JP3713001B2 - 陰極線管の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー陰極線管のシャドウマスクおよびその組立体の加工歪みを除去する方法およびその方法のための製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、図面を用いて従来のカラー陰極線管について説明する。図８は一般的なカラー陰極線管の構造を示すものである。パネル７０はガラスからなり、その内面には光吸収性膜、蛍光体膜およびアルミ蒸着膜からなる蛍光面７５が形成されてる。また、ファンネル７１内部には、黒鉛等による内部導電膜８１が塗布形成されている。マスクフレーム７７に取り付けられたシャドウマスク７６およびシールドケース７８はパネル７０内面に付設したパネルピン７９およびマスクフレーム７７に設けられたマスクスプリング８０を介してパネル７０に装着されている。パネルピン７９は、あらかじめパネル７０に固定されている。パネル７０とファンネル７１とは、フリットガラス７２を加熱炉内で溶融することにより接合され、ガラスバルブを形成する。
【０００３】
以下、従来のカラー陰極線管の製造方法について図８、９および１０を用いて、工程順に説明する。図９は、カラー陰極線管の従来の製造方法におけるシャドウマスク組立体の製造工程図の一例を示している。図１０は、シャドウマスク組立体を炉内で加熱する際のシャドウマスク組立体の加熱炉の温度Ｔと時間ｔとの関係の一例を示している。
【０００４】
（シャドウマスク組立体の組立工程）
まず、シャドウマスク組立体の組立工程について、図８、９を用いて説明する。シャドウマスク７６単体の製造には、有孔平板であるフラットマスクを用いる。フラットマスクの孔は、所定の寸法、形状および孔間隔にあらかじめ加工しておく。これら加工は、通常エッチングにより行う。このフラットマスクを炉内で焼なましを行う。これは、材料の加工歪みの除去および軟化のためである。次に、その有孔部が所定の曲率になるように金型により成型する。さらに、洗浄し黒化処理を行いシャドウマスク７６が完成する。
【０００５】
マスクスプリング８０とマスクフレーム７７は所定の位置に溶接にて接合される。接合されたこれら２部品には黒化処理を行う。さらにマスクフレーム７７にシャドウマスク７６をパネルピン７９に対して所定の位置関係になるように組み合わせ、溶接により接合する。このようにしてシャドウマスクの組立体（以下、「組立マスク」と呼ぶ）が一応の完成となる。
【０００６】
（組立マスク焼なまし工程）
次に、組立マスクの焼なましを行う。この焼なましは、組立マスクをパネル７０またはパネル７０と同等のピン位置および形状を備えた治具に、マスクスプリング８０を介して取りつけた状態で加熱炉内にて行う。加熱炉内では、図１０に示した温度勾配で時間ｔが、ｔ0からｔ1までの間加熱する。ｔ1における加熱炉 内温度Ｔは約４５０℃である。この温度のままｔ1からｔ2までの間保持する。保持時間は約５０分である。ｔ2からｔ3までの間では徐冷する。徐冷後は炉から取り出す。このような焼なましによって、組立や溶接により生成したと考えられる残留応力および加工歪みを除去する。炉から取り出した組立マスクは、パネルまたは治具から取り外し、検査を行う。このようにして、組立マスクが最終的な完成となる。
【０００７】
前記組立マスクの焼なまし工程において残留応力および加工歪みを除去するのは、後記する露光によって形成する光吸収性膜の中の各色の蛍光体用の各ドット位置と、その形成に関与したシャドウマスクの孔位置の関係が重要であるため、この位置関係の精度を上げるためである。すなわち、この位置関係が変わると電子銃から放出される電子ビームが所定の蛍光体ドットに正しく当たらず、その結果所定の色調が出なかったり、明るさが不十分になる現象が生じ、陰極線管としての性能を満足できなくなるからである。
【０００８】
なお、組立マスクの焼なましにおいては、パネル等に取り付けずに組立マスク単体のまま加熱冷却する場合もある。
【０００９】
（露光、現像工程）
次に、図８に示すパネル７０の内面を洗浄後、感光剤を塗布し、前記組立マスクをマスクスプリング８０をパネル７０に埋め込まれたパネルピン７９に係合する形で固定する。
【００１０】
図１１に示すようにシャドウマスク７６の孔を通して蛍光面Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）を形成するドットの位置にそれぞれ光を当て露光、現像し、未露光部を洗い流す。図１１において、Ｒ1、Ｒ2は蛍光面Ｒを形成するドットの一部、Ｇ1、Ｇ2は蛍光面Ｇを形成するドットの一部、Ｂ1、Ｂ2は蛍光面Ｂを形成するドットの一部を示している。未露光部に光吸収性材料を塗布、乾燥した後、先程露光したドット位置に残っている感光剤を除去する。以上のようにしてＲ、Ｇ、Ｂの蛍光体を形成するドットのパターンを有する光吸収性膜が形成される。
【００１１】
（蛍光面形成工程）
次に、再度組立マスクのマスクスプリング８０を前記光吸収性膜が形成されたパネル７０に埋め込まれたパネルピン７９に係合する形で固定する。パネル内面にシャドウマスク７６の孔を通してＲ（赤色）用の光Ｒ0を露光した後、前記組立マスクを取り外し、露光により光の当たったパネル面部分にＲの蛍光体膜を形成する。Ｇ（緑色）用の光Ｇ0、Ｂ（青色）用の光Ｂ0を用いて、前記工程を順次繰り返してＧ（緑色）、Ｂ（青色）の蛍光体膜も形成する。この蛍光体膜の上からラッカーを塗布した後、アルミを蒸着して蛍光面７５を形成する。
【００１２】
（組立マスク固定、導電膜等塗布工程）
次に組立マスクのマスクスプリング８０をパネル７０に埋め込まれたパネルピン７９に係合することにより、シャドウマスク７６を固定したマスクフレーム７７をパネル７０に装着する。さらにマスクフレーム７７にシールドケース７８を固定する。一方、その後端部（狭いほうの端部）にネック管７３が溶着されたファンネル７１の内面に、黒鉛を主成分とする内部導電膜８１を塗布乾燥した後、ファンネル７１の前端部（広いほうの端部）縁に、結晶性の低融点ガラスを主成分とするフリットガラス７２を塗布する。
【００１３】
（フリット工程）
次に、フリット工程について説明する。フリット工程とは、ファンネル７１の端縁とパネル７０の端縁とを突き合わせてフリット炉を通過させてフリットガラス７２を溶解させることにより、ガラスバルブを形成する工程のことである。この工程ではパネル７０の内面に塗布された有機物も合わせて燃焼する。このフリット工程ではガラスバルブの温度を４４０℃程度で３０〜４０分間保持させた後、所定の温度勾配で徐冷する。そしてガラスバルブの温度が約１００℃になった時点でフリット炉からガラスバルブを取り出し、次の封止工程へと進む。
【００１４】
（封止、排気工程）
封止工程では電子銃７４をネック管７３の内部に封止する。この半製品を大気中で約５０℃まで自然冷却させた後、排気工程へ進む。
【００１５】
排気工程では、排気炉内で半製品を所定の温度上昇速度でガラスバルブの温度を例えば３８０℃まで昇温させる。この工程でバルブ内面、内部導電膜およびシャドウマスク７６等の金属部品に吸着したガスを放出させながら、管内のガスを排気し続け、一定時間例えば５分間維持した後に徐冷を始める。ガラスバルブが所定の温度および真空度になった時点で電子銃内のカソードを活性化させ、その後排気管を閉じる。その後も徐冷を続け、ガラスバルブの温度が約１００℃に低下した時点で、内部が真空となった陰極線管を排気炉から取り出す。
【００１６】
以上のような工程を経て、陰極線管が完成する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記のような陰極線管の製造方法では、組立マスクの焼なましを行うためには、長い加熱時間を必要とし、そのために大量の加熱エネルギーが必要であるという問題があった。
【００１８】
また設備の面でも、加熱炉が必要であるため、その設置のためには広いスペースが必要であるという問題があった。
【００１９】
また陰極線管の製造においては作業時間を短縮でき、作業スペースが狭くて済み、かつ熱エネルギー使用量の小さい製造方法が求められているが、前記問題があるため従来の製造方法では、これら要望の達成には一定の限界があった。
【００２０】
本発明は、前記従来の問題を解決するものであり、誘導加熱を行うことにより、作業時間を短縮でき、作業スペースが狭くて済み、かつ熱エネルギー使用量の小さい陰極線管の製造方法および製造装置を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の陰極線管の製造方法は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクの焼なまし工程と、前記焼なまし工程の後の露光工程と、前記露光工程の後のフリット工程とを備えた陰極線管の製造方法であって、前記焼なまし工程において、前記フリット工程の状態とほぼ同一の応力を加えた状態にした前記シャドウマスクと、マスクフレームを含むその付属部品とを組み立てて形成したシャドウマスク組立体を、パネル又はパネル治具に保持した状態で、誘導加熱用コイルによる電磁場に置くことにより、前記シャドウマスク組立体全体を誘導加熱させ、前記誘導加熱は、前記シャドウマスクが変形せず、かつ残留応力および加工歪みを除去することのできる周波数および供給電力の程度およびタイミングで高周波電流を前記誘導加熱用コイルに供給して行うことを特徴とする。
【００２２】
前記陰極線管の製造方法においては、前記電磁場の発生を、前記誘導加熱用コイルに高周波電流を供給する高周波発生装置と、前記高周波電流の周波数を制御する周波数制御装置と、前記誘導加熱用コイルへの供給電力を制御する供給電力制御装置とを備えた高周波電源装置によることが好ましい。
【００２３】
前記の陰極線管の製造方法によれば、シャドウマスク組立体を焼なましする工程において加熱炉を使用せずに、シャドウマスク組立体の残留応力および加工歪みを除去することができるため、加熱冷却に要する作業時間を短縮でき、設備およびその作業スペースが少なくて済み、さらに熱エネルギー使用量を少なくすることができる。
【００２４】
また、前記陰極線管の製造方法においては、前記高周波電源装置を複数用いることにより、前記シャドウマスク組立体のうち、前記シャドウマスクの誘導加熱と、前記マスクフレームの誘導加熱とを、それぞれ別の前記高周波電源装置により行うことが好ましい。
【００２５】
前記の陰極線管の製造方法によれば、シャドウマスク組立体の金属部品が異なる材質、形状、板厚で構成されていることに起因する温度上昇の不均一さを減少させることができる。
【００２６】
また、前記陰極線管の製造方法においては、前記シャドウマスク組立体と前記誘導加熱用コイルとの間隙が、ほぼ同一であるように誘導加熱用コイルを設置することが好ましい。
【００２７】
前記の陰極線管の製造方法によれば、シャドウマスク組立体をほぼ均一な温度および昇温速度で加熱することができるため、誘導加熱の効率を高めることができる。
【００２８】
次に、本発明の第２の陰極線管の製造方法は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクの焼なまし工程と、前記焼なまし工程の後の露光工程と、前記露光工程の後のフリット工程とを備えた陰極線管の製造方法であって、
前記焼なまし工程において、
前記フリット工程の状態とほぼ同一の応力を加えた状態にした前記シャドウマスクとその付属部品とを組み立てて形成したシャドウマスク組立体を、誘導加熱用コイルによる電磁場に置くことにより、誘導加熱させ、
前記シャドウマスクの近傍に磁性体部品を設置し、前記誘導加熱により加熱された前記磁性体部品の放熱により前記シャドウマスクを間接的に加熱することを特徴とする。
【００２９】
前記の陰極線管の製造方法によれば、微小有孔薄板金属材料からなるシャドウマスクのように高周波加熱されにくい被加熱物に対しても、ほぼ均一な加熱をすることができるため、誘導加熱の効率を高めることができる。
【００３０】
また、本発明の第３の陰極線管の製造方法は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクの焼なまし工程と、前記焼なまし工程の後の露光工程と、前記露光工程の後のフリット工程とを備えた陰極線管の製造方法であって、
前記焼なまし工程において、
前記フリット工程の状態とほぼ同一の応力を加えた状態にした前記シャドウマスクとその付属部品とを組み立てて形成したシャドウマスク組立体を、誘導加熱用コイルによる電磁場に置くことにより、誘導加熱させ、
前記シャドウマスク組立体を、内壁と外壁との間に断熱材と前記誘導加熱用コイルとを備えた加熱炉内に設置することを特徴とする。
【００３１】
また、前記の加熱炉内にシャドウマスク組立体を設置する陰極線管の製造方法においては、前記誘導加熱用コイルが金属パイプで形成され、前記金属パイプの中空部に冷却水を循環させることにより前記誘導加熱用コイルを冷却させながら誘導加熱を行うことが好ましい。
【００３２】
前記の陰極線管の製造方法によれば、熱容量の小さいシャドウマスクを誘導加熱する際の昇温を援助できるとともに冷却時の急冷を防止することができるため、シャドウマスク組立体の温度均一化を図ることができる。さらに、誘導加熱用コイルの中空部に冷却水を循環させて使用し、大電流を流す場合においても、誘導加熱用コイルを断熱することができるため、パネルおよびパネル治具が誘導加熱用コイルと被加熱物との温度差を受けて破損するのを防止することができる。
【００３３】
また、本発明の第４の陰極線管の製造方法は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクの焼なまし工程と、前記焼なまし工程の後の露光工程と、前記露光工程の後のフリット工程とを備えた陰極線管の製造方法であって、
前記焼なまし工程において、
前記フリット工程の状態とほぼ同一の応力を加えた状態にした前記シャドウマスクとその付属部品とを組み立てて形成したシャドウマスク組立体を、誘導加熱用コイルによる電磁場に置くことにより、誘導加熱させ、
前記シャドウマスク組立体がパネルピンとマスクスプリングを介して保持されたパネルの設置を、前記パネルの端部を支持治具によって支え、かつ前記パネルの外周部の平面部を、位置決めピンに当接させることにより行うことを特徴とする。
【００３４】
前記の陰極線管の製造方法によれば、誘導加熱用コイルと被加熱物との位置関係が繰り返し同一の精度で出せるので、加熱の再現性を保ち品質を安定させることができる。
【００３５】
次に、本発明の陰極線管の製造装置は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクと、マスクフレームを含むその付属部品とを組み立てたシャドウマスク組立体の焼なまし工程に用いる陰極線管の製造装置であって、誘導加熱用コイルと高周波電源装置とを備え、前記高周波電源装置が前記誘導加熱用コイルに高周波電流を供給する高周波発生装置と、前記高周波電流の周波数を制御する周波数制御装置と、前記誘導加熱用コイルへの供給電力を制御する供給電力制御装置とを備え、さらに前記シャドウマスク組立体を、パネル又はパネル治具に保持した状態で支える支持治具とを備え、前記誘導加熱用コイルは、前記シャドウマスク組立体全体を誘導加熱させるものであり、前記高周波電源装置は、前記シャドウマスクが変形せず、かつ残留応力および加工歪みを除去することのできる周波数および供給電力の程度およびタイミングで高周波電流を前記誘導加熱用コイルに供給することを特徴とする。
【００３６】
前記の陰極線管の製造装置によれば、シャドウマスク組立体を焼なましする工程において加熱炉を使用せずに、シャドウマスク組立体の残留応力および加工歪みを除去することができるため、加熱冷却に要する作業時間を短縮でき、設備およびその作業スペースが少なくて済み、さらに熱エネルギー使用量を少なくすることができる。
【００３７】
前記陰極線管の製造装置においては、前記シャドウマスクの加熱に用いる前記誘導加熱用コイルと前記高周波電源装置と、前記マスクフレームの加熱に用いる前記誘導加熱用コイルと前記高周波電源装置とを別々に備え、前記各誘導加熱用コイルへ供給する電流、電力の制御を、それぞれ別の前記高周波電源装置により行うことが好ましい。
【００３８】
前記の陰極線管の製造装置によれば、シャドウマスク組立体の金属部品が異なる材質、形状、板厚で構成されていることに起因する温度上昇の不均一さを減少させることができる。
【００３９】
次に、本発明の第２の陰極線管の製造装置は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクとその付属部品とを組み立てたシャドウマスク組立体の焼なまし工程に用いる陰極線管の製造装置であって、誘導加熱用コイルと高周波電源装置とを備え、前記高周波電源装置が前記誘導加熱用コイルに高周波電流を供給する高周波発生装置と、前記高周波電流の周波数を制御する周波数制御装置と、前記誘導加熱用コイルへの供給電力を制御する供給電力制御装置とを備え、さらに内壁と外壁との間に断熱材と前記誘導加熱用コイルとを備えた加熱炉を備えたことを特徴とする。
【００４０】
また、前記加熱炉を備えた陰極線管の製造装置においては、前記誘導加熱用コイルが金属パイプで形成され、前記金属パイプの中空部に冷却水を循環させることができることが好ましい。
【００４１】
前記の陰極線管の製造装置によれば、熱容量の小さいシャドウマスクを誘導加熱する際の昇温を援助できるとともに冷却時の急冷を防止することができるため、シャドウマスク組立体の温度均一化を図ることができる。さらに、誘導加熱用コイルの中空部に冷却水を循環させて使用し、大電流を流す場合においても、誘導加熱用コイルを断熱することができるため、パネルおよびパネル治具が誘導加熱用コイルと被加熱物との温度差を受けて破損するのを防止することができる。
【００４２】
また、本発明の第３の陰極線管の製造装置は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクとその付属部品とを組み立てたシャドウマスク組立体の焼なまし工程に用いる陰極線管の製造装置であって、誘導加熱用コイルと高周波電源装置とを備え、前記高周波電源装置が前記誘導加熱用コイルに高周波電流を供給する高周波発生装置と、前記高周波電流の周波数を制御する周波数制御装置と、前記誘導加熱用コイルへの供給電力を制御する供給電力制御装置とを備え、
さらに前記シャドウマスク組立体がパネルピンとマスクスプリングを介して保持されたパネルの端部を支える支持治具と、前記パネルの位置決めを行う位置決めピンとを備えたことを特徴とする。
【００４３】
前記の陰極線管の製造装置によれば、誘導加熱用コイルと被加熱物との位置関係が繰り返し同一の精度で出せるので、加熱の再現性を保ち品質を安定させることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、これら実施形態の組立マスクの焼なまし工程以外の工程については、従来例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施形態１に係る高周波加熱装置を示す。この高周波加熱装置は、誘導加熱用コイル３、高周波電源装置７および治具部を備えている。これらを以下、順に説明する。
【００４６】
誘導加熱用コイル３の内側には、被加熱物である組立マスク１を保持したパネル２が設置される。このパネル２と誘導加熱用コイル３との位置関係は、パネル２の外周部と誘導加熱用コイル３との間隔が、ほぼ同一となることが好ましい。このことによって、被加熱物をほぼ均一な温度および昇温速度で加熱することができるため、誘導加熱を効率的に行うことができるからである。
【００４７】
高周波電源装置７は、誘導加熱用コイル３に流す高周波電流を発生させるための高周波発生装置４と、この高周波発生装置４で発生した高周波電流の周波数を制御するための周波数制御装置５と、誘導加熱用コイル３へ供給する電力が最適となるよう高周波発生装置４を制御するための供給電力制御装置６とを備えている。
【００４８】
治具部について、図１、６を用いて説明する。図６は、パネル２を治具ベース１２へ取り付けた状態を示す平面図である。本図では、パネル２を位置決めピン６１、６２、６３により位置決めされた状態のみを示し、その他の部分については、図示を省略している。
【００４９】
図１に示したように、パネル２の端部は治具ベース１２の上に設置された支持治具１３によって３ヵ所以上で支えられる。また、図６に示したようにパネル２の外周部に設けられた基準となる平面部３箇所を治具ベース１２に設置された位置決めピン６１、６２、６３に押し当てるように取り付け、さらに別の位置決めピン８１、８２によって、少なくとも一つの方向からパネル外周部をこの位置決めピンに押し付けることによって、パネル２は水平方向に固定される。
【００５０】
組立マスク１は、図１に示すように、シャドウマスク１１、マスクフレーム８、マスクスプリング９で構成され、マスクフレーム８に固定されたマスクスプリング９をパネル内面に埋め込まれたパネルピン１０に係合することによって保持されている。
【００５１】
なお、パネル２に代えて、パネル２と同様な位置にパネルピンを設置したパネル治具を用いてもよい。また、パネルおよびパネル治具を用いなくてもよい。
【００５２】
以下、被加熱物である組立マスク１を保持したパネル２の加熱方法について説明する。図７に本実施形態１における時間ｔと被加熱物の温度Ｔとの関係を示す。これは、あらかじめ誘導加熱用コイル３に高周波電流を供給し、組立マスク各箇所の温度を計測することによって、シャドウマスクが変形せず、かつ残留応力および加工歪みを除去することのできる適切な周波数および供給電力の程度およびタイミングを設定したものである。すなわち、加熱温度と高周波電源との相対関係が取れているので加熱温度カーブにマッチした電気条件を設定することができる。
【００５３】
前記のように、誘導加熱コイル３内に治具で固定された組立マスク１を保持したパネル２を通常の作業環境の中に置き、前記高周波電源７により事前に設定した温度カーブに従って高周波電流を供給しｔ0からｔ1まで加熱し、ｔ1からｔ2まで保持し、ｔ2からｔ3まで徐冷する。ｔ1とｔ2との間における温度Ｔは、約４５０℃である。組立マスクの温度が約１００℃以下になったところで、治具ベースから取外し次の露光工程へ供給する。
【００５４】
従来例と、本実施形態１とが同一作業環境であるとすると、従来例ではｔ0からｔ3までの間が約１２０分であったのに対して、本実施形態１では、約１００分であり、焼なまし時間が短縮されたことが分かる。
【００５５】
なお、図示はしていないが、治具ベース１２をコンベア上に設置して移動させながら誘導加熱用コイル３へ高周波電流を連続的に供給して使用してもよい。
【００５６】
また、図２に示したように誘導加熱用コイル３を組立マスク１の内側に設置してもよい。
【００５７】
本発明の陰極線管の製造方法によれば、加熱炉を使用せずに組立マスクの焼なましを行うことができるので、焼なまし時間の短縮により作業時間が短縮できる。さらに加熱炉が不要であるため、加熱設備および作業スペースを大幅に削減することができる。
【００５８】
（実施の形態２）
図３に本発明の実施形態２に係る高周波加熱装置を示す。この高周波加熱装置は、２つの高周波電源装置３１、３２を備えている。高周波電源装置３１は、誘導加熱用コイル２１に高周波電流を流すためのものであり、高周波発生装置２２と周波数制御装置２３と供給電力制御装置２４とを備えている。
【００５９】
高周波電源装置３２は、誘導加熱用コイル２５に高周波電流を流すためのものであり、高周波発生装置２６と周波数制御装置２７と供給電力制御装置２８とを備えている。すなわち、本実施形態２の高周波加熱装置は、高周波電源装置、周波数制御装置、供給電力制御装置をそれぞれ２つ備えている。各装置の機能は、実施形態１のものと同じである。ただし、高周波電源装置３１はマスクフレーム８の加熱に用い、高周波電源装置３２はシャドウマスク１１の加熱に用いる。
【００６０】
組立マスクは本実施形態１と同様に治具ベース１２上にコイル２１、２５と一定の位置関係を保って保持されている。
【００６１】
本実施形態２で、高周波電源装置を複数備えているのは、以下の理由による。
シャドウマスク１１は板厚が０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍと薄い金属材料で作られており、強度的に弱い。また微小な孔を非常に多く有する薄板ということもあって高周波加熱による温度上昇特性がマスクフレーム８とは大きく異なっている。
さらにマスクフレーム８とは溶接にて強固に接合されていることから、マスクフレーム８との温度差や変形の影響をそのまま受けてしまい、シャドウマスク１１が致命的な変形を生じる可能性がある。
【００６２】
以上のことから、高周波加熱装置を複数用いてシャドウマスク１１とマスクフレーム８とをそれぞれ別に均一な温度カーブで加熱することにより、シャドウマスク１１の変形を防止することとしている。また、加熱条件を最適化することにより温度上昇および下降の速度を速くできるため、作業時間の短縮にもなる。
【００６３】
以下、具体的に説明する。本実施形態２に係る２１型のカラーモニター用陰極線管は、厚み０．１３ｍｍの有孔成型品であるシャドウマスク１１と板厚１．６ｍｍのマスクフレーム８および誘導加熱されない材質のマスクスプリング９を備えている。
【００６４】
本発明の実施形態２の製造方法では、高周波電源装置３１によりマスクフレーム８部に対して高周波の周波数を２５ｋＨｚ、供給電力３〜８ｋＷの高周波電流を用いて加熱した。合わせて高周波電源装置３２によりシャドウマスク１１部に対しては、３５０ｋＨｚの周波数で供給電力２〜５ｋＷで加熱した。マスクスプリング９はこの焼なまし工程では必ずしも加熱する必要がないのでマスクフレーム８からの熱伝導による加熱で兼用した。
【００６５】
加熱温度カーブを図７に示す。温度カーブの設定は実施形態１で説明したように事前に温度測定しながら求めたのは言うまでもない。パネル２を通常の作業環境の中に置き、前記高周波電源３１、３２により事前に設定した温度カーブに従って高周波電流を供給しｔ0からｔ1まで加熱し、ｔ1からｔ2まで保持し、ｔ2か らｔ3まで徐冷する。ｔ1とｔ2との間における温度Ｔは、約４５０℃である。組立マスクの温度が約１００℃以下になったところで、治具ベースから取外し次の露光工程へ供給する。従来例と、本実施形態とが同一作業環境であるとすると、従来例ではｔ0からｔ3までの間が約１２０分であったのに対して、本実施形態２では約９０分であり、焼なまし時間が短縮されたことが分かる。
【００６６】
このように、本発明の陰極線管の製造方法によれば、シャドウマスク１１とマスクフレーム８の加熱に別々の高周波加熱装置を用いるので、それぞれを均一な温度カーブで加熱できるのでシャドウマスク１１の変形を防止できると共に、加熱条件を最適化することにより温度上昇および下降の速度を速くできるため、作業時間を短縮することができる。
【００６７】
（実施の形態３）
図４に本発明の実施形態３に係る高周波加熱装置を示す。この加熱装置は本実施形態１の組立マスク１のシャドウマスク１１の近傍に磁性体部品４１を設けたものである。組立マスク１は本実施形態１と同じく治具ベース１２で支えられ誘導加熱用コイル４６と位置決めされたパネル２のパネルピン１０とマスクフレーム８に接合されたマスクスプリング９で支えられた構成になっている。誘導加熱用コイル４６はマスクフレーム８および磁性体部品４１とほぼ同一の間隔で設置されている。以下本発明の実施形態１との相違点について説明する。
【００６８】
微小有孔薄板金属材料からなるシャドウマスク１１は、マスクフレーム８に比べて高周波加熱されにくい性質を有している。そこで、マスクフレーム８と類似した材質、板厚でありシャドウマスク１１と近似した曲率を有する磁性体部品４１をシャドウマスク１１の近傍に設けており、高周波加熱装置４５により誘導加熱用コイル４６に高周波電流を供給することによって、主としてマスクフレーム８と磁性体部品４１とを加熱する。シャドウマスク１１は加熱された磁性体部品４１の放熱によって、間接的に加熱される。コイル形状、コイル巻き数、被加熱物との間隔および高周波加熱条件は、シャドウマスク１１およびマスクフレーム８のそれぞれの温度カーブがほぼ均一になるように事前に設定して置くことは言うまでもない。
【００６９】
なお、図示はしていないが誘導加熱用コイルがパネル２の外周部にあっても、同様な効果がある。
【００７０】
このように、本実施形態３の陰極線管の製造方法によれば、高周波加熱されにくいシャドウマスクの近傍に磁性体部品を設置し、磁性体部品の加熱により間接的にシャドウマスクを加熱することができる。
【００７１】
（実施の形態４）
図５に、本発明の実施形態４に係る高周波加熱装置を示す。この加熱装置は、内壁と外壁との間に断熱材５２と誘導加熱用コイル５１とを備えた加熱炉を備えている。内外壁間の断熱材５２によって、加熱炉内は保温されることになる。
【００７２】
また、誘導加熱用コイル５１は、例えば銅材を用いた金属パイプで製作されている。したがって、この金属パイプの中空部に冷却水を循環させることができるため、誘導加熱用コイルを冷却しながら加熱を行うことができる。
【００７３】
このように加熱炉内を保温し、かつ被加熱物の加熱を徐々に行うのは、パネルはガラスで出来ており、温度勾配が急であると破損してしまう可能性があるからである。
【００７４】
なお、断熱材のみでは加熱炉内外の断熱が不十分の場合には、断熱材５２とパネル２との間等にヒーターを設置してパネル内外の温度差をさらに小さくしてもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように本発明の陰極線管の製造方法によれば、カラー陰極線管のシャドウマスクの焼なまし工程において、マスク組立体を、誘導加熱用コイルによる電磁場に置いて、誘導加熱させることにより、加熱冷却に要する作業時間を短縮でき、設備およびその作業スペースが少なくて済み、さらに熱エネルギー使用量を少なくすることができる。
【００７６】
また、高周波電源装置を複数用いて誘導加熱を行うことにより、シャドウマスク組立体の温度上昇の不均一さを減少させることができる。
【００７７】
また、マスク組立体と誘導加熱用コイルとの間隙が、ほぼ同一にすることにより、誘導加熱の効率を高めることができる。
【００７８】
また、シャドウマスクの近傍に磁性体部品を設置することにより、高周波加熱されにくいシャドウマスクに対しても、ほぼ均一な加熱をすることができるため、誘導加熱の効率を高めることができる。
【００７９】
また、マスク組立体を、内壁と外壁との間に断熱材と前記誘導加熱用コイルとを備えた加熱炉内に設置することにより、シャドウマスク組立体の温度均一化を図ることができる。
【００８０】
また、パネルの保持されたマスク組立体の設置を、支持治具と位置決めピンによって、行うことにより、加熱の再現性を保ち品質を安定させることができる。
【００８１】
次に、本発明の陰極線管の製造装置によれば、高周波電源装置を用いることにより、加熱冷却に要する作業時間を短縮でき、設備およびその作業スペースが少なくて済み、さらに熱エネルギー使用量を少なくすることができる。
【００８２】
また、高周波電源装置を複数備えることにより、マスク組立体の温度上昇の不均一さを減少させることができる。
【００８３】
また、内壁と外壁との間に断熱材と前記誘導加熱用コイルとを備えた加熱炉を備えることにより、マスク組立体の温度均一化を図ることができる。
【００８４】
また、支持治具と位置決めピンとを備えることにより、加熱の再現性を保ち品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る高周波加熱装置の一例を示す構成図
【図２】本発明の実施形態１に係る高周波加熱装置の一例を示す構成図
【図３】本発明の実施形態２に係る高周波加熱装置の一例を示す構成図
【図４】本発明の実施形態３に係る高周波加熱装置の一例を示す構成図
【図５】本発明の実施形態４に係る高周波加熱装置の一例を示す構成図
【図６】本発明の高周波加熱装置の一実施形態におけるパネルの治具ベースへの取付状態の一例を示す平面図
【図７】本発明の一実施形態に係るマスク組立体の加熱温度Ｔと時間ｔとの関係
【図８】従来のカラー陰極線管の一例の構造図
【図９】従来のマスク組立体の製造工程の一例を示す製造工程図
【図１０】従来の製造方法の一例によるマスク組立体の加熱温度Ｔと時間ｔとの関係
【図１１】蛍光面の露光の一例を説明する図
【符号の説明】
１ 組立マスク
２，７０ パネル
３，２１，２５，４６，５１ 誘導加熱用コイル
４，２２，２６，４２，５３ 高周波発生装置
５，２３，２７，４３，５４ 周波数制御装置
６，２４，２８，４４，５５ 供給電力制御装置
７，３１，３２，４５，５６ 高周波電源装置
８，７７ マスクフレーム
９，８０ マスクスプリング
１０，７９ パネルピン
１１，７６ シャドウマスク
１２ 治具ベース
１３ 支持治具
４１ 磁性体部品
５２ 断熱材
６１，６２，６３，８１，８２ 位置決めピン
７１ ファンネル
７２ フリットガラス
７３ ネック管
７４ 電子銃
７５ 蛍光面
７８ シールドケース
８１ 内部導電膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー陰極線管のシャドウマスクおよびその組立体の加工歪みを除去する方法およびその方法のための製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、図面を用いて従来のカラー陰極線管について説明する。図８は一般的なカラー陰極線管の構造を示すものである。パネル７０はガラスからなり、その内面には光吸収性膜、蛍光体膜およびアルミ蒸着膜からなる蛍光面７５が形成されてる。また、ファンネル７１内部には、黒鉛等による内部導電膜８１が塗布形成されている。マスクフレーム７７に取り付けられたシャドウマスク７６およびシールドケース７８はパネル７０内面に付設したパネルピン７９およびマスクフレーム７７に設けられたマスクスプリング８０を介してパネル７０に装着されている。パネルピン７９は、あらかじめパネル７０に固定されている。パネル７０とファンネル７１とは、フリットガラス７２を加熱炉内で溶融することにより接合され、ガラスバルブを形成する。
【０００３】
以下、従来のカラー陰極線管の製造方法について図８、９および１０を用いて、工程順に説明する。図９は、カラー陰極線管の従来の製造方法におけるシャドウマスク組立体の製造工程図の一例を示している。図１０は、シャドウマスク組立体を炉内で加熱する際のシャドウマスク組立体の加熱炉の温度Ｔと時間ｔとの関係の一例を示している。
【０００４】
（シャドウマスク組立体の組立工程）
まず、シャドウマスク組立体の組立工程について、図８、９を用いて説明する。シャドウマスク７６単体の製造には、有孔平板であるフラットマスクを用いる。フラットマスクの孔は、所定の寸法、形状および孔間隔にあらかじめ加工しておく。これら加工は、通常エッチングにより行う。このフラットマスクを炉内で焼なましを行う。これは、材料の加工歪みの除去および軟化のためである。次に、その有孔部が所定の曲率になるように金型により成型する。さらに、洗浄し黒化処理を行いシャドウマスク７６が完成する。
【０００５】
マスクスプリング８０とマスクフレーム７７は所定の位置に溶接にて接合される。接合されたこれら２部品には黒化処理を行う。さらにマスクフレーム７７にシャドウマスク７６をパネルピン７９に対して所定の位置関係になるように組み合わせ、溶接により接合する。このようにしてシャドウマスクの組立体（以下、「組立マスク」と呼ぶ）が一応の完成となる。
【０００６】
（組立マスク焼なまし工程）
次に、組立マスクの焼なましを行う。この焼なましは、組立マスクをパネル７０またはパネル７０と同等のピン位置および形状を備えた治具に、マスクスプリング８０を介して取りつけた状態で加熱炉内にて行う。加熱炉内では、図１０に示した温度勾配で時間ｔが、ｔ0からｔ1までの間加熱する。ｔ1における加熱炉 内温度Ｔは約４５０℃である。この温度のままｔ1からｔ2までの間保持する。保持時間は約５０分である。ｔ2からｔ3までの間では徐冷する。徐冷後は炉から取り出す。このような焼なましによって、組立や溶接により生成したと考えられる残留応力および加工歪みを除去する。炉から取り出した組立マスクは、パネルまたは治具から取り外し、検査を行う。このようにして、組立マスクが最終的な完成となる。
【０００７】
前記組立マスクの焼なまし工程において残留応力および加工歪みを除去するのは、後記する露光によって形成する光吸収性膜の中の各色の蛍光体用の各ドット位置と、その形成に関与したシャドウマスクの孔位置の関係が重要であるため、この位置関係の精度を上げるためである。すなわち、この位置関係が変わると電子銃から放出される電子ビームが所定の蛍光体ドットに正しく当たらず、その結果所定の色調が出なかったり、明るさが不十分になる現象が生じ、陰極線管としての性能を満足できなくなるからである。
【０００８】
なお、組立マスクの焼なましにおいては、パネル等に取り付けずに組立マスク単体のまま加熱冷却する場合もある。
【０００９】
（露光、現像工程）
次に、図８に示すパネル７０の内面を洗浄後、感光剤を塗布し、前記組立マスクをマスクスプリング８０をパネル７０に埋め込まれたパネルピン７９に係合する形で固定する。
【００１０】
図１１に示すようにシャドウマスク７６の孔を通して蛍光面Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）を形成するドットの位置にそれぞれ光を当て露光、現像し、未露光部を洗い流す。図１１において、Ｒ1、Ｒ2は蛍光面Ｒを形成するドットの一部、Ｇ1、Ｇ2は蛍光面Ｇを形成するドットの一部、Ｂ1、Ｂ2は蛍光面Ｂを形成するドットの一部を示している。未露光部に光吸収性材料を塗布、乾燥した後、先程露光したドット位置に残っている感光剤を除去する。以上のようにしてＲ、Ｇ、Ｂの蛍光体を形成するドットのパターンを有する光吸収性膜が形成される。
【００１１】
（蛍光面形成工程）
次に、再度組立マスクのマスクスプリング８０を前記光吸収性膜が形成されたパネル７０に埋め込まれたパネルピン７９に係合する形で固定する。パネル内面にシャドウマスク７６の孔を通してＲ（赤色）用の光Ｒ0を露光した後、前記組立マスクを取り外し、露光により光の当たったパネル面部分にＲの蛍光体膜を形成する。Ｇ（緑色）用の光Ｇ0、Ｂ（青色）用の光Ｂ0を用いて、前記工程を順次繰り返してＧ（緑色）、Ｂ（青色）の蛍光体膜も形成する。この蛍光体膜の上からラッカーを塗布した後、アルミを蒸着して蛍光面７５を形成する。
【００１２】
（組立マスク固定、導電膜等塗布工程）
次に組立マスクのマスクスプリング８０をパネル７０に埋め込まれたパネルピン７９に係合することにより、シャドウマスク７６を固定したマスクフレーム７７をパネル７０に装着する。さらにマスクフレーム７７にシールドケース７８を固定する。一方、その後端部（狭いほうの端部）にネック管７３が溶着されたファンネル７１の内面に、黒鉛を主成分とする内部導電膜８１を塗布乾燥した後、ファンネル７１の前端部（広いほうの端部）縁に、結晶性の低融点ガラスを主成分とするフリットガラス７２を塗布する。
【００１３】
（フリット工程）
次に、フリット工程について説明する。フリット工程とは、ファンネル７１の端縁とパネル７０の端縁とを突き合わせてフリット炉を通過させてフリットガラス７２を溶解させることにより、ガラスバルブを形成する工程のことである。この工程ではパネル７０の内面に塗布された有機物も合わせて燃焼する。このフリット工程ではガラスバルブの温度を４４０℃程度で３０〜４０分間保持させた後、所定の温度勾配で徐冷する。そしてガラスバルブの温度が約１００℃になった時点でフリット炉からガラスバルブを取り出し、次の封止工程へと進む。
【００１４】
（封止、排気工程）
封止工程では電子銃７４をネック管７３の内部に封止する。この半製品を大気中で約５０℃まで自然冷却させた後、排気工程へ進む。
【００１５】
排気工程では、排気炉内で半製品を所定の温度上昇速度でガラスバルブの温度を例えば３８０℃まで昇温させる。この工程でバルブ内面、内部導電膜およびシャドウマスク７６等の金属部品に吸着したガスを放出させながら、管内のガスを排気し続け、一定時間例えば５分間維持した後に徐冷を始める。ガラスバルブが所定の温度および真空度になった時点で電子銃内のカソードを活性化させ、その後排気管を閉じる。その後も徐冷を続け、ガラスバルブの温度が約１００℃に低下した時点で、内部が真空となった陰極線管を排気炉から取り出す。
【００１６】
以上のような工程を経て、陰極線管が完成する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記のような陰極線管の製造方法では、組立マスクの焼なましを行うためには、長い加熱時間を必要とし、そのために大量の加熱エネルギーが必要であるという問題があった。
【００１８】
また設備の面でも、加熱炉が必要であるため、その設置のためには広いスペースが必要であるという問題があった。
【００１９】
また陰極線管の製造においては作業時間を短縮でき、作業スペースが狭くて済み、かつ熱エネルギー使用量の小さい製造方法が求められているが、前記問題があるため従来の製造方法では、これら要望の達成には一定の限界があった。
【００２０】
本発明は、前記従来の問題を解決するものであり、誘導加熱を行うことにより、作業時間を短縮でき、作業スペースが狭くて済み、かつ熱エネルギー使用量の小さい陰極線管の製造方法および製造装置を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の陰極線管の製造方法は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクの焼なまし工程と、前記焼なまし工程の後の露光工程と、前記露光工程の後のフリット工程とを備えた陰極線管の製造方法であって、前記焼なまし工程において、前記フリット工程の状態とほぼ同一の応力を加えた状態にした前記シャドウマスクと、マスクフレームを含むその付属部品とを組み立てて形成したシャドウマスク組立体を、パネル又はパネル治具に保持した状態で、誘導加熱用コイルによる電磁場に置くことにより、前記シャドウマスク組立体全体を誘導加熱させ、前記誘導加熱は、前記シャドウマスクが変形せず、かつ残留応力および加工歪みを除去することのできる周波数および供給電力の程度およびタイミングで高周波電流を前記誘導加熱用コイルに供給して行うことを特徴とする。
【００２２】
前記陰極線管の製造方法においては、前記電磁場の発生を、前記誘導加熱用コイルに高周波電流を供給する高周波発生装置と、前記高周波電流の周波数を制御する周波数制御装置と、前記誘導加熱用コイルへの供給電力を制御する供給電力制御装置とを備えた高周波電源装置によることが好ましい。
【００２３】
前記の陰極線管の製造方法によれば、シャドウマスク組立体を焼なましする工程において加熱炉を使用せずに、シャドウマスク組立体の残留応力および加工歪みを除去することができるため、加熱冷却に要する作業時間を短縮でき、設備およびその作業スペースが少なくて済み、さらに熱エネルギー使用量を少なくすることができる。
【００２４】
また、前記陰極線管の製造方法においては、前記高周波電源装置を複数用いることにより、前記シャドウマスク組立体のうち、前記シャドウマスクの誘導加熱と、前記マスクフレームの誘導加熱とを、それぞれ別の前記高周波電源装置により行うことが好ましい。
【００２５】
前記の陰極線管の製造方法によれば、シャドウマスク組立体の金属部品が異なる材質、形状、板厚で構成されていることに起因する温度上昇の不均一さを減少させることができる。
【００２６】
また、前記陰極線管の製造方法においては、前記シャドウマスク組立体と前記誘導加熱用コイルとの間隙が、ほぼ同一であるように誘導加熱用コイルを設置することが好ましい。
【００２７】
前記の陰極線管の製造方法によれば、シャドウマスク組立体をほぼ均一な温度および昇温速度で加熱することができるため、誘導加熱の効率を高めることができる。
【００２８】
次に、本発明の第２の陰極線管の製造方法は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクの焼なまし工程と、前記焼なまし工程の後の露光工程と、前記露光工程の後のフリット工程とを備えた陰極線管の製造方法であって、
前記焼なまし工程において、
前記フリット工程の状態とほぼ同一の応力を加えた状態にした前記シャドウマスクとその付属部品とを組み立てて形成したシャドウマスク組立体を、誘導加熱用コイルによる電磁場に置くことにより、誘導加熱させ、
前記シャドウマスクの近傍に磁性体部品を設置し、前記誘導加熱により加熱された前記磁性体部品の放熱により前記シャドウマスクを間接的に加熱することを特徴とする。
【００２９】
前記の陰極線管の製造方法によれば、微小有孔薄板金属材料からなるシャドウマスクのように高周波加熱されにくい被加熱物に対しても、ほぼ均一な加熱をすることができるため、誘導加熱の効率を高めることができる。
【００３０】
また、本発明の第３の陰極線管の製造方法は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクの焼なまし工程と、前記焼なまし工程の後の露光工程と、前記露光工程の後のフリット工程とを備えた陰極線管の製造方法であって、
前記焼なまし工程において、
前記フリット工程の状態とほぼ同一の応力を加えた状態にした前記シャドウマスクとその付属部品とを組み立てて形成したシャドウマスク組立体を、誘導加熱用コイルによる電磁場に置くことにより、誘導加熱させ、
前記シャドウマスク組立体を、内壁と外壁との間に断熱材と前記誘導加熱用コイルとを備えた加熱炉内に設置することを特徴とする。
【００３１】
また、前記の加熱炉内にシャドウマスク組立体を設置する陰極線管の製造方法においては、前記誘導加熱用コイルが金属パイプで形成され、前記金属パイプの中空部に冷却水を循環させることにより前記誘導加熱用コイルを冷却させながら誘導加熱を行うことが好ましい。
【００３２】
前記の陰極線管の製造方法によれば、熱容量の小さいシャドウマスクを誘導加熱する際の昇温を援助できるとともに冷却時の急冷を防止することができるため、シャドウマスク組立体の温度均一化を図ることができる。さらに、誘導加熱用コイルの中空部に冷却水を循環させて使用し、大電流を流す場合においても、誘導加熱用コイルを断熱することができるため、パネルおよびパネル治具が誘導加熱用コイルと被加熱物との温度差を受けて破損するのを防止することができる。
【００３３】
また、本発明の第４の陰極線管の製造方法は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクの焼なまし工程と、前記焼なまし工程の後の露光工程と、前記露光工程の後のフリット工程とを備えた陰極線管の製造方法であって、
前記焼なまし工程において、
前記フリット工程の状態とほぼ同一の応力を加えた状態にした前記シャドウマスクとその付属部品とを組み立てて形成したシャドウマスク組立体を、誘導加熱用コイルによる電磁場に置くことにより、誘導加熱させ、
前記シャドウマスク組立体がパネルピンとマスクスプリングを介して保持されたパネルの設置を、前記パネルの端部を支持治具によって支え、かつ前記パネルの外周部の平面部を、位置決めピンに当接させることにより行うことを特徴とする。
【００３４】
前記の陰極線管の製造方法によれば、誘導加熱用コイルと被加熱物との位置関係が繰り返し同一の精度で出せるので、加熱の再現性を保ち品質を安定させることができる。
【００３５】
次に、本発明の陰極線管の製造装置は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクと、マスクフレームを含むその付属部品とを組み立てたシャドウマスク組立体の焼なまし工程に用いる陰極線管の製造装置であって、誘導加熱用コイルと高周波電源装置とを備え、前記高周波電源装置が前記誘導加熱用コイルに高周波電流を供給する高周波発生装置と、前記高周波電流の周波数を制御する周波数制御装置と、前記誘導加熱用コイルへの供給電力を制御する供給電力制御装置とを備え、さらに前記シャドウマスク組立体を、パネル又はパネル治具に保持した状態で支える支持治具とを備え、前記誘導加熱用コイルは、前記シャドウマスク組立体全体を誘導加熱させるものであり、前記高周波電源装置は、前記シャドウマスクが変形せず、かつ残留応力および加工歪みを除去することのできる周波数および供給電力の程度およびタイミングで高周波電流を前記誘導加熱用コイルに供給することを特徴とする。
【００３６】
前記の陰極線管の製造装置によれば、シャドウマスク組立体を焼なましする工程において加熱炉を使用せずに、シャドウマスク組立体の残留応力および加工歪みを除去することができるため、加熱冷却に要する作業時間を短縮でき、設備およびその作業スペースが少なくて済み、さらに熱エネルギー使用量を少なくすることができる。
【００３７】
前記陰極線管の製造装置においては、前記シャドウマスクの加熱に用いる前記誘導加熱用コイルと前記高周波電源装置と、前記マスクフレームの加熱に用いる前記誘導加熱用コイルと前記高周波電源装置とを別々に備え、前記各誘導加熱用コイルへ供給する電流、電力の制御を、それぞれ別の前記高周波電源装置により行うことが好ましい。
【００３８】
前記の陰極線管の製造装置によれば、シャドウマスク組立体の金属部品が異なる材質、形状、板厚で構成されていることに起因する温度上昇の不均一さを減少させることができる。
【００３９】
次に、本発明の第２の陰極線管の製造装置は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクとその付属部品とを組み立てたシャドウマスク組立体の焼なまし工程に用いる陰極線管の製造装置であって、誘導加熱用コイルと高周波電源装置とを備え、前記高周波電源装置が前記誘導加熱用コイルに高周波電流を供給する高周波発生装置と、前記高周波電流の周波数を制御する周波数制御装置と、前記誘導加熱用コイルへの供給電力を制御する供給電力制御装置とを備え、さらに内壁と外壁との間に断熱材と前記誘導加熱用コイルとを備えた加熱炉を備えたことを特徴とする。
【００４０】
また、前記加熱炉を備えた陰極線管の製造装置においては、前記誘導加熱用コイルが金属パイプで形成され、前記金属パイプの中空部に冷却水を循環させることができることが好ましい。
【００４１】
前記の陰極線管の製造装置によれば、熱容量の小さいシャドウマスクを誘導加熱する際の昇温を援助できるとともに冷却時の急冷を防止することができるため、シャドウマスク組立体の温度均一化を図ることができる。さらに、誘導加熱用コイルの中空部に冷却水を循環させて使用し、大電流を流す場合においても、誘導加熱用コイルを断熱することができるため、パネルおよびパネル治具が誘導加熱用コイルと被加熱物との温度差を受けて破損するのを防止することができる。
【００４２】
また、本発明の第３の陰極線管の製造装置は、カラー陰極線管に用いるシャドウマスクとその付属部品とを組み立てたシャドウマスク組立体の焼なまし工程に用いる陰極線管の製造装置であって、誘導加熱用コイルと高周波電源装置とを備え、前記高周波電源装置が前記誘導加熱用コイルに高周波電流を供給する高周波発生装置と、前記高周波電流の周波数を制御する周波数制御装置と、前記誘導加熱用コイルへの供給電力を制御する供給電力制御装置とを備え、
さらに前記シャドウマスク組立体がパネルピンとマスクスプリングを介して保持されたパネルの端部を支える支持治具と、前記パネルの位置決めを行う位置決めピンとを備えたことを特徴とする。
【００４３】
前記の陰極線管の製造装置によれば、誘導加熱用コイルと被加熱物との位置関係が繰り返し同一の精度で出せるので、加熱の再現性を保ち品質を安定させることができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、これら実施形態の組立マスクの焼なまし工程以外の工程については、従来例と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施形態１に係る高周波加熱装置を示す。この高周波加熱装置は、誘導加熱用コイル３、高周波電源装置７および治具部を備えている。これらを以下、順に説明する。
【００４６】
誘導加熱用コイル３の内側には、被加熱物である組立マスク１を保持したパネル２が設置される。このパネル２と誘導加熱用コイル３との位置関係は、パネル２の外周部と誘導加熱用コイル３との間隔が、ほぼ同一となることが好ましい。このことによって、被加熱物をほぼ均一な温度および昇温速度で加熱することができるため、誘導加熱を効率的に行うことができるからである。
【００４７】
高周波電源装置７は、誘導加熱用コイル３に流す高周波電流を発生させるための高周波発生装置４と、この高周波発生装置４で発生した高周波電流の周波数を制御するための周波数制御装置５と、誘導加熱用コイル３へ供給する電力が最適となるよう高周波発生装置４を制御するための供給電力制御装置６とを備えている。
【００４８】
治具部について、図１、６を用いて説明する。図６は、パネル２を治具ベース１２へ取り付けた状態を示す平面図である。本図では、パネル２を位置決めピン６１、６２、６３により位置決めされた状態のみを示し、その他の部分については、図示を省略している。
【００４９】
図１に示したように、パネル２の端部は治具ベース１２の上に設置された支持治具１３によって３ヵ所以上で支えられる。また、図６に示したようにパネル２の外周部に設けられた基準となる平面部３箇所を治具ベース１２に設置された位置決めピン６１、６２、６３に押し当てるように取り付け、さらに別の位置決めピン８１、８２によって、少なくとも一つの方向からパネル外周部をこの位置決めピンに押し付けることによって、パネル２は水平方向に固定される。
【００５０】
組立マスク１は、図１に示すように、シャドウマスク１１、マスクフレーム８、マスクスプリング９で構成され、マスクフレーム８に固定されたマスクスプリング９をパネル内面に埋め込まれたパネルピン１０に係合することによって保持されている。
【００５１】
なお、パネル２に代えて、パネル２と同様な位置にパネルピンを設置したパネル治具を用いてもよい。また、パネルおよびパネル治具を用いなくてもよい。
【００５２】
以下、被加熱物である組立マスク１を保持したパネル２の加熱方法について説明する。図７に本実施形態１における時間ｔと被加熱物の温度Ｔとの関係を示す。これは、あらかじめ誘導加熱用コイル３に高周波電流を供給し、組立マスク各箇所の温度を計測することによって、シャドウマスクが変形せず、かつ残留応力および加工歪みを除去することのできる適切な周波数および供給電力の程度およびタイミングを設定したものである。すなわち、加熱温度と高周波電源との相対関係が取れているので加熱温度カーブにマッチした電気条件を設定することができる。
【００５３】
前記のように、誘導加熱コイル３内に治具で固定された組立マスク１を保持したパネル２を通常の作業環境の中に置き、前記高周波電源７により事前に設定した温度カーブに従って高周波電流を供給しｔ0からｔ1まで加熱し、ｔ1からｔ2まで保持し、ｔ2からｔ3まで徐冷する。ｔ1とｔ2との間における温度Ｔは、約４５０℃である。組立マスクの温度が約１００℃以下になったところで、治具ベースから取外し次の露光工程へ供給する。
【００５４】
従来例と、本実施形態１とが同一作業環境であるとすると、従来例ではｔ0からｔ3までの間が約１２０分であったのに対して、本実施形態１では、約１００分であり、焼なまし時間が短縮されたことが分かる。
【００５５】
なお、図示はしていないが、治具ベース１２をコンベア上に設置して移動させながら誘導加熱用コイル３へ高周波電流を連続的に供給して使用してもよい。
【００５６】
また、図２に示したように誘導加熱用コイル３を組立マスク１の内側に設置してもよい。
【００５７】
本発明の陰極線管の製造方法によれば、加熱炉を使用せずに組立マスクの焼なましを行うことができるので、焼なまし時間の短縮により作業時間が短縮できる。さらに加熱炉が不要であるため、加熱設備および作業スペースを大幅に削減することができる。
【００５８】
（実施の形態２）
図３に本発明の実施形態２に係る高周波加熱装置を示す。この高周波加熱装置は、２つの高周波電源装置３１、３２を備えている。高周波電源装置３１は、誘導加熱用コイル２１に高周波電流を流すためのものであり、高周波発生装置２２と周波数制御装置２３と供給電力制御装置２４とを備えている。
【００５９】
高周波電源装置３２は、誘導加熱用コイル２５に高周波電流を流すためのものであり、高周波発生装置２６と周波数制御装置２７と供給電力制御装置２８とを備えている。すなわち、本実施形態２の高周波加熱装置は、高周波電源装置、周波数制御装置、供給電力制御装置をそれぞれ２つ備えている。各装置の機能は、実施形態１のものと同じである。ただし、高周波電源装置３１はマスクフレーム８の加熱に用い、高周波電源装置３２はシャドウマスク１１の加熱に用いる。
【００６０】
組立マスクは本実施形態１と同様に治具ベース１２上にコイル２１、２５と一定の位置関係を保って保持されている。
【００６１】
本実施形態２で、高周波電源装置を複数備えているのは、以下の理由による。
シャドウマスク１１は板厚が０．１ｍｍ〜０．２５ｍｍと薄い金属材料で作られており、強度的に弱い。また微小な孔を非常に多く有する薄板ということもあって高周波加熱による温度上昇特性がマスクフレーム８とは大きく異なっている。
さらにマスクフレーム８とは溶接にて強固に接合されていることから、マスクフレーム８との温度差や変形の影響をそのまま受けてしまい、シャドウマスク１１が致命的な変形を生じる可能性がある。
【００６２】
以上のことから、高周波加熱装置を複数用いてシャドウマスク１１とマスクフレーム８とをそれぞれ別に均一な温度カーブで加熱することにより、シャドウマスク１１の変形を防止することとしている。また、加熱条件を最適化することにより温度上昇および下降の速度を速くできるため、作業時間の短縮にもなる。
【００６３】
以下、具体的に説明する。本実施形態２に係る２１型のカラーモニター用陰極線管は、厚み０．１３ｍｍの有孔成型品であるシャドウマスク１１と板厚１．６ｍｍのマスクフレーム８および誘導加熱されない材質のマスクスプリング９を備えている。
【００６４】
本発明の実施形態２の製造方法では、高周波電源装置３１によりマスクフレーム８部に対して高周波の周波数を２５ｋＨｚ、供給電力３〜８ｋＷの高周波電流を用いて加熱した。合わせて高周波電源装置３２によりシャドウマスク１１部に対しては、３５０ｋＨｚの周波数で供給電力２〜５ｋＷで加熱した。マスクスプリング９はこの焼なまし工程では必ずしも加熱する必要がないのでマスクフレーム８からの熱伝導による加熱で兼用した。
【００６５】
加熱温度カーブを図７に示す。温度カーブの設定は実施形態１で説明したように事前に温度測定しながら求めたのは言うまでもない。パネル２を通常の作業環境の中に置き、前記高周波電源３１、３２により事前に設定した温度カーブに従って高周波電流を供給しｔ0からｔ1まで加熱し、ｔ1からｔ2まで保持し、ｔ2か らｔ3まで徐冷する。ｔ1とｔ2との間における温度Ｔは、約４５０℃である。組立マスクの温度が約１００℃以下になったところで、治具ベースから取外し次の露光工程へ供給する。従来例と、本実施形態とが同一作業環境であるとすると、従来例ではｔ0からｔ3までの間が約１２０分であったのに対して、本実施形態２では約９０分であり、焼なまし時間が短縮されたことが分かる。
【００６６】
このように、本発明の陰極線管の製造方法によれば、シャドウマスク１１とマスクフレーム８の加熱に別々の高周波加熱装置を用いるので、それぞれを均一な温度カーブで加熱できるのでシャドウマスク１１の変形を防止できると共に、加熱条件を最適化することにより温度上昇および下降の速度を速くできるため、作業時間を短縮することができる。
【００６７】
（実施の形態３）
図４に本発明の実施形態３に係る高周波加熱装置を示す。この加熱装置は本実施形態１の組立マスク１のシャドウマスク１１の近傍に磁性体部品４１を設けたものである。組立マスク１は本実施形態１と同じく治具ベース１２で支えられ誘導加熱用コイル４６と位置決めされたパネル２のパネルピン１０とマスクフレーム８に接合されたマスクスプリング９で支えられた構成になっている。誘導加熱用コイル４６はマスクフレーム８および磁性体部品４１とほぼ同一の間隔で設置されている。以下本発明の実施形態１との相違点について説明する。
【００６８】
微小有孔薄板金属材料からなるシャドウマスク１１は、マスクフレーム８に比べて高周波加熱されにくい性質を有している。そこで、マスクフレーム８と類似した材質、板厚でありシャドウマスク１１と近似した曲率を有する磁性体部品４１をシャドウマスク１１の近傍に設けており、高周波加熱装置４５により誘導加熱用コイル４６に高周波電流を供給することによって、主としてマスクフレーム８と磁性体部品４１とを加熱する。シャドウマスク１１は加熱された磁性体部品４１の放熱によって、間接的に加熱される。コイル形状、コイル巻き数、被加熱物との間隔および高周波加熱条件は、シャドウマスク１１およびマスクフレーム８のそれぞれの温度カーブがほぼ均一になるように事前に設定して置くことは言うまでもない。
【００６９】
なお、図示はしていないが誘導加熱用コイルがパネル２の外周部にあっても、同様な効果がある。
【００７０】
このように、本実施形態３の陰極線管の製造方法によれば、高周波加熱されにくいシャドウマスクの近傍に磁性体部品を設置し、磁性体部品の加熱により間接的にシャドウマスクを加熱することができる。
【００７１】
（実施の形態４）
図５に、本発明の実施形態４に係る高周波加熱装置を示す。この加熱装置は、内壁と外壁との間に断熱材５２と誘導加熱用コイル５１とを備えた加熱炉を備えている。内外壁間の断熱材５２によって、加熱炉内は保温されることになる。
【００７２】
また、誘導加熱用コイル５１は、例えば銅材を用いた金属パイプで製作されている。したがって、この金属パイプの中空部に冷却水を循環させることができるため、誘導加熱用コイルを冷却しながら加熱を行うことができる。
【００７３】
このように加熱炉内を保温し、かつ被加熱物の加熱を徐々に行うのは、パネルはガラスで出来ており、温度勾配が急であると破損してしまう可能性があるからである。
【００７４】
なお、断熱材のみでは加熱炉内外の断熱が不十分の場合には、断熱材５２とパネル２との間等にヒーターを設置してパネル内外の温度差をさらに小さくしてもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように本発明の陰極線管の製造方法によれば、カラー陰極線管のシャドウマスクの焼なまし工程において、マスク組立体を、誘導加熱用コイルによる電磁場に置いて、誘導加熱させることにより、加熱冷却に要する作業時間を短縮でき、設備およびその作業スペースが少なくて済み、さらに熱エネルギー使用量を少なくすることができる。
【００７６】
また、高周波電源装置を複数用いて誘導加熱を行うことにより、シャドウマスク組立体の温度上昇の不均一さを減少させることができる。
【００７７】
また、マスク組立体と誘導加熱用コイルとの間隙が、ほぼ同一にすることにより、誘導加熱の効率を高めることができる。
【００７８】
また、シャドウマスクの近傍に磁性体部品を設置することにより、高周波加熱されにくいシャドウマスクに対しても、ほぼ均一な加熱をすることができるため、誘導加熱の効率を高めることができる。
【００７９】
また、マスク組立体を、内壁と外壁との間に断熱材と前記誘導加熱用コイルとを備えた加熱炉内に設置することにより、シャドウマスク組立体の温度均一化を図ることができる。
【００８０】
また、パネルの保持されたマスク組立体の設置を、支持治具と位置決めピンによって、行うことにより、加熱の再現性を保ち品質を安定させることができる。
【００８１】
次に、本発明の陰極線管の製造装置によれば、高周波電源装置を用いることにより、加熱冷却に要する作業時間を短縮でき、設備およびその作業スペースが少なくて済み、さらに熱エネルギー使用量を少なくすることができる。
【００８２】
また、高周波電源装置を複数備えることにより、マスク組立体の温度上昇の不均一さを減少させることができる。
【００８３】
また、内壁と外壁との間に断熱材と前記誘導加熱用コイルとを備えた加熱炉を備えることにより、マスク組立体の温度均一化を図ることができる。
【００８４】
また、支持治具と位置決めピンとを備えることにより、加熱の再現性を保ち品質を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る高周波加熱装置の一例を示す構成図
【図２】本発明の実施形態１に係る高周波加熱装置の一例を示す構成図
【図３】本発明の実施形態２に係る高周波加熱装置の一例を示す構成図
【図４】本発明の実施形態３に係る高周波加熱装置の一例を示す構成図
【図５】本発明の実施形態４に係る高周波加熱装置の一例を示す構成図
【図６】本発明の高周波加熱装置の一実施形態におけるパネルの治具ベースへの取付状態の一例を示す平面図
【図７】本発明の一実施形態に係るマスク組立体の加熱温度Ｔと時間ｔとの関係
【図８】従来のカラー陰極線管の一例の構造図
【図９】従来のマスク組立体の製造工程の一例を示す製造工程図
【図１０】従来の製造方法の一例によるマスク組立体の加熱温度Ｔと時間ｔとの関係
【図１１】蛍光面の露光の一例を説明する図
【符号の説明】
１ 組立マスク
２，７０ パネル
３，２１，２５，４６，５１ 誘導加熱用コイル
４，２２，２６，４２，５３ 高周波発生装置
５，２３，２７，４３，５４ 周波数制御装置
６，２４，２８，４４，５５ 供給電力制御装置
７，３１，３２，４５，５６ 高周波電源装置
８，７７ マスクフレーム
９，８０ マスクスプリング
１０，７９ パネルピン
１１，７６ シャドウマスク
１２ 治具ベース
１３ 支持治具
４１ 磁性体部品
５２ 断熱材
６１，６２，６３，８１，８２ 位置決めピン
７１ ファンネル
７２ フリットガラス
７３ ネック管
７４ 電子銃
７５ 蛍光面
７８ シールドケース
８１ 内部導電膜
Claims (4)
- カラー陰極線管に用いるシャドウマスクの焼なまし工程と、前記焼なまし工程の後の露光工程と、前記露光工程の後のフリット工程とを備えた陰極線管の製造方法であって、
前記焼なまし工程において、
前記フリット工程の状態とほぼ同一の応力を加えた状態にした前記シャドウマスクと、マスクフレームを含むその付属部品とを組み立てて形成したシャドウマスク組立体を、パネル又はパネル治具に保持した状態で、誘導加熱用コイルによる電磁場に置くことにより、前記シャドウマスク組立体全体を誘導加熱させ、
前記誘導加熱は、前記シャドウマスクが変形せず、かつ残留応力および加工歪みを除去することのできる周波数および供給電力の程度およびタイミングで高周波電流を前記誘導加熱用コイルに供給して行うことを特徴とする陰極線管の製造方法。 - 前記電磁場の発生を、前記誘導加熱用コイルに高周波電流を供給する高周波発生装置と、前記高周波電流の周波数を制御する周波数制御装置と、前記誘導加熱用コイルへの供給電力を制御する供給電力制御装置とを備えた高周波電源装置により行う請求項１記載の陰極線管の製造方法。
- 前記シャドウマスク組立体と前記誘導加熱用コイルとの間隙が、ほぼ同一であるように誘導加熱用コイルを設置する請求項１または２記載の陰極線管の製造方法。
- カラー陰極線管に用いるシャドウマスクと、マスクフレームを含むその付属部品とを組み立てたシャドウマスク組立体の焼なまし工程に用いる陰極線管の製造装置であって、誘導加熱用コイルと高周波電源装置とを備え、前記高周波電源装置が前記誘導加熱用コイルに高周波電流を供給する高周波発生装置と、前記高周波電流の周波数を制御する周波数制御装置と、前記誘導加熱用コイルへの供給電力を制御する供給電力制御装置とを備え、
さらに前記シャドウマスク組立体を、パネル又はパネル治具に保持した状態で支える支持治具を備え、
前記誘導加熱用コイルは、前記シャドウマスク組立体全体を誘導加熱させるものであり、
前記高周波電源装置は、前記シャドウマスクが変形せず、かつ残留応力および加工歪みを除去することのできる周波数および供給電力の程度およびタイミングで高周波電流を前記誘導加熱用コイルに供給することを特徴とする陰極線管の製造装置。
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