JP2001345048A

JP2001345048A - 陰極線管ガラスの熔着方法

Info

Publication number: JP2001345048A
Application number: JP2000162862A
Authority: JP
Inventors: Shigeyoshi Ito; 茂嘉伊藤; Hiroki Yamazaki; 博樹山崎; Hiroshi Komori; 宏師小森
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】陰極線管に用いられるネックとステムの熔着
すべき部分のみをカソードの温度上昇を極力抑えなが
ら、局所加熱して短時間で破損を起こすことなく強固に
熔着することができ、容易に熔着の条件を再現できるう
え、加熱部を汚染することがなく、特に、インプレカソ
ード付き電子銃を使用する場合に好適な加熱方法を提供
すること。【解決手段】ネック保持治具３とステム保持治具４で
同一軸線上に保持されたネック１及びステム２の熔着箇
所に赤外線照射手段５から赤外線を照射させて相対的に
回動させながらネック１とステム２を加熱軟化させて熔
着する陰極線管ガラスの熔着方法であって、ネック１と
ステム２の予熱過程と、熔着過程と、冷却過程と、徐冷
過程とを含み、前記過程を赤外線照射強度を調節するこ
とにより行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陰極線管を構成す
るネックとステムのガラス部材を熔着する方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に陰極線管の外囲器は、映像が映し
出されるパネル部と、電子銃が装着される管状のネック
部と、パネル部とネック部を接続する漏斗状のファンネ
ル部から構成され、電子銃から出た電子線は、パネル部
の内面に設けられた蛍光体を発光させてパネル部に映像
を映し出すが、この時に制動Ｘ線が管内に発生し、これ
が外囲器を通して管外に漏れると人体に悪影響を及ぼす
ため、この種の外囲器には高いＸ線吸収能を有すること
が要求される。

【０００３】特にネックは、パネルやファンネルのガラ
ス部材に比べて管壁の肉厚が薄い（一般のネックの平均
肉厚は約２．４ｍｍ）ため、高いＸ線吸収能を有するこ
とが要求されており、通常のネックには、ガラスのＸ線
吸収能を最も高める成分であるＰｂＯが３５質量％程度
含有されている。

【０００４】ネックへの電子銃の装着は、ファンネルの
一端に熔着されたネック内に電子銃を挿入した後、予め
排気管を熔着したステムをネックの開口端に設置し、ネ
ックの開口端とステムをバーナーフレームで加熱熔着す
ることによって行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バーナーによる燃焼を利用した熔着方法の場合、加熱を
必要とする部分だけを局所加熱することが困難であり、
熔着部周辺の加熱する必要のない部分のガラスが加熱さ
れたり、ガラス部材の固定治具や雰囲気も加熱されるた
め、無駄な熱量が必要となるうえ、バーナー強度分布の
微妙なばらつきにより形状不良を起こし、そのために熔
着過程あるいはその後にネックガラスまたはステムベー
スガラスの破損の発生を誘発することがあった。また、
バーナー熔着の場合、その熔着の各工程において熱量を
適量に保つためにバーナー炎の強度を調節する必要があ
るが、このバーナーの調節は非常に困難であり、自動調
節を行っても完全に複数の装置において同一の条件を得
ることが容易でなく、各装置のバーナー強度を熔着後の
形状等により判断して手動による微調整を行う必要があ
り、この操作には熟練を要する。しかも昇温速度や冷却
速度が制限されるため、その熔着に時間を要したり、ガ
ラス部材に大きな引張り歪が入りやすく、破損の原因と
なることがある。また、燃焼ガス中の不純物等により、
加熱部分であるガラス熔着部やネック内の電子銃部に金
属異物が付着して汚染されることがあった。このように
各部材に金属異物が付着すると、ガラスの電気抵抗が小
さくなり、絶縁破壊を起こすだけでなく、電子銃のカソ
ードを劣化させることにより陰極線管の解像度や明度を
下げる可能性があるため好ましくない。

【０００６】近年、陰極線管の大型化が進むにつれて、
ガラス中の引張り歪みに起因する破損、絶縁破壊、解像
度や明度の低下が起こりやすくなっており、そのため外
囲器を熔着し、封止する際の加熱時間を短縮し、汚染を
防止することが、ますます要求されるようになってきて
いる。

【０００７】また、従来よりカラー陰極線管に使用され
ている電子銃のカソード材料としてはバリウムが使用さ
れているが、近年、フォーカスをより向上させ、画質を
高めることができるという理由から、カソード材料とし
てタングステンカーバイドを使用した含浸型カソード
（以下、インプレカソードという）付き電子銃が使用さ
れつつある。

【０００８】タングステンカーバイドは、バリウムに比
べて低温で酸化されやすく、インプレカソード付き電子
銃を６００℃以上の高温下に曝すと、カソード材料が酸
化され、エミッション特性が劣化しやすい。

【０００９】そのため、インプレカソード付き電子銃を
ネック内に装着し、これにステムを熔着する際には、空
冷装置を用いて電子銃に窒素ガスを供給することによっ
てカソードを冷却しながら熔着作業を行う必要がある。
また陰極線管を減圧排気した後に排気管を封止する際に
も、空冷装置を用いて電子銃のカソードの温度上昇を抑
える必要がある。しかしながら、このような空冷装置
は、極めて高価で、しかも窒素ガスの供給方向や供給量
を調整するのが非常に困難であり、作業性が悪かった。

【００１０】本発明の目的は、陰極線管に用いられるネ
ックとステムの熔着すべき部分のみを局所加熱して短時
間で破損を起こすことなく熔着して封止することがで
き、加熱部を汚染することのない加熱方法を提供するこ
とである。また耐熱性の低いインプレカソード付き電子
銃を使用する場合でも、空冷装置を使用せずに電子銃の
エミッション特性を劣化させることなく、ネックとステ
ムを熔着したり、排気管を封止したりできる加熱方法を
提供することも目的としている。

【００１１】また、本発明の目的は、カソードの温度上
昇を極力抑えながら、容易に熔着の条件を再現できるう
え、短時間で強固に熔着することができ、しかも加熱部
を汚染させることなくネックとステムを熔着する方法を
提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に記載の陰極線管ガラスの熔着方
法は、赤外線照射手段を用いて赤外線をネック及びステ
ムに照射して加熱軟化させ、熔着する陰極線管ガラスの
熔着方法であって、ネックとステムの予熱過程と、熔着
過程と、冷却過程と、徐冷過程とを含み、前記過程を赤
外線照射強度を調節することにより行うことを特徴とす
る。本発明の上記構成では、ネック及びステムガラスを
加熱軟化するのに赤外線を利用しているため、ネック及
びステムの加熱を均一に行うことができ、ネック及びス
テムの封着部の位置ずれが少なく、均一な形状の熔着が
可能である。すなわちガラス部材に赤外線を照射する場
合、赤外線が照射されていない部分は直接の温度上昇は
みられない。そのため、赤外線照射手段から照射された
赤外線をレンズやミラー等の光学系によって集光した
り、光路変更して焦点距離を調節し、適切な密度分布で
照射することによって、必要な部分のみを短時間で加熱
軟化することが可能となる。また、ネックとステムを熔
着する段階が、ネックとステムの予熱過程と、熔着過程
と、冷却過程と、徐冷過程とからなることにより、熔着
時のガラス温度の上昇・下降に急激な温度変化がなく、
熔着時に生じるガラスの破損や残留歪みを効果的に取り
除くことができる。さらに上記全過程を赤外線照射強度
を調節することにより行うようにしたから、熔着条件の
設定変更が容易であり、再現性も容易に確保できる。す
なわち上記赤外線照射強度の調節は、電流値の調節によ
り容易かつ正確に行うことが可能であることから、熔着
後の形状が均一であり、ガラス強度が高い熔着を再現性
良く得ることが可能である。尚、上記赤外線照射強度の
調節は、電流値の調節に限らず、例えば、赤外線照射手
段とネック及びステムとの熔着部位との間の距離を調節
することによっても行うことができる。

【００１３】また本発明の請求項２に記載の陰極線管ガ
ラスの熔着方法は、前記予熱過程における赤外線照射手
段の赤外線照射強度を、前記熔着過程における赤外線照
射手段の赤外線照射強度よりも低くし、前記徐冷過程に
おける赤外線照射手段の赤外線照射強度を、前記熔着過
程における赤外線照射手段の赤外線照射強度よりも低く
したことを特徴とする。この構成により、ネックとステ
ムの予熱過程から熔着過程への加熱を徐々に行わせるこ
とができ、急激な温度変化をなくしてガラスの破損を防
止でき、しかも、熔着直後の冷却に続く徐冷過程でも、
急激な温度変化をなくしてガラスの破損を防止し、残留
歪みを除去させることができる。

【００１４】また本発明の請求項３に記載の陰極線管ガ
ラスの熔着方法は、前記予熱過程が、ネック及びステム
をそのガラスの歪み点以上で軟化点以下の温度に加熱す
る過程であり、前記熔着過程が、ネック及びステムをそ
のガラスの軟化点以上の温度に加熱して熔着する過程で
あり、前記冷却過程が、ネック及びステムをそのガラス
の軟化点以下の温度まで冷却する過程であり、前記徐冷
過程が、ネック及びステムをそのガラスの歪み点近傍の
温度まで徐冷して歪みを除去する過程であることを特徴
とする。この構成によれば、熔着時のガラス温度の上昇
・下降に急激な温度変化がなく、熔着時に生じるガラス
の破損を防止し、残留歪みを効果的に取り除くことがで
きる。

【００１５】さらに本発明の請求項４に記載の陰極線管
ガラスの熔着方法は、前記予熱過程の前に、ステム保持
治具をステムを保持していない状態で予熱する前加熱過
程を有することを特徴とする。この構成のように、先
ず、ネックとステムを熔着する前に、ステム保持治具を
予熱するのは、その後の熔着過程を実行する際にステム
を保持し、昇温した場合に、ステムに予め熔着されてい
る排気管とステムベースガラスの界面付近、または金属
ジュメット線からなるリード端子とステムベースガラス
の界面付近にそれぞれ存在する微少な残留歪みから派生
する温度歪みを最小限に抑え、ステムベースガラスの破
損の発生を防止することができるという理由からであ
る。

【００１６】また本発明の請求項５に記載の陰極線管ガ
ラスの熔着方法は、前記ネック又はステムの少なくとも
一方のガラス部材の波長１０５０ｎｍにおける肉厚方向
の赤外線透過率が、７０％以下であることを特徴とす
る。この構成によれば、赤外線が照射された場合に熱線
を吸収しやすいため、ネック及びステムの熔着箇所を赤
外線によって効率良く短時間で加熱軟化させて熔着する
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の陰極線管ガラスの
熔着方法を実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１
は本発明の陰極線管ガラスの熔着方法の実施に直接使用
する装置の一実施形態例の要部概略縦断側面図、図２は
本発明の方法による熔着時のネックとステムの熔着部及
び電子銃カソード部の温度変化を示す説明図である。

【００１８】図１において、１はネック、２はステム、
３はネック保持治具、４はステム保持治具、５は赤外線
照射手段を示している。

【００１９】ネック１は、ガラス材料で円筒状に作製さ
れ、内部に電子銃が挿入固定されており、そのガラス材
料として、波長１０５０ｎｍにおける肉厚方向の赤外線
透過率が１０％以下で、質量百分率で、ＰｂＯ２８．
０％、ＳｉＯ₂ ４８．５％、Ａｌ₂Ｏ₃ １．４％、
ＣａＯ０．１％、ＳｒＯ２．４％、ＢａＯ１．８
％、Ｎａ₂Ｏ０．８％、Ｋ₂Ｏ１２．０％、Ｆｅ₂
Ｏ₃ ５．０％、金属Ｓｉ５０ｐｐｍの組成を有し、
Ｆｅ²＋が０．４３８０％、Ｆｅ²＋／Ｆｅ³＋が０．
１４の組成からなるものが使用されている。

【００２０】ステム２は、ガラス材料を用いてネック１
の一端を封止し得る円板形状に作製され、中央部に排気
管２ａが貫通状態で固着され、その回りに電子銃１ａへ
接続されるリード端子２ｂが複数本固着されている。こ
のステム２と排気管２ａは、波長１０５０ｎｍにおける
肉厚方向の赤外線透過率が１０％以下で、質量百分率
で、ＳｉＯ₂ ５１．４％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２．０％、Ｐ
ｂＯ３０．０％、Ｎａ ₂Ｏ８．０％、Ｋ₂Ｏ３．
０％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０．６％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ５．０％、
金属Ｓｉ３０ｐｐｍの組成を有し、Ｆｅ²＋が０．４
０５％、Ｆｅ²＋／Ｆｅ³＋が０．１３の組成からなる
ガラス材料で作製したものが使用されている。

【００２１】ネック保持治具３は、ネック１を芯出し状
態で保持するチャック手段を備え、保持したネック１の
中心軸線回りで回動可能に構成される。

【００２２】ステム保持治具４は、ステム２を芯出し状
態で保持するチャック手段を備え、保持したステム２の
中心軸線回りで回動可能に構成される。

【００２３】ネック保持治具３とステム保持治具４と
は、上下に同一軸線上に対向して配置されている。

【００２４】ネック保持治具３のチャック手段は、例え
ば、ネック１の上部を挿入する挿入凹部内にゴム等の弾
性Ｏリングを設置して、この弾性Ｏリングにより、挿入
されたネック１を芯出し状態で保持するか、または、コ
レットチャック方式やその他のチャック手段を採用する
ことができる。また、ステム保持治具４のチャック手段
は、ステム２を芯出し状態で保持するもので、例えば、
治具上面を平坦とし、かつ、排気管２ａとリード端子２
ｂを挿入する穴を開設したものとしたり、または、排気
管２ａをコレットチャック方式で固定するなど他のチャ
ック手段を採用してもよい。

【００２５】赤外線照射手段５は、赤外線照射源５ａと
反射板５ｂと本体５ｃとからなり、電源装置６に接続さ
れている。赤外線照射源５ａは、ハロゲンランプやキセ
ノンランプ等の赤外線照射ランプで構成されている。反
射板５ｂは、略半球面状に凹入した反射面を有し、その
中心部に赤外線照射源５ａが設置されている。本体５ｃ
は、矩形箱状をなし、その前面に反射板５ｂが取り付け
られ、後部には冷却ファン等が収納されており、背面よ
り電源装置６に接続されている。また、電源装置６は、
赤外線照射ランプの電源部、及び電流値調整のための可
変抵抗、及びその調整装置を備えている。また調整装置
のコントローラに時間と電流値をプログラミング設定し
て、自動で光強度を調整してもよい。前記赤外線照射手
段５は、ステム保持治具４の周囲に複数個（例えば、１
２０°間隔で３個）が等配設置され、ステム保持治具４
に芯出し状態で保持されるステム２と、その上部でネッ
ク保持治具３に芯出し状態で保持されるネック１との熔
着部に赤外線を周囲から照射するように構成される。

【００２６】なお、上記赤外線照射手段５は、赤外線照
射源５ａから照射された赤外線をレンズやミラー等の光
学系によって集光して焦点距離を調節し、適切な密度分
布で照射することによって、必要な部分のみを短時間で
加熱軟化することが可能となる。場合によっては、赤外
線照射手段５の位置をネック１及びステム２の中心方向
に前後移動可能とすることで、赤外線照射されたガラス
部における集光した赤外線の強度を微調整することも可
能である。また、赤外線照射手段５の鉛直方向の角度を
変更可能とすることができる。

【００２７】なお、ネック１の電子銃の装着位置周囲、
特に、カソード装着位置相当部周囲に、赤外線を遮光す
るために遮光板を配置してもよい。

【００２８】本発明の実施形態の構成は、以上の通りで
あって、以下、この発明の方法を説明する。

【００２９】先ず、ネック保持治具３とステム保持治具
４とを軸線方向に相対的に離隔移動させてネック１をネ
ック保持治具３に保持させ、ステム２をステム保持治具
４に保持させる。ステム２の外径はネック１の内径より
若干小さく作製されており、また、ネック保持治具３と
ステム保持治具４とは同一軸線上に対向させてあるた
め、ネック保持治具３とステム保持治具４とを相対的に
接近させると、ネック１はステム２に同芯状に嵌め込ま
れる。この状態でネック保持治具３とステム保持治具４
とを同期回転させ、また、赤外線照射手段５からネック
１とステム２の熔着部に向けて赤外線を照射させる。こ
の場合、赤外線照射手段５によるネック１とステム２の
加熱サイクルは、ネック１とステム２の予熱過程と、熔
着過程と、冷却過程と、徐冷過程とからなり、この全過
程を赤外線照射強度を調節することにより行う。上記予
熱過程は、ネック１及びステム２をそのガラスの歪み点
以上で軟化点以下の温度に加熱する過程であり、前記熔
着過程は、ネック１及びステム２をそのガラスの軟化点
以上の温度に加熱して熔着する過程であり、前記冷却過
程は、ネック１及びステム２をそのガラスの軟化点以下
の温度まで冷却する過程であり、前記徐冷過程は、ネッ
ク１及びステム２をそのガラスの歪み点近傍の温度まで
徐冷して歪みを除去する過程である。そして、前記予熱
過程の前に、ステム保持治具４をステム２を保持してい
ない状態で予熱する前加熱過程を設ける。また、前記予
熱過程における赤外線照射手段５の赤外線照射強度を、
前記熔着過程における赤外線照射手段５の赤外線照射強
度よりも低くし、前記徐冷過程における赤外線照射手段
５の赤外線照射強度を、前記熔着過程における赤外線照
射手段５の赤外線照射強度よりも低くする。

【００３０】すなわち先ず、ネック１とステム２を熔着
する前に、ステム保持治具４を予熱しておき、これによ
って、その後の熔着過程を実行する際にステム２を保持
し、昇温した場合に、ステム２に予め熔着されている排
気管及びリード端子とステムベースガラスの界面付近に
存在する微少な残留歪みから派生する温度歪みを最小限
に抑え、ステムベースガラスの破損の発生を防止するこ
とができる。その後、予熱過程でネック１及びステム２
を赤外線照射手段５により、ガラスの歪み点以上にまで
上昇させ、ネック１及びステム２の各ガラスの急激な温
度上昇により生じる温度歪みを抑制し、続いて、熔着過
程へ移行させる。このようにすることにより、その後の
熔着過程におけるガラスの破損の誘発を防止することが
でき、また熔着後のガラス形状も均一にできる。このガ
ラスの予熱過程においては、ガラス温度がその後の熔着
過程で急激に上昇しないよう、赤外線照射手段５に供給
する電流値を徐々に増加させて赤外線照射強度を徐々に
熔着過程の赤外線照射強度に近付けるようにすると、熔
着後の残留歪みによる強度の低下を防止できるため、よ
り好ましい。その後、赤外線照射によりガラス熔着を行
うことで、ガラスの熔着相当部は８００〜９００℃まで
加熱され、ガラスが溶融してネック１とステム２の熔着
が行われる。その後、ガラスの歪み点（例えば、４２７
℃）より高い温度付近（好ましくは４５０〜５５０℃程
度）までガラスの冷却を行う。この冷却方法に関して
は、特に規定せず、赤外線照射手段５への通電を停止す
ることにより自然冷却しても、あるいはエアー等を送っ
て強制冷却しても良い。その後、熔着後のガラスに残留
している歪みを取り除くために熔着過程より低い赤外線
照射強度で所定時間、赤外線照射して加熱し徐冷を行
う。この徐冷過程での赤外線照射強度については、熔着
過程より低ければ問題ないが、あまり強くすると、電子
銃カソード部の温度上昇を招き、また弱すぎると、ガラ
スの冷却が進んで徐冷過程においてガラスの歪み点以下
となることにより、徐冷が不十分となり、ガラス強度の
低下を招く。従って、好ましくは、熔着過程の１／３〜
２／３の電流値に保持することが好ましい。

【００３１】本発明において、ネック１又はステム２の
少なくとも一方、好ましくは両方のガラス部材に、波長
１０５０ｎｍにおける肉厚方向における赤外線透過率が
７０％以下のガラスを適用すると、赤外線が照射された
場合に熱線を吸収しやすいため好ましい。この赤外線透
過率の好ましい値は６５％以下である。

【００３２】このようなガラスを得るためには、例え
ば、ガラス中にＦｅ₂Ｏ₃を０．０５〜１０質量％（よ
り好ましくは０．２〜５質量％）含有させたり、さらに
Ｆｅ³＋を還元させてＦｅ²＋の割合を増加させれば良
く、Ｆｅ²＋の含有量を０．００５質量％以上とした
り、Ｆｅ²＋／Ｆｅ³＋の比率を０．０８以上にするこ
とが好ましい。

【００３３】また、本発明において、ネック１及びステ
ム２を熔着するときに中心ずれがないように、これらを
各々別々に固定保持するネック保持治具３とステム保持
治具４とを同一軸線上に対向配置し、かつ、回動手段に
よってネック保持治具３とステム保持治具４とを同期回
転させることによって、ネック１とステム２の熔着作業
中、回転方向のずれをなくし、しかも、赤外線照射手段
５によって熔着部に赤外線を照射させることによって、
ネック１及びステム２の熔着部全周にわたり赤外線を均
一に照射させることができ、熔着形状が均一で、強度の
高い封着部を得ることができる。また、ネック保持治具
３とステム保持治具４とを軸線方向に相対的に接近離隔
移動可能とすると、ネック１及びステム２をネック保持
治具３及びステム保持治具４に装着したり、熔着後に取
り外す動作が容易となる。

【００３４】また、ネック１の電子銃装着部、特に、カ
ソード相当部に、照射される赤外線を遮るための遮光板
を取り付けることで、照射される赤外線の一部、具体的
にはカソードが位置する部分に照射される赤外線を遮光
することにより、カソードの赤外線照射による直接の温
度上昇を抑制することができる。また、ネックを保持す
るネック保持治具３に照射される赤外線を遮光して、熱
による劣化を防止することもできる。

【００３５】本発明は、陰極線管用ガラスに用いられる
ネック１とステム２を熔着するための方法であるが、本
発明に使用するネック１は、ネック単体に限定されるも
のでなく、陰極線管用ファンネルに予め熔着されたネッ
ク、あるいは、さらに陰極線管用ガラスバルブを構成す
るネック、つまり、陰極線管用パネルに封着剤を用いて
一体化されたファンネルに熔着されてなるネックのいず
れに用いてもよい。この場合、ネック側の固定のため
に、ネック及びまたは、ネックに連接したファンネル
部、あるいはパネル部を固定する所定の治具を設けると
よい。

【００３６】次に、本発明の効果を確認するために以下
のような試料に条件の異なる熔着方法を適用した。

【００３７】表１は本発明に用いたネック及びステムベ
ースガラスの各温度特性を示したものである。

【００３８】

【表１】

【００３９】また、表２に、本発明の実施例（試料Ｎ
ｏ．１、試料Ｎｏ．２）と比較例（試料Ｎｏ．３）につ
いて、赤外線照射の各過程における赤外線照射手段５の
電流値（電圧１００Ｖ）を示すものである。

【００４０】

【表２】

【００４１】表中の各資料は次のようにして作製され
た。

【００４２】先ず、ネック１内に電子銃を挿入した後、
ネック保持治具３に保持させる。次に、予め排気管を熔
着したステム２をステム保持治具４に保持させる。続い
て、カソードの温度を測定しながらネック１とステム２
を加熱熔着する。

【００４３】試料Ｎｏ．１は、図１に示すように、電子
銃を挿入したネック１をネック保持治具３に保持させ
る。そして、ステム２の方は先ず、ステム保持治具４だ
けを赤外線照射手段５の電流値を１００％に設定して赤
外線を照射することにより６０秒間前加熱して予熱した
後、ステム２をステム保持治具４に図１に示すように保
持させる。その後、ネック保持治具３に保持されたネッ
ク１の下端面をステムベースガラスの下端面にほぼ一致
するように下降させる。さらに、上記のように保持され
たネック１及びステム２を中心として、赤外線照射手段
５を用いてネック１及びステム２の予熱過程、熔着過
程、冷却過程、徐冷過程を実行する。この時、赤外線照
射手段５から発せられた赤外線が反射板５ｂにより集光
されて、ネック１及びステム２の封着部に照射されるよ
うに、赤外線照射手段５を所定角度だけ上方に傾ける。
ネック１及びステム２は、それぞれネック保持治具３及
びステム保持治具４により同一軸線上に対向状態で保持
されており、かつ、該軸線回りで同期回転するよになっ
ており、その全周に亘って赤外線が照射される。まず、
予熱過程では、赤外線照射手段５に５０％の電流値の電
流を９０秒間印加し、その後、７０％の電流値の電流を
３０秒間印加し、予熱を行う。この時、ネック１及びス
テム２の歪み点である４３０℃以上にまで予備加熱す
る。その後、１００％の電流値の電流を２０秒間印加し
てネック１及びステム２を加熱軟化させ、熔着封止させ
る。この時、ネック１とステム２の熔着部の温度は軟化
点６４５℃を超える温度まで熱した。その後、赤外線照
射手段５のランプを消灯し、４０秒間自然冷却した後、
５０％の電流値の電流を４０秒間印加して徐冷を行っ
た。その後、赤外線照射手段５を切り、常温まで自然冷
却を行った。

【００４４】試料Ｎｏ．２は、試料Ｎｏ．１と同様にネ
ック１をネック保持治具３に保持させ、ステム保持治具
４だけを６０秒間前加熱して予熱してからステム２をス
テム保持治具４に保持させる。その後、ネック１及びス
テム２の予熱を、５０％の電流値の電流を９０秒間、６
０％の電流値の電流で１５秒間、７０％の電流値の電流
で１５秒間、それぞれ赤外線照射手段５に印加して行っ
た。その後、１００％の電流値の電流を２０秒間赤外線
照射手段５に印加してネック１及びステム２を加熱軟化
させ、熔着させた。その後、試料Ｎｏ．１と同様に、赤
外線照射手段５のランプを消灯し、４０秒間自然冷却し
た後、再度、５０％の電流値の電流を４０秒間印加して
徐冷を行った。その後、赤外線照射手段５を切り、常温
まで自然冷却を行った。

【００４５】試料Ｎｏ．３は、試料Ｎｏ．１と同様に、
ネック１をネック保持治具３に保持させ、ステム保持治
具４だけを６０秒間前加熱して予熱してからステム２を
ステム保持治具４に保持させ、次に、ネック１及びステ
ム２の予熱を行うことなく、１００％の電流値の電流を
赤外線照射手段５に３０秒間印加してネック１及びステ
ム２を加熱軟化させ、熔着させた。その後、試料Ｎｏ．
１と同様に、赤外線照射手段５のランプを消灯し、４０
秒間自然冷却した後、再度、５０％の電流値の電流を４
０秒間印加して徐冷を行った。その後、赤外線照射手段
５を切り、常温まで自然冷却を行った。

【００４６】他の比較例として、試料Ｎｏ．４は、従来
のバーナーによってネックとステムを加熱軟化させ、熔
着したものである。

【００４７】このようにして得られた試料の形状を観察
し熔着部の熱的及び機械的強度を調べた。その結果を表
３に示す。

【００４８】

【表３】

【００４９】尚、熔着後の形状は目視で観察し、熔着部
にくびれや段付きがない一様な形状であれば○とした。

【００５０】熔着部の熱的強度については、熔着後のガ
ラスを１００℃の湯と２０℃の水に６０秒間、交互に５
回ずつ浸す熱衝撃試験を行い、熔着部のクラックの発生
率を調査した。尚、クラックの発生率が低い程、熱的強
度は高くなる。

【００５１】熔着後の機械的強度については、ファンネ
ルに接続する側のネック１の開口端と排気管２ａの両端
から管軸方向に５０ｋｇの荷重を掛ける重量負荷試験を
行い、熔着部のクラック発生率を調査した。

【００５２】また、各試料の於いて、ネックーステムの
熔着部ガラス、およびカソード相当部の温度を測定し、
図２にその測定結果を示す。

【００５３】表３から明らかなように、実施例である試
料Ｎｏ．１および試料Ｎｏ．２は、赤外線照射の各過程
に於いてガラス破損の発生は全く認められなかった。熔
着後の形状も正常であり、また、熱衝撃試験及び重量負
荷試験でもクラックの発生が認められず、熔着部の熱的
及び機械的強度はバーナー加熱の場合と同等であること
が判った。また、カソードの温度は、３１０℃または３
００℃とバーナー加熱の場合よりもかなり低く、インプ
レカソード付き電子銃を用いた場合でも、エミッション
特性が劣化する可能性は低い。

【００５４】これに対して、比較例である試料Ｎｏ．３
は、熔着時のカソード温度は２８０℃と問題なかった
が、熔着後、ネックーステムの熔着部の形状が悪く、熔
着過程または、徐冷後の自然冷却過程に於いて、５０％
のクラックの発生が確認された。また、クラックの生じ
ないものについても、熱衝撃試験または重量負荷試験に
おいて、全数クラックの発生が確認された。

【００５５】また、他の比較例である試料Ｎｏ．４は、
熔着後の形状、熔着部の熱的及び機械的強度については
問題ないが、図２に示されるように、本発明の実施例と
比較して、形状良く熔着を行うのにより時間を必要とす
る。さらに、バーナー加熱であるため局所加熱ができ
ず、カソードの温度が４６０℃と高く、インプレカソー
ド付き電子銃を用いた場合、エミッション特性が劣化す
る可能性が高い。

【００５６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ネック及びス
テムガラスを加熱軟化するのに赤外線を利用しているた
め、ネック及びステムの加熱を均一に行うことができ、
ネック及びステムの封着部の位置ずれが少なく、均一な
形状の熔着が可能である。すなわちガラス部材に赤外線
を照射する場合、赤外線が照射されていない部分は直接
の温度上昇はみられない。そのため、赤外線照射手段か
ら照射された赤外線をレンズやミラー等の光学系によっ
て集光したり、光路変更して焦点距離を調節し、適切な
密度分布で照射することによって、必要な部分のみを短
時間で加熱軟化することが可能となる。また、ネックと
ステムを熔着する段階が、ネックとステムの予熱過程
と、熔着過程と、冷却過程と、徐冷過程とからなること
により、熔着時のガラス温度の上昇・下降に急激な温度
変化がなく、熔着時に生じるガラスの破損や残留歪みを
効果的に取り除くことができる。さらに上記全過程を赤
外線照射強度を調節することにより行うようにしたか
ら、熔着条件の設定変更が容易であり、再現性も容易に
確保できる。すなわち上記赤外線照射強度の調節は、電
流値の調節により容易かつ正確に行うことが可能である
ことから、熔着後の形状が均一であり、ガラス強度が高
い熔着を再現性良く得ることが可能である。尚、上記赤
外線照射強度の調節は、電流値の調節に限らず、例え
ば、赤外線照射手段とネック及びステムとの熔着部位と
の間の距離を調節することによっても行うことができ
る。

【００５７】請求項２の発明によれば、ネックとステム
の予熱過程から熔着過程への加熱を徐々に行わせること
ができ、急激な温度変化をなくしてガラスの破損を防止
でき、しかも、熔着直後の冷却に続く徐冷過程でも、急
激な温度変化をなくしてガラスの破損を防止し、残留歪
みを除去させることができる。

【００５８】請求項３の発明によれば、熔着時のガラス
温度の上昇・下降に急激な温度変化がなく、熔着時に生
じるガラスの破損を防止し、しかも、残留歪みを効果的
に取り除くことができる。

【００５９】請求項４の発明によれば、ステムに予め熔
着されている排気管及びリード端子とステムベースガラ
スの界面付近に存在する微少な残留歪みから派生する温
度歪みを最小限に抑え、ステムベースガラスの破損の発
生を防止しつつネックとステムの熔着に移行させること
ができる。

【００６０】請求項５の発明によれば、赤外線が照射さ
れた場合に熱線を吸収しやすいため、ネック及びステム
の熔着箇所を赤外線によって効率良く短時間で加熱軟化
させて熔着することができる。

【００６１】従って、本発明の方法によれば、陰極線管
に用いられるネックとステムの熔着すべき部分のみをカ
ソードの温度上昇を極力抑えながら、局所加熱して短時
間で破損を起こすことなく強固に熔着することができ、
容易に熔着の条件を再現できるうえ、加熱部を汚染する
ことがなく、特に、インプレカソード付き電子銃を使用
する場合に好適な加熱方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の陰極線管ガラスの熔着方法の実施に直
接使用する装置の一実施形態例の要部概略縦断側面図。

【図２】本発明の方法による熔着時のネックとステムの
熔着部及び電子銃カソード部の温度変化を示す説明図。

【符号の説明】

１ネック２ステム３ネック保持治具４ステム保持治具５赤外線照射手段

フロントページの続き (72)発明者小森宏師滋賀県大津市晴嵐２丁目７番１号日本電気硝子株式会社内Ｆターム(参考） 5C012 AA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】赤外線照射手段を用いて赤外線をネック
及びステムに照射して加熱軟化させ、熔着する陰極線管
ガラスの熔着方法であって、ネックとステムの予熱過程
と、熔着過程と、冷却過程と、徐冷過程とを含み、前記
過程を赤外線照射強度を調節することにより行うことを
特徴とする陰極線管ガラスの熔着方法。
【請求項２】前記予熱過程における赤外線照射手段の
赤外線照射強度を、前記熔着過程における赤外線照射手
段の赤外線照射強度よりも低くし、前記徐冷過程におけ
る赤外線照射手段の赤外線照射強度を、前記熔着過程に
おける赤外線照射手段の赤外線照射強度よりも低くした
ことを特徴とする請求項１記載の陰極線管ガラスの熔着
方法。
【請求項３】前記予熱過程が、ネック及びステムをそ
のガラスの歪み点以上で軟化点以下の温度に加熱する過
程であり、前記熔着過程が、ネック及びステムをそのガ
ラスの軟化点以上の温度に加熱して熔着する過程であ
り、前記冷却過程が、ネック及びステムをそのガラスの
軟化点以下の温度まで冷却する過程であり、前記徐冷過
程が、ネック及びステムをそのガラスの歪み点近傍の温
度まで徐冷して歪みを除去する過程であることを特徴と
する請求項１又は２に記載の陰極線管ガラスの熔着方
法。
【請求項４】前記予熱過程の前に、ステム保持治具を
ステムを保持していない状態で予熱する前加熱過程を有
することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
陰極線管ガラスの熔着方法。
【請求項５】前記ネック又はステムの少なくとも一方
のガラス部材の波長１０５０ｎｍにおける肉厚方向の赤
外線透過率が、７０％以下であることを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載の陰極線管ガラスの熔着方
法。