるこ
   とを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の塗布
   装置。
5. 【請求項５】 前記水系樹脂塗料として、ＰＶＰ（ポリ
   ビニルピロリドン）溶液、ＰＶＡ（ポリビニルアルコー
   ル）溶液、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）溶液
   のいずれかを用いることを特徴とする請求項４に記載の
   塗布装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の塗布
   装置を用いたことを特徴とする電子管の製造装置であっ
   て、 前記塗布装置を前記電子管のガラスパネルの塗布に用い
   たことを特徴とする電子管の製造装置。
7. 【請求項７】 請求項１から５のいずれかに記載の塗布
   装置を用いたことを特徴とする電子管の製造方法であっ
   て、 前記塗布装置を前記電子管のガラスパネルの塗布に用い
   る工程を備えたことを特徴とする電子管の製造方法。