JP2002163984A - 陰極線管封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子銃を封止するとき、封止部分のネックや
ステムを正確に予熱・除歪できる装置を提供する。 【解決手段】 温度センサ２３ａを備えた熱風ブローユ
ニット２１で、適当な温度の熱風をネック２に当て、ネ
ック２を予熱ならびに除歪することができる。同時に、
これも温度センサ２３ｂを備えた電熱ヒータ２９により
適当な温度で、ステム８を予熱・除歪することができ
る。このため、バーナによる従来の方法と違って、ネッ
ク２あるいはステム８の加熱・冷却温度が変動すること
はなく、残留歪の少ない、良好な溶着部の形状を得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陰極線管のバルブ
のネック内に電子銃を封止する陰極線管の封止装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】陰極線管は、ガラス製バルブ内に各種管
内部材を設け、このバルブのネック内に電子銃を封止し
たのち、電子銃下部に設けられた排気管からバルブ内が
排気される。バルブ内が高真空に排気された後、この排
気管が封止され、陰極線管となる。図６に、排気管が封
止された後の陰極線管を示す。

【０００３】従来よく採られていた電子銃の封止方法に
ついて、図７を用いて説明する。図７は、封止溶着部を
拡大して示す正面図（一部断面）である。それを、
（ａ）ネックをステムに溶着する前の予熱段階と、
（ｂ）ネック溶着段階と、（ｃ）除歪段階に分けて描い
ている。これらを順に説明する。

【０００４】（ａ）まず、バルブ１を、ネック２が鉛直
になるようにバルブ保持台（図示省略）に保持する。そ
して、保持治具３に同軸に保持したステム付きの電子銃
４を、保持治具３とともに、ネック２のフレア開口部か
らネック２内に挿入する。ここで、保持治具３には、排
気管６を挿入するための排気管６の外径より径大の排気
管挿入孔７が設けられている。そして、その排気管挿入
孔７の中に排気管６が挿入され、ステム８が保持治具の
上面に座っている。なお、保持治具３は保持治具台９の
上に設置されている。ネック２の外周には、ネック予熱
用バーナ１１ａあるいは１１ｂ、もしくは両者が設置さ
れている。両者ともにガスを加熱用力源としている。詳
説はしないが、ネック予熱用バーナ１１ｂは、内部中央
のガスバーナを加熱源とし、その熱をほぼ平行な熱の束
として外部に発するものである。このネック予熱用バー
ナ１１ｂは、後で説明する溶着後の除歪作業でも利用さ
れる。また、保持治具３の外周には、ステム予熱用バー
ナ１１ｃが設置されている。ネック予熱用バーナ１１ａ
あるいは１１ｂは、ステム８に溶着する箇所を事前に予
熱するものである。一方、ステム予熱用バーナ１１ｃ
は、保持治具３を加熱することにより、その熱をステム
８に伝導させ、ステム８を予熱するものである。このよ
うに各部を予熱しておかないと、後に述べる溶着バーナ
１１ｄを用いてネック２の溶着部分を加熱溶融したと
き、ネック２とステム８をうまく溶着できないばかり
か、温度差によりネック２やステム８にクラックが発生
してしまう。そのために、このような予熱用バーナ１１
ａ，１１ｂおよび１１ｃが必要となる。通常、ネック予
熱用バーナ１１ａ，１１ｂにより、ネック温度を４００
〜６００℃になるまで段階的に上げていく。また、ステ
ム予熱用バーナ１１ｃで保持治具３上端部を通常２００
〜３００℃にしていて、ここで、ネック予熱用バーナ１
１ａで加熱されると、ステム２の温度は４００℃弱とな
る。

【０００５】（ｂ）各部が所定温度になった後、ネック
溶着に移る。なお説明がし易いように、この図には、前
述したネック予熱用バーナ１１ａとステム予熱用バーナ
１１ｃとは描いていない。溶着バーナ１１ｄが、ステム
８が置かれたとほぼ同一平面内に設置されている。この
溶着バーナ１１ｄによりネック２を加熱軟化させ、ステ
ム８の外周部分に溶着させる。そしてその際、保持治具
３の排気管挿入穴７から窒素ガスを吹き込んでバルブ１
内を陽圧にしながら、ネック２の溶着部分に適度の丸み
をつけている。このことにより、溶着部分のガラスを整
形し、クラックの発生を防いでいる。溶着後、ステム８
より下方に当たるネック２の余剰部分は、溶着バーナ１
１ｄで切断される。

【０００６】（ｃ）この後、ネック予熱バーナ１１ｂに
てネック２は加熱されながら、徐々に冷却される。とり
わけ、ガラスの徐冷点から歪点温度である４７０〜３８
０℃付近は、極力時間をかけてゆっくりと冷却される。
このようにして、不具合なくネック２の溶着ならびに溶
着後の除歪が行われている。バーナに関して補足する
と、バーナは酸素を混合させたガスを点火するもので、
ガスと酸素が用力源となっている。火力の調整は、ガス
や酸素の流量調整により行っている。従って、それら気
体の流路には、通常マスフローコントローラが組込まれ
ており、そのマスフローコントローラにより精密に気体
の流量調整が行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上に述べたように、バ
ーナによる予熱・除歪方法は簡便な方法であり、よく採
用されていたが、そこには以下の問題点があった。予熱
用バーナ１１ａ，１１ｂを例にとると、前に述べたよう
に、ネック２を予熱するためには、何段階か徐々に加熱
温度を上げていかなければならない。従って、図７
（ａ）で説明した構成であると、ネック予熱用バーナ１
１ａ，１１ｂを設定温度に見合った火力に順次変更して
いる。即ちその際、マスフローコントローラの設定値を
変更して、各気体の流量を変更している。

【０００８】このように微妙な温度設定が必要となる訳
だが、その際はネック予熱用バーナ１１ａ，１１ｂの炎
の状態を見て判断したり、製品の出来栄えを確認せざる
を得なかった。ところがこの作業は大変困難なものであ
り、場合によっては熟練作業者の勘に頼らざるを得ない
ことが多かった。また、ネック予熱用バーナ１１ａや１
１ｂにはガスが吹き出す小孔があるが、使用を繰り返す
と、自己加熱によりこの小孔の酸化が進み、孔が詰まり
気味になってガスの流れが悪くなったり炎の形状が変わ
ったりする。こうなると火力は変動し、またマスフロー
コントローラで設定した通りのガスが流れなくなる。こ
れを防ぐために、小孔を定期的に清掃または交換するな
どの予防保全作業を行っていた。

【０００９】さて、ネックの予熱が正常に行われずに、
溶着バーナ１１ｄにより、所定の火力で所定時間溶着さ
れた封止部の形状について、図８を用いて具体的に説明
する。図８は、溶着後の封止部の拡大正面図である。な
お、図８（ａ）は正常な封止部の形状を示すものであ
り、参考に描いている。図８（ｂ）は、予熱が不足した
状態で溶着をした場合である。ネック２は加熱が弱く、
溶融度合が低い。そのため、ステム８と溶着する界面
で、ネック２の内壁の溶けが悪く、ステム８に未溶着の
鋭角部を生じる（図中矢印参照）。この場合、溶着部の
ネック外周は丸みを持つものの、内周は上述した未溶着
部となる。従って、ネック２とステム８の溶着界面にお
いて、内周側の鋭角部分からクラックが入る。

【００１０】図８（ｃ）は、逆に予熱が多すぎた状態で
溶着をした場合である。ネック２の溶融度合は高くな
り、溶けたネック２の内壁がステム８のフィレット１２
まで達してしまっている。この場合も、フィレット１２
との界面は未溶着の鋭角部を生じ（図中矢印参照）、フ
ィレット１２の界面にクラックが入り、それが下方のス
テムに進行する。ところで近年、陰極線管を省電力化す
る市場の要求が強い。そのために、偏向ヨークの小型化
が引き金となって、ステム８の外径が小さくなってきて
いる。すると、ステム８の外径とフィレット１２との距
離が短くなる。従って近年は、上述した、溶けたネック
２の内壁がステム８のフィレット１２まで達してしまう
という不具合が、以前より発生しやすい状況にある。

【００１１】以上述べた不具合（ｂ），（ｃ）はとも
に、外観に異常がなく、内部の異常であるため、封止直
後はその不具合に気付かない。また、クラックも封止直
後は発生していないか、発生していてもわずかである。
ところが、後の製造工程（排気、エージングなど）で、
電子銃４やネック２に熱が加わったときに、クラックが
急激に発生・進行してしまうことが多い。従って、この
ような不具合の発生を防ごうと、定期的にネック２とス
テム８のダミー部品を溶着後それを破壊検査し、その結
果に基づいて、バーナの火力を確認し、気体流量などの
設定作業をせざるを得なかった。

【００１２】また次に、ステム８の予熱が適当でない、
中でも予熱が不足気味の場合に発生する不具合について
述べる（図８（ｃ）参照）。ステム８には、同心円上に
多くのフィレット１２が並んでおり、各フィレット１２
には金属製のリードピン１３が埋め込まれている。ステ
ム予熱用バーナ１１ｃで保持治具３を加熱して、ステム
８（フィレット１２）とリードピン１３を同様に予熱し
ている訳だが、これが不足すると、溶着時に金属製のリ
ードピン１３とガラス製のフィレット１２との間に温度
差がつきすぎる。言い換えると、フィレット１２の温度
が比較的低いままで、リードピン１３は昇温する。ま
た、溶着後（これは除歪工程になるが）、リードピン１
３は急激に冷える。つまりリードピン１３の大きな熱膨
張・収縮にフィレット１２がついていけずに、リードピ
ン１３の埋め込み部に微小クラックが入ることになる。

【００１３】バーナで各部を予熱あるいは除歪していた
のでは、以上説明したような不具合を解消することが中
々困難であり、より正確かつ簡便に予熱・除歪できる封
止装置を開発する必要があった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上述
した問題点を解決するために提案された陰極線管封止装
置である。本発明は、電子銃を陰極線管のネック部に封
止する装置であって、ネック部を外周から加熱する熱風
加熱手段と、電子銃を保持する保持治具に接触あるいは
直結する電熱ヒータと、ネック部を外周から溶着封止す
るバーナとを備えたことを特徴としている。ここで、熱
風加熱手段は、熱風の温度測定手段と、熱風の温度調整
手段とを備え、また電熱ヒータは、温度測定手段と温度
調整手段とを備えたことを特徴とする。

【００１５】熱風加熱手段は、送風源となる高圧エアあ
るいは不活性ガスが内部に導入され、その高圧エアある
いは不活性ガスが、内部に設けられたヒータの熱を含ん
で、複数の熱風吹き出し孔が設けられた熱風吹き出し面
から熱風となり吹き出す構造となっている。また、この
熱風加熱手段は、上下方向に移動可能、あるいは分割し
各々がネック部の外周から移動可能でもある。

【００１６】つまり、ネックやステムの予熱あるいは除
歪に、バーナを用いることなく、感温機能を有したヒー
タを用いているため、正確な予熱・除歪作業が可能とな
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いながら、本発
明に係る封止装置について詳説する。図１〜図３を用い
て、本発明の構成を説明する。なお、これは本発明の理
想的な形態の一つであり、請求項６の形態に当たる。図
１，２は本装置の主要部分を斜視図でイメージしたもの
である。図１は、溶着作業前の予熱作業中の様子を、ま
た図２は、溶着作業中の様子を示している。図３は、図
１の正面図であり、一部断面で描いている。

【００１８】まず図１，３を用いて、基本的な構成を説
明する。溶着前の予熱作業中は、ネック２の溶着部の外
周に熱風ブローユニット２１がセットされる。この熱風
ブローユニット２１は、先端がドーナッツ状で、この中
にヒータ２２と温度センサ２３ａが内蔵されている。そ
して、熱風ブローユニット２１の後部から供給された高
圧エアが、ヒータ２２が内蔵される空洞部２４に連通し
ている。ドーナッツ状の内周面には多数のブロー孔２６
が設けられ、供給された高圧エアは、ヒータ２２部を通
過する際熱せられ、熱風となってブロー孔２６から吹き
出す。また、吹き出し口には温度センサ２３ａが設置さ
れている。なお、ブロー量は流量計や圧力計で調整され
る（図示省略）。また、外部には熱風温度調整部２７が
あり、ここには温度センサ２３ａからの情報が送られ、
一方ヒータ２２に対してヒータ電流が供給される。つま
り、熱風温度調整部２７からは、温度センサ２３ａが設
定温度になるように、ヒータ電流が供給される。

【００１９】保持治具台９ａの内部には、電熱ヒータ２
９が環状に設置されている。また同時に、温度センサ２
３ｂが保持治具台９ａに設置されている。また、外部に
は治具台温度調整部２８があり、ここに対して温度セン
サ２３ｂからの情報が送られ、ここから電熱ヒータ２９
に対してヒータ電流が供給される。

【００２０】ネック２の予熱に関しては、ネックの温度
が４００〜６００℃になるまで、ヒータ電流を段階的に
上げていく。この間、高圧エアを所定の圧力・流量で供
給し、熱風ブローユニット２１からネックに熱風を当て
続ける。当然、その圧力や流量の設定値は段階的に変化
させたりできる。一方、ステム８の予熱に関しては、電
熱ヒータ２９に所定のヒータ電流を流し、保持治具３ａ
上端部の温度が通常２００〜３００℃にしている。ここ
で、熱風ブローユニット２１で加熱されると、ステム８
の温度は４００℃弱となる。

【００２１】従って、バーナによる従来の予熱方法と違
って、温度をセンシングしながらヒータの通電電流を調
整するクローズドループ温度制御であるため、ネックお
よびステムともに正確な温度設定が可能となる。また本
発明は、バーナの孔詰まりなどによる、炎の形状不具合
や火力の変動をきたすこともなく、大変スマートな加熱
手段となっている。

【００２２】ここで図２に移るが、これは溶着作業中を
表しており、溶着部が溶着バーナ１１ｄで加熱されてい
る。なおこれより先に、熱風ブローユニット２１はネッ
ク２から外れ、ネック２から遠ざかっている。これは、
熱風ブローユニット２１が、図のように二つ割構造とな
り、熱風ブローユニット２１の先端が開き、そのまま水
平に後退できる構造となっているためである。熱風ブロ
ーユニット２１が遠ざかった直後に、溶着バーナ１１ｄ
が加熱を始めるものである。一方、この間、電熱ヒータ
２８は先程のまま通電され、保持治具台９ａは先程のま
ま加熱されている。

【００２３】ネック２およびステム８は問題なく予熱さ
れているため、溶着部は良好な形状で溶着できる。図５
に溶着部の拡大図を示す。

【００２４】溶着が終わると、直ちに遠ざかっていた熱
風ブローユニット２１がネック２の外周に再度戻って、
溶着部は徐々に冷却される。とりわけ、ガラスの徐冷点
から歪点温度である４７０〜３８０℃付近は、降温の勾
配が緩やかになるように温度コントロールされる。３８
０℃まで冷却が進めば、後は冷却速度を上げて、次作業
を安全に行える程度まで急速に冷却される。このときの
様子は、先に説明した図１と同様である。ただこのとき
は、ネック２の先端フレア部が溶着で切断されており、
落下したフレア部を、図１中に２点鎖線で参考に描いて
いる。

【００２５】次に、先程とは異なった形態を示すが、こ
れは請求項５で述べた形態に相当する。図４を用いて説
明するが、これは溶着作業中を表している。この熱風ブ
ローユニット２１ａは、二つ割になっていない。しかし
ながら上下方向に移動可能であり、溶着バーナ１１ｄで
溶着する際は、熱風ブローユニット２１ａが下方に下が
って、溶着バーナ１１ｄの炎が入り込むスペースをつく
り、溶着作業を可能にしている。図示はしないが、熱風
ブローユニット２１ａの先端はドーナッツ状で、そこに
はヒータと温度センサが内蔵されている。その内部構造
や、熱風温度調整部２７ａとの関係は、図１，３で説明
した先の形態と同等であるので、詳しい説明は省く。ま
た、保持治具台９ｂの内部の構造および治具台温度調整
部２８ａとの関係も、図１，３で説明した先の形態と同
等である。

【００２６】この形態からなる封止装置で溶着された陰
極線管に関しても、溶着部は良好な形状となり、図５で
示したのと同様の形状とすることができる。

【００２７】最後に何点か補足をする。図１〜図４、ま
た図７で示す図において、熱風ブローユニットや各バー
ナは回転動作せずに、バルブおよび保持治具が回転する
構造である。これらの関係は、この形態にとらわれるこ
とはない。熱風ブローユニットは回転動作する必要はな
いが、陰極線管および保持治具を固定し、溶着バーナを
同心円上に複数設置しその溶着バーナを、同心円を中心
とし、回転またはある範囲内で往復回転動作させる構造
であってもよい。

【００２８】また、高圧エアを熱風ブローユニットのブ
ロー源としたが、これは窒素ガスなどでの不活性ガスで
あってもよい。それに、ブロー孔について言うと、ブロ
ー孔のある内周面は、図１〜図３に示すような丸孔を有
するものでなく、メッシュ状（網状）のものであっても
よい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の陰極線管
封止装置であれば、温度センサを備えた熱風ブローユニ
ットで、適当な温度の熱風をネックに当て、ネックを予
熱ならびに除歪することができる。同時に、これも温度
センサを備えた電熱ヒータにより適当な温度で、ステム
を予熱・除歪することができる。従って、バーナによる
従来の方法と違って、ネックあるいはステムの加熱・冷
却温度が変動することはなく、残留歪の少ない、良好な
溶着部の形状を得ることができる。また、定期的にダミ
ー部品を溶着後それを破壊検査し、その結果に基づい
て、バーナの火力を確認し、気体流量などの設定作業を
する必要はなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の陰極線管封止装置において、一つの
実施形態の全体構成を示すイメージ図（予熱作業中の
図）

【図２】 上記実施形態において、溶着作業中の全体構
成を示すイメージ図

【図３】 上記実施形態において、図１のネックから保
持治具台に至る部分の拡大正面図（一部断面）

【図４】 本発明の陰極線管封止装置において、別な実
施形態の全体構成を示すイメージ図（溶着作業中の図）

【図５】 本発明の陰極線管封止装置を用いて封止し
た、陰極線管の溶着部の拡大図

【図６】 排気管が封止された後の、一般的な陰極線管
の正面図（一部断面）

【図７】 バーナを用いた従来の封止作業を順に説明す
る図（一部断面） （ａ）予熱段階を示す正面図 （ｂ）溶着段階を示す正面図 （ｃ）除歪段階を示す正面図

【図８】 バーナを用いた従来の方法で封止された溶着
部を示す拡大正面図（一部断面） （ａ）正常に封止された形状を示す図 （ｂ）予熱が不足した状態で封止された形状を示す図 （ｃ）予熱が多すぎた状態で封止された形状を示す図

【符号の説明】

１ バルブ ２ ネック ３，３ａ 保持治具 ４ 電子銃 ６ 排気管 ７ 排気管挿入孔 ８ ステム ９，９ａ，９ｂ 保持治具台 １１ａ，１１ｂ ネック予熱用バーナ １１ｃ ステム予熱用バーナ １１ｄ 溶着バーナ １２ フィレット １３ リードピン ２１，２１ａ 熱風ブローユニット ２２，２２ａ ヒータ ２３ａ，２３ｂ 温度センサ ２４ 空洞部 ２６ ブロー孔 ２７，２７ａ 熱風温度調整部 ２８，２８ａ 治具台温度調整部 ２９ 電熱ヒータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子銃を陰極線管のネック部に封止する装
   置であって、 ネック部を外周から加熱する熱風加熱手段と、電子銃を
   保持する保持治具に接触あるいは直結する電熱ヒータ
   と、ネック部を外周から溶着封止するバーナとを備えた
   ことを特徴とする陰極線管封止装置。
2. 【請求項２】前記熱風加熱手段は、熱風の温度測定手段
   と、熱風の温度調整手段とを備えたことを特徴とする請
   求項１記載の陰極線管封止装置。
3. 【請求項３】前記電熱ヒータは、温度測定手段と温度調
   整手段とを備えたことを特徴とする請求項１もしくは請
   求項２記載の陰極線管封止装置。
4. 【請求項４】前記熱風加熱手段は、送風源となる高圧エ
   アあるいは不活性ガスが内部に導入され、 その高圧エアあるいは不活性ガスが、内部に設けられた
   ヒータの熱を含んで、複数の熱風吹き出し孔が設けられ
   た熱風吹き出し面から熱風となり吹き出すことを特徴と
   する請求項３記載の陰極線管封止装置。
5. 【請求項５】前記熱風加熱手段は、上下方向に移動可能
   なことを特徴とする請求項４記載の陰極線管封止装置。
6. 【請求項６】前記熱風加熱手段は、分割し各々がネック
   部の外周から移動可能なことを特徴とする請求項４記載
   の陰極線管封止装置。