JP3617168B2 - ブラウン管パネル内面への蒸着金属加熱制御方法と蒸着金属加熱制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーブラウン管のブラウン管パネル内面に例えばアルミニウム等の金属を蒸着するための蒸着金属加熱制御方法と、その実施に用いる蒸着金属加熱制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーブラウン管のブラウン管パネルの数多い製造工程の一つに、ブラウン管パネルの内面にアルミニウムの蒸着膜を形成する工程があり、図４は従来におけるアルミニウム蒸着時の状態を示す。
【０００３】
図面において、１はブラウン管パネル、２はその内面に形成されたアルミニウム蒸着膜で、画面の明るさを向上させるために形成されるものである。３はヒーターで、この上に蒸着用の蒸発源であるアルミニウムペレット４が載置される。５は該ヒーター３に加熱用電力を供給する電源である。
【０００４】
加熱は、一般に、図５に示すように、予熱と、本加熱との２段階で行われる。そして、予熱と本加熱とでは必要とする電力が異なる（本加熱の方が必要とする電力が大きい。）ので、上記電源５は供給電力を切り換えることができるようにされている。この供給電力の切換は一般にヒーターへの供給電圧の切換により行われている。
【０００５】
ところで、予熱は元々固体であるアルミニウムペレット４を加熱して液体にし、蒸発の準備をするものであり、その準備が終わると電源５のヒーター３への供給電力を増加させて液体状態になっているアルミニウムペレット４を一気に蒸発させ、それによってアルミニウム蒸着膜２を形成するのである。図５の▲１▼は予備加熱が理想的に行われた場合を示す。▲２▼、▲３▼は理想的に蒸着が行われなかった場合を示すが、それについてはここでは触れない。
【０００６】
尚、図６は所定の電圧をヒーター３にかけた場合のヒーター３を流れる電流（加熱電流）の変化を示すものである。この図から次のことがいえる。
【０００７】
即ち、ヒーター３による予熱が終了し、それに対する印加電圧を高めて本加熱を始める。すると、アルミニウムの蒸発と共に加熱電流が増大し始める。そして、アルミニウムの蒸発が終了に近づくと、加熱電流が減少に転じる。そして、蒸発が完全に終了すると、即ち、ヒーター３上のアルミニウムペレット４が全くなくなると、その加熱電流は蒸着開始時点における加熱電流の値に戻り、その値で安定する。そして、従来においてはそのように蒸着が終了してもしばらくの間は加熱が継続して行われていた。というのは、従来においては蒸着の終了時点の検出方法が開発されていなかったからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のアルミニウム蒸着方法には下記に述べるような問題点があった。
【０００９】
先ず、第１に蒸着用ヒーターは、繰り返し使用されるとそれに応じて抵抗値が変化するが、その変化に拘らず従来においてはヒーターにかける電圧の方は変えていなかったので、加熱過剰が生じることが少ないという問題があった。
【００１０】
具体的には、蒸着の繰り返しによりヒーターの抵抗値が減少する傾向にあり、にも拘らず同じように電圧をかけると予備加熱が過剰になる（図５▲２▼参照）。すると、本加熱開始前に蒸着が始まってしまい、本加熱に入った頃にはヒーター上のアルミニウムペレットの何割かが既に蒸発をしてしまい、残りのアルミニウムペレットによる蒸着が行われることになるので、所望の膜厚が得られないという問題が起きた。
【００１１】
また、ヒーターの抵抗値が大きく過ぎた場合には、必然的に予備加熱過小（図５▲３▼参照）になるので、本加熱に入ってもアルミニウムペレットは固体の状態にあり、その後ある時間が経ってから蒸発を開始する、即ち蒸発開始タイミングが遅れることになる。にも拘らず終了のタイミングは同じなので、やはり蒸着膜の膜厚が薄くなる。
【００１２】
ちなみに、蒸着膜の膜厚は、本加熱中における印加電圧を上げた場合には厚くなり、下げた場合には薄くなる。即ち、本願発明者は、一定条件で蒸着を行い、印加電圧のみ変えた場合にはその印加電圧に応じて蒸着膜の膜厚が変化することを発見したのである。
【００１３】
閑話休題、この蒸着膜の膜厚に変動が生じる原因はそのほかにも考えられ、その膜厚を所望どおりにコントロールすることは従来においては非常に難しかった。しかし、その膜厚は画面の明るさに少なからず影響するので、その正確なコントロールが必要とされるのである。
【００１４】
第２に、ヒーターの断線などによる不良品の発生率が低くなく、ヒーターの交換頻度の高さが生産性向上を阻む要因の一つとなっていた。そこで、その原因について追求したところ、従来においては、図６に示すように、蒸発が終了してもすぐには加熱電流の供給が停止されず、ヒーターの通電状態が暫く継続した。即ち、加熱は継続したのであり、これは当然に余分な無駄加熱である。これは従来において蒸発終了を検出することができなかったので、本加熱時間を長めに設定せざるを得なかったことに起因する。
【００１５】
しかし、ヒーターは加熱時間の累積値が大きくなるほど消耗するので、余分な無駄加熱は必然的にヒーターの寿命を徒に短くする要因になり、延いては、ヒーターを多く使用することによる費用の増大、ヒーター交換に要するコストの増大を招き、カラーブラウン管の価格低減を阻む要因になり、看過できない。
【００１６】
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、蒸着膜の膜厚の安定性を高め、且つ蒸着用のヒーターの長寿命化を図ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のものは、予熱時に供給すべき電流として妥当な値を予め設定しておき、ヒーターへの少なくとも予熱時における供給電流を検出することとし、ヒーターに供給すべき予熱電流と上記供給電流の検出結果とを比較し、その比較結果に基づいてヒーターへの予熱電流を上記予め設定された予熱電流になるように制御するようにするものである。
【００１８】
従って、本発明の第１のものによれば、ヒーターの抵抗値が変動しても予備加熱時における電流を予め設定した値通りにコントロールすることができるので、ヒーターの抵抗値の変動に起因する予熱過剰、予熱過小が生じるおそれがなくなる。従って、予熱過剰、予熱過剰に起因する蒸着膜の膜厚の変動を防止することができる。
【００１９】
本発明の第２のものは、ブラウン管パネルの蒸着膜の膜厚を検出しながら蒸着を行い、膜厚の検出結果に対応するヒーター印加電圧と、形成すべき膜厚に対応するヒーター印加電圧とを比較し、その比較結果に基づいて上記ヒーターへの加熱用供給電圧を形成すべき膜厚に対応するヒーター印加電圧になるように制御しながら蒸着を行うようにするものである。
【００２０】
即ち、上述したように、本願発明者により、蒸発用ヒーターに対し印加する電圧と、形成される蒸着膜の膜厚との間には密接な関係があることが判明した。従って、本発明の第２のものによれば、膜厚を検出しながら蒸着を行うこととし、所望の膜厚が得られるようにヒーター印加電圧をコントロールするので、確実に蒸着膜の膜厚を所望通りの値にすることが可能になる。
【００２１】
本発明の第３のものは、ヒーターへの供給電流を検出しながら蒸着を行い、供給電流が蒸着による変動を終えて安定したときにヒーターへの電流の供給を停止するようにするものである。
【００２２】
従って、本発明の第３によれば、供給電流が蒸着による変動を終えて安定したときが将に、蒸着の終了点であるので、そのときヒーターへの電流の供給を停止することにより余分な無駄加熱を回避することができる。従って、ヒーターを長寿命化することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示実施の形態に従って詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明蒸発金属加熱制御装置の第１の実施の形態を示す回路ブロック図である。
【００２５】
図面において、１５ａは交流電圧（例えば２００Ｖ）を受けてヒーター３へ印加用電流を供給する電力供給部であり、その供給電流は電流制御部１６からの電流制御信号により制御される。即ち、本電力供給部１５ａは出力電流の制御可能な電力供給部である。
【００２６】
ＣＴは電力供給部１５ａからヒーター３への加熱電流の供給経路に設けられた計器用変流器、１７は加熱電流測定器で、変流器ＣＴを介して検出した加熱電流を例えばＢＣＤ（バイナリーコードデータ）の形で上記電流制御部１６へ出力する。
【００２７】
電流制御部１６は予備加熱時における加熱電流（予備加熱電流）として好適であるとして予め設定しておいた値を記憶すると共に、その値と上記加熱電流測定器１７から出力された予備加熱電流の値とを比較し、その比較結果に基づいて上記電力供給部１５ａを予備加熱電流が上記設定値通りになるように制御する。
【００２８】
このような蒸着金属加熱制御回路によれば、予備加熱電流として好適な値を設定しておき、そして、予備加熱電流を検出しながら予備加熱することとし、検出値と設定値に差異が生じたらその予備加熱電流を設定値通りなるように電流供給部１５ａを制御するので、予備加熱電流を設定値通りに制御することができる。従って、ヒーター３の抵抗値の変動等が生じても予備加熱電流は常に設定値通りの値に制御できるので、予熱過剰、予熱過小を防止することができ、延いては予熱過剰、予熱過小に起因する蒸着膜の膜厚の変動を防止することができ、蒸着膜の膜厚の安定性を図ることができる。
尚、電流制御部１６は、本加熱用の加熱電流あるいはその推移（本加熱期間中における加熱電流の変化）として好適であるとして設定されたデータも記憶しており、予備加熱が終了すると、その本加熱用のデータに基づいて電源部１５ａを制御する。これにより、本加熱も良好な蒸発が行われるように制御することができる。
【００２９】
図２は本発明蒸着金属加熱制御装置の第２の実施の形態を示す回路ブロック図である。
【００３０】
図面において、１５ｂは交流電圧（例えば２００Ｖ）を受けてヒーター３に加熱用電圧を印加する電力供給部であり、その出力である加熱用電圧は電圧制御部１６ｂからの電圧制御信号により制御される。即ち、本電力供給部１５ａは出力電圧の制御可能な電力供給部である。
【００３１】
ＶＴは電力供給部１５ａからヒーター３に対して並列に設けられた計器用変圧器、１７ａは加熱電圧測定器で、変圧器ＶＴを介して検出した加熱電流を例えばＢＣＤ（バイナリーコードデータ）の形で上記電圧制御部１６ａへ出力する。
【００３２】
１ａは蒸着が済み理想通りの膜厚にアルミニウム蒸着膜が形成されたブラウン管パネル、１８、１８は蒸着膜の膜厚センサー、１９は該膜厚センサー１８、１８の出力をデータ処理してそれに対応する電圧の値を得て上記電圧制御部１６ａへ送る膜厚データ処理部である。
【００３３】
電圧制御部１６ａは膜厚データ処理部１９からの値と、電圧測定器１７ａからの値とを比較し、差異があるならば電力供給部１５ｂの出力電圧がその膜厚データ処理部１９からの値通りになるように該電力供給部１５ｂを制御する。
【００３４】
その結果、所望通りの膜厚になるように電力供給部１５ｂを電圧制御することができ、蒸着膜の膜厚の安定性を高めることができる。
【００３５】
即ち、本願発明者の研究により、同じ条件下で蒸発用ヒーターに対し印加する電圧のみを変えると、それに応じて蒸着膜の膜厚が変化し、印加電圧とその膜厚の間には密接な関係がある、換言すれば膜厚に印加電圧依存性があることが判明した。
【００３６】
そこで、所望の膜厚に対応する電圧をヒーター３に加熱電流として印加して加熱をすることにより膜厚の安定化を図ろうとするのが本実施の形態である。
【００３７】
尚、使用するヒーター３はロットにより特性が相違するので、それに応じて印加すべき電圧が微妙に異なるので、電圧制御部１６ａは各ロット毎の電圧修正率が予め記憶せしめられている。そして、現在使用中のヒーター３のロット番号も電圧制御部１６ａに入力し、使用中のヒーター３に対応した修正率に基づいて修正した電圧制御信号をつくり電力供給部１５ｂに供給している。
【００３８】
これにより、蒸着膜の膜厚はヒーター３の特性にも依存しなくできる。尚、かかる修正は図１に示す蒸着金属加熱制御回路にも同様に行うようにすることができることはいうまでもない。
【００３９】
図３（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第３の実施の形態を説明するためのもので、（Ａ）は蒸着金属加熱制御回路の構成を示す回路ブロック図、（Ｂ）は加熱電流の推移図である。
【００４０】
本蒸着金属加熱制御回路は図１に示した蒸着金属加熱制御回路とは、電流制御部として加熱電流の蒸発終了のときに生じる特有の変化を記憶し、加熱電流のかかる変化が生じたとき蒸発終了として加熱電流の供給を停止させることができるようにしたものを用いるという点でのみ異なり（図１に示した蒸着金属加熱制御回路の電流制御部１６は予備加熱電流の理想値を記憶しその理想値通りになるように制御する電流制御信号を出力することができるという特徴を有していた。）、それ以外の点では共通し、共通する部分については既に説明済みであるので、説明を省略し、相違する点についてのみ説明する。
【００４１】
前に説明したように、ヒーター３に一定の電圧を与えると加熱電流は図６に示すように変化する。即ち、蒸発の開始と共に加熱電流は増加し始め、やがてその値はピークに達し、その後減少に転じ、蒸発が終了するとその加熱電流の減少は終わり一定の値を保つ。従って、加熱電流が減少しその後が一定の値を保ったときとは即ち蒸発が終了したときといえる。
【００４２】
そこで、加熱電流のそのような変化を検出し、その検出をしたとき加熱電流の供給を停止させることができるもの１６ｂを電流制御部制御部として用いるようにしたのが第３の実施の形態の蒸着金属加熱制御回路である。
【００４３】
このような蒸着金属加熱制御回路によれば、ピークから減少に移っていた加熱電流が蒸発の終了により減少から一定の値を保つ安定な状態に変り始めたとき、電流制御部１６ｂが電力供給部１５ａへ供給電流を０にさせるような電流制御信号を送る。その結果、図３（Ｂ）に示すように加熱が終了し、従来行われていた余分な無駄加熱（２点鎖線参照）を行わなくて済む。その結果、蒸発用ヒーターの長寿命化を図ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の第１のものによれば、ヒーターの抵抗値が変動しても予備加熱時における電流を予め設定した値通りにコントロールすることができるので、ヒーターの抵抗値の変動に起因する予熱過剰、予熱過小が生じるおそれがなくなる。従って、予熱過剰、予熱過剰に起因する蒸着膜の膜厚の変動を防止することができる。
【００４５】
本発明の第２のものによれば、蒸発用ヒーターに対し印加する電圧と、形成される蒸着膜の膜厚との間には密接な関係があることから、膜厚を検出しながら蒸着を行うこととし、所望の膜厚が得られるようにヒーター印加電圧をコントロールするので、確実に蒸着膜の膜厚を所望通りの値にすることが可能になる。
【００４６】
本発明の第３のものによれば、供給電流が蒸着による変動を終えて安定したときというのは、蒸着の終点であるといえるので、そのときヒーターへの電流の供給を停止することにより余分な無駄加熱を回避することができる。
【００４７】
従って、ヒーターの寿命を長くし、その変換頻度を少なくすることができ、延いてはブラウン管パネルの製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明蒸着金属加熱制御回路の第１の実施の形態の回路ブロック図である。
【図２】本発明蒸着金属加熱制御回路の第２の実施の形態の回路ブロック図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第３の実施の形態を説明するもので、（Ａ）は蒸着金属加熱制御回路の回路ブロック図、（Ｂ）は加熱電流の変化図である。
【図４】ブラウン管パネルに対する金属（アルミニウム）蒸着時の状態を示す図である。
【図５】蒸着プロセスの説明図である。
【図６】従来例における加熱電流の変化図である。
【符号の説明】
１・・・ブラウン管パネル、３・・・ヒーター、
１５、１５ａ、１５ｂ・・・電力供給部、
１６、１６ａ、１６ｂ・・・電流制御部、ＣＴ、１７・・・電流検出手段、
ＶＴ、１７ａ・・・電圧検出手段

Claims (6)

1. ヒーターにより金属ペレットを加熱して該金属の蒸着膜をカラーブラウン管のブラウン管パネル内面に形成するブラウン管パネル内面への蒸着金属加熱制御方法において、
   上記ヒーターに予熱時に供給すべき電流を予め設定しておき、
   上記ヒーターへの予熱時における供給電流を検出し、
   上記ヒーターに供給すべき予熱電流と上記供給電流の検出結果とを比較し、
   上記比較結果に基づいて上記ヒーターへの予熱電流を上記予め設定された予熱電流になるように制御することにより蒸着膜の形成のための金属ペレットの予熱を行う
   ことを特徴とするブラウン管パネル内面への蒸着金属加熱制御方法
2. 金属ペレットを加熱するヒーターと、
   電流制御信号を受けてそれに対応する電流を上記ヒーターに供給する電力供給部と、
   上記電力供給部から上記ヒーターに供給される加熱電流を検出する電流検出手段と、
   上記ヒーターに供給すべき予熱電流と上記電流検出手段の検出結果とを比較し、該比較の結果に基づいて現在の供給予熱電流を供給すべき予熱電流にさせるような電流制御信号を予熱時に上記電力供給部へ出力する電流制御部と、
   を有する蒸着金属加熱制御装置
3. ヒーターにより金属ペレットを加熱して該金属の蒸着膜をカラーブラウン管のブラウン管パネル内面に形成するブラウン管パネル内面への蒸着金属加熱制御方法において、
   蒸着膜の所望の膜厚に対応する加熱電圧と、現在の加熱電圧とを比較し、その比較結果に基づいて上記ヒーターへ印加する加熱電圧を形成すべき膜厚に対応する印加電圧になるように制御しながら蒸着を行う
   ことを特徴とするブラウン管パネル内面への蒸着金属加熱制御方法
4. 金属ペレットを加熱するヒーターと、
   電圧制御信号を受けてそれに対応する電圧を上記ヒーターに印加する電力供給部と、
   所望の膜厚の蒸着膜が形成されたブラウン管パネルの該蒸着膜の膜厚を検出する膜厚検出手段と、
   上記ヒーターに印加された電圧を検出する電圧検出手段と、
   上記膜厚検出手段により検出された膜厚に対応した電圧と、上記電圧検出手段の検出結果とを比較し、該比較の結果に基づいてヒーターに印加された電圧を、形成すべき蒸着膜の厚さに対応する値になるように上記電力供給部を制御する印加電圧制御部と、
   を有する蒸着金属加熱制御装置
5. ヒーターにより金属ペレットを加熱して該金属の蒸着膜をカラーブラウン管のブラウン管パネル内面に形成するブラウン管パネル内面への蒸着金属加熱制御方法において、
   上記ヒーターへの加熱電流を検出しながら蒸着を行い、
   上記加熱電流が蒸着による変動を終えて安定したときにヒーターへの電流の供給を停止する
   ことを特徴とするブラウン管パネル内面への蒸着金属加熱制御方法
6. 金属ペレットを加熱するヒーターと、
   上記ヒーターに加熱用電力を供給する電力供給部と、
   上記ヒーターに供給される電流を検出する電流検出する電流検出手段と、
   上記ヒーターへ一定電圧を供給した場合における蒸着の終了時に生じる該ヒーターを流れる電流の推移ないしその傾向を記憶し、その記憶通りに該ヒーターの電流が変化したとき上記電力供給部に電力供給を停止させる電力供給部制御手段と、
   を有することを特徴とする蒸発金属加熱制御装置

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