JP2002025445A

JP2002025445A - 陰極線管ガラスの熔着方法

Info

Publication number: JP2002025445A
Application number: JP2000209252A
Authority: JP
Inventors: 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: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2002-01-25

Abstract

(57)【要約】【目的】カソードの温度上昇を極力抑えながら、短時
間で熔着できるとともに、熔着後の形状がバーナー加熱
の場合と同等の良好な形状で熔着後の接着強度も十分に
得られる熔着方法を提供することである。【構成】本発明の陰極線管ガラスの熔着方法は、管状
のネックガラスと電子銃を取り付けたステムガラスとを
赤外線で加熱して熔着するにあたり、加熱中に赤外線の
被照射部分を移動させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、陰極線管ガラスの熔着
方法に関するもので、特に、陰極線管を構成するネック
ガラスとステムガラスの熔着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】特にネックガラスは、パネルガラスやファ
ンネルガラスに比べて管壁の肉厚が薄い（一般のネック
ガラスの平均肉厚は約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、通常のネックガラス
には、ガラスのＸ線吸収能を最も高める成分であるＰｂ
Ｏが３５質量％程度含有されている。

【０００４】ネックガラスへの電子銃の装着は、図３に
示すようにファンネルガラス１０の一端に熔着されたネ
ックガラス１１内に、予め排気管１２を熔着したステム
ガラス１３に取り付けられた電子銃１４を挿入した後、
ネックガラス１１の開口端とステムガラス１３を熔着す
ることによって行われ、通常、この熔着はバーナーフレ
ーム１５により加熱される。

【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、
その周辺の加熱する必要のない部分まで加熱したり、ガ
ラス部材の固定冶具や雰囲気も加熱されるため、無駄な
熱が使用されていた。しかも昇温速度や冷却速度が制限
されるため、ガラス部材に大きな引っ張り歪が入りやす
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、加熱部分に金属異物が付着して汚染さ
れることがある。このようにガラス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
起こしたり、陰極線管の解像度や輝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、
ガラス中の引っ張り歪みに起因する破損、絶縁破壊、解
像度や輝度の低下が起こりやすくなっており、そのため
外囲器を熔着したり、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）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いため、インプレカソード付き
電子銃を高温下に曝すと、カソード材料が酸化され、エ
ミッション特性が劣化する傾向にある。このため、カソ
ードの温度をできる限り上昇させないことが望まれる。

【０００９】そこで、インプレカソード付き電子銃をネ
ックガラス内に装着し、これにステムガラスを熔着する
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
い。

【００１０】このような事情から陰極線管ガラスを赤外
線で加熱する方法が特願平１１−１２７６０７で提案さ
れている。この特許出願には、赤外線照射によって、ネ
ックガラスの開口端を加熱熔着する方法が開示されてい
る。

【００１１】この方法の場合、局所加熱が行え、また、
加熱部を汚染することなく熔着できる。ところが、この
方法では、局所加熱となるため、赤外線が照射されてい
る部分が早く軟化変形し、牛乳ビンのように熔着後のネ
ックにくびれが生じ、熔着部の接着強度が弱くなり、破
損の原因となることがあった。

【００１２】本発明の目的は、カソードの温度上昇を極
力抑えながら、短時間で熔着できるとともに、熔着後の
形状がバーナー加熱の場合と同等の良好な形状で熔着後
の接着強度も十分に得られる熔着方法を提供することで
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の陰極線管ガラス
の熔着方法は、管状のネックガラスと電子銃を取り付け
たステムガラスとを赤外線で加熱して熔着するにあた
り、加熱中に赤外線の被照射部分を移動させることを特
徴とする。

【００１４】

【作用】本発明の陰極線管ガラスの熔着方法は、ネック
ガラスとステムガラスを熔着する際に、赤外線の照射位
置を移動させることにより、熔着部のみならず、周辺部
にも赤外線を照射して加熱する。これにより、熔着箇所
とその周辺部がバーナー加熱に近い加熱状態となり、熔
着後の形状をバーナー加熱と同等の良好な形状にするこ
とができる。

【００１５】加熱中に被照射部分を移動させる方法とし
ては、ネックガラスとステムガラスを固定して、赤外線
照射装置を上下に移動させたり、逆に赤外線照射装置を
固定して、ネックガラスとステムガラスを上下に移動さ
せて赤外線を照射することで行うことができる。

【００１６】尚、赤外線の照射は、例えば、排気管側か
らネックガラスとステムガラスの熔着箇所に向けて斜め
方向に照射する方法や、複数の赤外線ランプを用い、ネ
ックガラス及びステムガラスにそれぞれ照射する方法等
を採用してもよい。

【００１７】また、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
板等を用いて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もできる。

【００１８】本発明において、ネックガラス又はステム
ガラスの少なくとも一方、好ましくは両方のガラス部材
に波長１０５０ｎｍにおける肉厚方向の赤外線透過率が
７０％以下のガラスを用いると、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、より好ましい値は３０％
以下である。

【００１９】また、一般にネックガラス内に電子銃を挿
入する場合、電子銃が正確な位置に配置されるように確
認しながら作業を行う必要があるため、一定以上の可視
透過率を有することが望ましい。このため、ネックガラ
スは可視光である５７０ｎｍの波長における肉厚方向の
光透過率が、１０％以上、好ましくは２０％以上となる
ようにすることが好ましい。

【００２０】このようなガラスを得るためには、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。

【００２１】ガラス中のＦｅ²⁺を増加させるためには、
金属Ｓｉ等の還元剤を含有させることが好ましく、還元
剤の含有量としては、０．００２〜０．５質量％が適当
である。また還元剤を含有させると、ガラスの可視光域
の光透過率を維持したまま、赤外線域の光透過率を低下
させることも可能である。

【００２２】但し、Ｆｅ²⁺／Ｆｅ³⁺の比率が０．５より
大きくなると、還元がかなり強くなり、その結果、ガラ
ス中のＰｂＯが金属化し、ブツとなったり、ガラス組成
が変動しやすくなるため好ましくない。

【００２３】本発明に適したネックガラスの具体的組成
は、質量百分率で、ＰｂＯ２０〜４０％、ＳｉＯ₂
３８〜５８％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜５％、ＭｇＯ０〜５
％、ＣａＯ０〜６％、ＳｒＯ０〜９％、ＢａＯ０
〜９％、Ｎａ₂Ｏ０〜５％、Ｋ₂Ｏ６〜１５％、Ｓｂ
₂Ｏ₃ ０〜１％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．０５〜１０％である。

【００２４】また、本発明に適したステムガラス及び排
気管の具体的組成は、質量百分率で、ＰｂＯ１８〜４
０％、ＳｉＯ₂ ４８〜６８％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０〜５％、
ＭｇＯ０〜５％、ＣａＯ０〜６％、ＳｒＯ０〜９
％、ＢａＯ０〜９％、Ｎａ ₂Ｏ０〜６％、Ｋ₂Ｏ５
〜１５％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜１％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ０．０５〜
１０％である。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の陰極線管ガラスの熔着方法を
実施例に基づいて詳細に説明する。

【００２６】表１は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１）と
比較例（試料Ｎｏ．２及び３）を示すものである。

【００２７】

【表１】

【００２８】表中の各試料は次のようにして作製した。

【００２９】まず、ネックガラス内に予め排気管を熔着
したステムガラスに取り付けられた電子銃を挿入し、ネ
ックガラスの開口端にステムガラスを接触させた状態で
保持する。その後、ネックガラスとステムガラスを軸方
向に回転させながら、図１〜３に示すような方法で加熱
し、両者を熔着した。尚、加熱の際にカソードの温度を
測定した。

【００３０】試料Ｎｏ．１は、図１に示すように、加熱
中に赤外線を移動させて熔着部とその周辺部を照射して
ネックガラスとステムガラスを熔着したものである。ま
ず、ネックガラス１１とステムガラス１３の管軸に対し
て９０°の角度になるように赤外線ランプ１６とミラー
１７を設置し、ネックガラス１１内に予め排気管１２を
熔着したステムガラス１３に取り付けられた電子銃１４
を挿入し、ネックガラス１１の開口端にステムガラス１
３を接触させた状態で保持し、ネックガラス１１とステ
ムガラス１３を軸方向に回転させながら赤外線を照射し
熔着した。赤外線の照射は、次のようにして行った。ま
ず、図１（Ａ）に示すように、熔着部分に赤外線を照射
し加熱した。次に、図１（Ｂ）に示すように、赤外線照
射装置を下方向に移動させて熔着部の周辺を加熱した。
そして、図１（Ａ）に示すように、再び熔着部分に赤外
線を照射した。この方法を繰り返して被照射部分を上下
に往復させ、熔着部とその周辺部を加熱したものであ
る。

【００３１】試料Ｎｏ．２は、図２に示すように、試料
Ｎｏ．１と異なり、熔着部のみに赤外線を照射して、ネ
ックガラスとステムガラスを熔着したものである。

【００３２】試料Ｎｏ．３は、図３に示すように、管軸
に対して、９０°の角度にバーナーを設置し、バーナー
フレーム１５によって加熱し、ネックガラスとステムガ
ラスを熔着したものである。

【００３３】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査した。

【００３４】尚、熔着後の形状は目視で観察し、図４に
示すようにくびれのない形状であれば○とし、図５に示
すように変形してくびれ１８が生じ、牛乳びんのような
形状になれば×とした。

【００３５】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、熔着部のクラック発生率
を調査した。

【００３６】熔着部の機械的強度については、ファンネ
ルガラスに接続する側のネックガラスの開口端と排気管
の両端から管軸方向に５０ｋｇの荷重をかける重量負荷
試験を行い、熔着部のクラック発生率を調査した。

【００３７】尚、熱衝撃試験及び重量負荷試験におい
て、クラックの発生率が低いということは、熱的及び機
械的強度が高いことを示している。

【００３８】また、実施例と比較例で用いた各ガラス部
材は、以下のものである。

【００３９】ネックガラスは、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、ＰｂＯ２８．０％、ＳｉＯ₂ ４８．５％、Ａｌ₂
Ｏ₃１．４％、ＣａＯ０．１％、ＳｒＯ２．４％、
ＢａＯ１．８％、Ｎａ₂Ｏ０．８％、Ｋ₂Ｏ１２．
０％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ５．０％、金属Ｓｉ５０ｐｐｍの組
成を有し、Ｆｅ²⁺が０．４３８０％、Ｆｅ²⁺／Ｆｅ³⁺が
０．１４であるものを用いた。

【００４０】ステムガラスと排気管は、波長１０５０ｎ
ｍ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、ＰｂＯ３０．０％、ＳｉＯ₂ ５１．４
％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２．０％、Ｎａ₂Ｏ８．０％、Ｋ₂Ｏ
３．０％、Ｓｂ₂Ｏ₃ ０．６％、Ｆｅ₂Ｏ₃ ５．０％、
金属Ｓｉ３０ｐｐｍの組成を有し、Ｆｅ²⁺が０．４０
５％、Ｆｅ²⁺／Ｆｅ³⁺が０．１３でであるものを用い
た。

【００４１】表から明らかなように、実施例である試料
Ｎｏ．１は、赤外線の被照射部分を移動させて熔着部と
その周辺部を加熱してネックガラスとステムガラスを熔
着しているため、熔着後の形状は図４のようにくびれも
なく正常であった。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、赤外
線加熱であるため、カソードの温度は最高でも４００℃
とバーナー加熱の場合よりもかなり低かった。このた
め、耐熱性の低いカソード付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。

【００４２】これに対して、比較例である試料Ｎｏ．２
は、赤外線加熱であるため、カソードの最高温度は４０
０℃と低いが、熔着部のみに赤外線を照射して加熱熔着
したため、熔着後の形状が図５のようにくびれ１８が生
じ牛乳びんのようになった。また、くびれの部分に歪が
生じているため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、熔着部の強度はバーナー加熱の場
合よりも劣ることが判った。

【００４３】また、試料Ｎｏ．３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、バー
ナー加熱であるため、カソードの温度が５８０℃まで上
昇しており、耐熱性の低いカソード付電子銃を用いた場
合、エミッション特性が劣化する可能性が高い。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、本発明の陰極線管ガラス
の熔着方法によれば、熔着時におけるカソードの温度上
昇を抑えることができる。このため、耐熱性の低いカソ
ード（例えばインプレカソード）を用いた場合でも、エ
ミッション特性を劣化させることはない。また、ガラス
に残留する歪分布も滑らかで熔着後の形状も従来のバー
ナー加熱で作製したものと同等であり、熔着後の接着強
度も強い。しかも、バーナー加熱のように加熱部が汚染
されることもない。

【００４５】従って、高温に曝されるとエミッション特
性が劣化しやすいカソードを使用する陰極線管を作製す
る場合のネックガラスとステムガラスの熔着方法として
好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の一例を示す説明図である。

【図２】熔着部のみに赤外線を照射して熔着する従来の
方法を示す説明図である。

【図３】バーナーで加熱して熔着する従来の方法を示す
説明図である。

【図４】ネックガラスとステムガラスの良好な熔着状態
を示す説明図である。

【図５】ネックガラスとステムガラスの好ましくない熔
着状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ファンネルガラス１１ネックガラス１２排気管１３ステムガラス１４電子銃１５バーナーフレーム１６赤外線ランプ１７ミラー１８くびれ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管状のネックガラスと電子銃を取り付け
たステムガラスとを赤外線で加熱して熔着するにあた
り、加熱中に赤外線の被照射部分を移動させることを特
徴とする陰極線管ガラスの熔着方法。
【請求項２】ネックガラス又はステムガラスの少なく
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記載の陰極線管ガラスの熔着方法。