JPH04137335A - 含浸型陰極構体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、カラー受像管等の電子管に使用される高電
流密度の含浸型陰極構体の製造方法及びその装置に関す
る。

（従来の技術） 近年、走査線を増加させて解像度を改善したカラー受像
管や、超高周波対応受像管等の開発が要請されている。

又、投写管等においても、輝度の向上が望まれている。

これらの要請に応えるには、陰極からの放出電子密度を
大幅に増大させる必要がある。

ところで、含浸型陰極は酸化物陰極に比べ大きな電流密
度が得られ、寿命も長いことから、これまでは主に撮像
管、進行波管、クライストロン等の電子管に用いられて
きたが、今後はカラー受像管の分野でも需要の拡大が予
想される。

このような含浸型陰極構体は第９図に示すように構成さ
れ、以下、従来の製造方法により説明する。

先ず、エミッタ（電子放射物質）を含浸した短円柱状の
陰極基体１を、有底短円筒状のカップ２内に収納してろ
う材３を介して固着する。このカップ２をその底部側か
ら円筒状の陰極スリーブ４の一端開口部に挿入し、この
一端開口部に陰極基体１を露出させた状態で、カップ２
を陰極スリーブ４に固着する。

更に、この陰極スリーブ４の他端外周に、複数例えば３
本のストラップ５の一端部を固着し、各ストラップ５の
他端部を陰極スリーブ４の外側に所定間隔で同軸的に配
設した筒状ホルダー６に懸垂固着する。

尚、陰極スリーブ４内にはヒータ７を挿入配置する。

このような含浸型陰極構体は、一般に動作温度か１００
０℃ｂ前後と高いので、構成部品の材料はＷ、Ｍｏ、Ｔ
ａ又はこれらの合金からなっている。このため、製造に
当たっては、レーザ溶接を多用している。

一方、このよう−な含浸型陰極構体のヒータ定格は６．
３Ｖ−６００ｍＡ　（３電子銃に使用した場合）であり
、消費電力は３．７８Ｗである。又、従来用いられてい
る酸化物陰極においては、ヒータ定格は６゜３Ｖ−３０
０ｍＡ　（３電子銃に使用した場合）であり、消費電力
は１．８９Ｗである。

そして、含浸型陰極においても、酸化物陰極との互換性
及び陰極と第１グリツドとの昇温時のギャップ変動に起
因する３色の色ずれ防止などのために、低消費電力化が
望まれている。

低消費電力化のためには、陰極表面からの熱輻射の減少
及びストラップからの熱伝導の減少が重要となる。スト
ラップからの熱伝導の減少のためには、ストラップの断
面積を減ずれば良いが、前述したようにレーザ光により
接合する場合には、レーザ光の溶融径よりもストラップ
の幅を大きくする必要があり、ストラップの断面積減少
には限界がある。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような従来の含浸型陰極構体では、ストラップの
寸法はレーザ光の溶融径で決定される。

つまり、一般的に十分な溶接強度を得るためには、溶融
径は０．３ｍｍ程度必要となり、従ってストラップの幅
は０．３５ｍｍ以上必要となる。

一方、ストラップの厚さは０．０３〜０．０５ｍｍ程度
必要となり、断面積は０．０１０５〜０．０１９ｍｍ２
となる。このような断面積を有するストラップを備えた
含浸型陰極構体は、ストラップからの熱伝導損失は全体
の４０％程度を占め、低消費電力化が難しいという問題
があった。

又、ストラップからの熱伝導の減少のために、ストラッ
プの断面積を減ずれば良いので、近年では幅０　、２　
ｍ　ｍ　ｓ厚さ０．０３ｍｍ程度の板状ストラップや直
径０．０５ｍｍの棒状ストラップを用いた含浸型陰極構
体が提案されている。しかしながら、材料がＷ、Ｍｏ５
Ｔａ又はこれらの合金からなっているため、溶接部の脆
化により溶接強度が著しく低下する。又、レーザ光と被
加工物の位置決めが極めて難しくなり、ともすれば位置
がずれ、陰極スリーブ４に孔が開いたり、溶接が不十分
であったりという不具合が生じていた。更に、製造設備
が複雑になり自動化を行なう上で不都合であった。

この発明は、上記事情に鑑みなされたもので、低消費電
力の含浸型陰極構体の製造方法及びその装置を提供する
ことを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明は、陰極基体にエミッタを含浸させ、この陰極
基体をカップ内に収納固着させ、このカップを底部側か
ら陰極スリーブに挿入し、上記陰極基体を一端開口部に
露出させた状態で上記カップと上記陰極スリーブとを固
定し、上記陰極スリーブの他端外周に複数のストラップ
の一端部を固着し、この複数のストラップの他端部を筒
状ホルダーにより懸垂固着し、上記陰極スリーブ内にヒ
ータを内蔵する含浸型陰極構体の製造方法において、ろ
う材をレーザ光で加熱することにより上記陰極スリーブ
と上記ストラップとを固着する含浸型陰極構体の製造方
法である。

又、この発明は、陰極スリーブが固定される組立て位置
決め台と、ストラップ材が巻回されたスプールと、この
スプールからのストラップ材を所定寸法に成形する成形
金型と、この成形金型の近傍に配設されたろう材槽と、
上記ストラップ材の一端部にろう材を付着させ上記成形
金型により成形され一端部に上記ろう材槽のろう材が付
着されたストラップを支持して上記陰極スリーブの所定
位置に運ぶ回動自在のチャックと、上記位置決め台に対
応して配設され上記陰極スリーブに位置決めされた上記
ストラップの一端部に付着されたろう材にレーザ光を照
射するレーザ装置とを具備する含浸型陰極構体の製造装
置である。

（作用） この発明によれば、ストラップを陰極スリーブに固着す
る際、レーザ光によりろう材を加熱してろう付けを行な
うので、ストラップの寸法（断面積）を極端に小さくす
ることが出来、ストラップからの熱伝導損失を低減して
低消費電力化を図ることが出来る。

又、この発明によれば、従来見られた溶接強度の低下も
防止され、レーザ光と被加工物の位置決めも容易となっ
た。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に説
明する。

この発明による含浸型陰極構体の製造方法は、第１図乃
至第３図に示すような構成で実施され、第１図及び第２
図はこの発明の製造方法の要部を示す縦断面図と横断面
図であり、第３図はこの発明の製造方法により得られる
含浸型陰極構体を一部切り欠いて示す斜視図である。尚
、従来例（第９図）と同一箇所には、同一符号を付すこ
とにする。

最初に、この発明の製造方法で使用する製造装置につい
て述べると、この製造装置は第４図に示すように構成さ
れ、基台１０上の片隅には、陰極スリーブ４が固定され
る組立て位置決め台１６が取付けらもている。この組立
て位置決め台１６に対応して、基台１０上にはストラッ
プ５を支持して陰極スリーブ４の所定位置に運ぶチャッ
ク１４が回動自在に設けられている。更に、この組立て
位置決め台１６に対応して、図示しないレーザ装置から
導かれるレーザ光とレンズ１７によす集光しレーザ光を
照射するレーザ光学系１８が設けられている。上記のチ
ャック１４に対応して、ストラップ材１９を所定寸法に
成形する成形金型１５が設けられている。この成形金型
１５とチャック１４との間にはろう材槽１３が配置され
、このろう材槽１３内には、例えばＲｕとＭＯ粉末を適
当なバインダと共に溶媒で混合したろう材８が入ってい
る。このようなろう材槽１３の上方には、ストラップ材
支持具２０とパルスモータ１２が配設され、基台１０上
に植設された支持板２１に取付けられている。この支持
板２１にはストラップ材支持具２０やパルスモータ１２
の上に、ストラップ材１９が巻回されたスプール１１が
取付けられている。

さて次に、この発明による含浸型陰極構体の製造方法、
特に陰極スリーブへのストラップの固着方法は第１図及
び第２図に示すように構成され、上記のような製造装置
を使用して行なわれるが、その前に他の部分の製造方法
につき第３図により説明する。

先ず、エミッタを含浸させた陰極基体１を、Ｒｕ　−Ｍ
　ｏのろう材３を介して有底筒状のカップ２内に収納固
着する。そして、このカップ２の裏面からレーザ溶接に
よりカップ２とろう材３を溶接接合する。

次に、カップ２をその底部側から直径１．６０ｍｍ、厚
さ０．０２５ｍｍのＴａ又はＭｏからなる陰極スリーブ
４の一端開口部に陰極基体１を露出させた状態で挿入固
定した後、陰極スリーブ４の端部をレーザ溶接して接合
する。

その後、陰極スリーブ４の他端外周に複数例えば３個の
幅０．１５ｍｍ、厚さ０．０１５ｍｍのＴ　ａ　ＳＭ　
ｏ　、　Ｒｅ　−Ｗ　、　Ｒｅ　−Ｍ　ｏ等からなるス
トラップ５を位置決め固定し溶接する。

これについて詳しく説明すると、第４図の装置を使用し
、先ずスプール１１に巻かれているストラップ材１９を
パルスモータ−１２の数値制御により一定量を送り、混
合分散されているろう材槽１３の中に浸漬（ディッピン
グ）させ、ストラップ材１９の端部に約１ｍｍの長さに
ろう材８の被膜形成を行なう。

次に、ストラップ材１９をパルスモータ−１２の数値制
御により成る一定量巻き戻しを行ない、チャック１４に
てストラップ材１９を挾持しながら、成形金型１５によ
りストラップ材１９の成形切断を行なう。

その後、予め組立て位置決め台１６に装着されている陰
極スリーブ４に対して、成形切断されたストラップ５を
挾持しながらチャック１４は陰極スリーブ４外周に当接
するまで旋回する。

次に、第１図に示すように、この発明の特徴である溶接
用レーザ光のスポット直径を通常約０．２ｍｍとなるべ
く焦点を合わせるところを、スポット直径を約１ｍｍに
レーザ装置１８のレンズ１７によりデフォーカスさせ、
ろう材８の溶融点まで加熱を行なう。この時、レーザ光
を、ろう材８に例えば０．５秒間、１５Ｗ照射し、その
後、１秒間、３０Ｗ照射することによりろう材８は溶融
し、陰極スリーブ４とストラップ５はこのろう材８で固
着される。照射直後のエネルギを小とするのは、いきな
り大出力のレーザ光を照射することにより、ろう材８が
飛散するのを防止するためである。

又、陰極スリーブ４とストラップ５の材質によっては酸
化するので、Ａｒ等の不活性雰囲気中でろう付けするこ
とが望ましい。

尚、第２図に示すように、陰極スリーブ４をレーザ光学
焦点２３より遠い位置に設定し、スポット直径を約１ｍ
ｍにすることは、レーザビーム熱によるその他機構体へ
の影響を防ぐため、都合が良いことは言うまでもない。

その後、自然冷却により第３図に示すようにろう材８が
凝固して陰極スリーブ４とストラップ５が強固に接合さ
れる。

次に、ストラップ５の他端部を筒状ホルダー６に溶接固
定する。

その後、螺旋状ヒータ７を陰極スリーブ４に内蔵させる
。

この実施例の製造方法は、ろう材８をレーザ光で溶融し
、陰極スリーブ４とストラップ５を接合しているので、
レーザ加工時の焦光径はろう材８の熱容量で支配される
こと、又、陰極スリーブ４とストラップ５の融点に比べ
、Ｒｕ　−Ｍ　ｏろう材８の融点は１９５０℃と低いこ
とから、ストラップ５の寸法をレーザ光の焦光径より小
さくすることが出来る。このため、上述したような寸法
の接合が可能となる。

尚、Ｒｕ−Ｍｏ−Ｎｉの３元素ろう材を用いても、同様
の接合が可能である。

このようにして製造された含浸型陰極構体を所定の電子
銃に組込んだ後、ガラス管に装着し、所定の排気を行な
い、定格のヒータ電圧を印加し、陰極の輝度温度を測定
した。その結果を、第１表に示す。

第１表 この第１表に示したように、この発明の製造方法により
得られた含浸型陰極構体は、従来の含浸型陰極構体に比
べ、定格即ちヒータ電圧６．３ｖにおいて約８０ｄｅｇ
高くなることが判る。この陰極温度の約８０ｄｅｇは、
ヒータ電力に換算すると約２０％に相当し、従来の含浸
型陰極構体を同じ動作温度、即ち、９７０℃ｂを動作温
度とすれば、２０％のヒータ電力を削減することが出来
、その効果は大なるものがある。

（変形例） 第５図及び第６図はこの発明の変形例を示したもので、
上記実施例と同様効果が得られる。

即ち、上記実施例ではストラップ５が板状であったが、
この変形例ではストラップ９は棒状である。このストラ
ップ９の一端部に凹部９ａを形成し、この凹部９ａにろ
う材８を付着し、このろう材８をレーザ光で加熱するこ
とにより陰極スリーブ４とストラップ９とを固着する。

詳細に説明すると、先ずこの変形例の製造方法で使用す
る装置は第７図に示すように構成され、上記実施例で使
用した装置（第４図）と同様構成であり、同一箇所は同
一符号を付しである。

陰極スリーブ４とストラップ９とを固着する前の工程は
、上記実施例と同様ゆえ説明を省略し、陰極スリーブ４
とストラップ９とを固着する工程についてのみ述べるこ
とにする。

即ち、第７図の装置を使用し、先ずスプール１１に巻か
れているストラップ材２２を成形金型１５により端部的
１ｍｍを例えばＵ字状の凹部９ａに成形し、そのストラ
ップ材２２をパルスモータ−１２の数値制御により成る
一定量を送り、混合分散されているろう材槽１３の中に
浸漬（ディッピング）させ、ストラップ材２２のＵ字状
凹部９ａに約１ｍｍの長さにろう材８の被膜形成を行な
う。

次に、パルスモータ−１２の数値制御により成る一定量
巻き戻しを行ない、チャック１４にてストラップ材２２
を挾持しながら、成形金型１５によりストラップ材２２
の成形切断を行なう。

その後、予め組立て位置決め台１６に装着されている陰
極スリーブ４に対して、成形切断されたストラップ９を
挾持しながらチャック１４は陰極スリーブ４に当接する
まで旋回する。

次に、レーザ装置１８のレンズ１７により照射される溶
接用レーザ光２０をろう材被膜部に当て、ろう材８の溶
融点まで加熱を行なう。

その後、自然冷却により第６図に示すようにろう材８が
凝固して陰極スリーブ４とストラップ９が強固に接合さ
れる。

尚、ストラップ９の一端部の凹部９ａはＵ字状であった
が、Ｕ字状に限定されず、ろう材８が集中して付着する
ようであれば、他の形状の凹部でも良い。

この変形例によれば、ろう材８の被膜がストラップ９の
一端部の凹部９ａに集中してろう材８の位置が一定とな
り、且つろう材８の被膜面積も大きくなるので、レーザ
光と陰極スリーブ４との機械的な位置ずれが発生しても
、従来のレーザ光のスポット溶接に比べ、位置精度に対
する機械的許容度は大幅に改善され、自動化を精度良く
行なうことが出来る。更に、ストラップ９の溶接部面積
が大きくなるため、溶接強度も向上する。

又、第８図は他の変形例であり、これはストラップ９は
棒状であるが、一端部が上記変形例のような凹部に形成
されていない。つまり、上記実施例が板状であったのを
棒状にしたものである。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、ストラップを陰
極スリーブに接合する際、Ｒｕ　−Ｍ　ｏろう材を陰極
スリーブとストラップの端部上に供給した後、レーザ光
によりそのろう材を加熱し、ストラップ、陰極スリーブ
、ろう材の３者を一体化して接合するので、ストラップ
の断面積を極端に小さくすることが出来、ストラップか
らの熱伝導損失を小さくすることが出来る。

従って、含浸型陰極構体の熱効率を高めることが出来る
結果、約２０％の低消費電力化を図ることが可能である
。

又、この発明によれば、従来見られた溶接強度の低下も
防止され、レーザ光と被加工物の位置決めも容易となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の一実施例に係る含浸型陰
極構体の製造方法を要部を拡大して示す縦断面図と横断
面図、第３図はこの発明の製造方法により得られる含浸
型陰極構体の全体を一部切り欠いて示す斜視図、第４図
はこの発明の製造方法で使用する製造装置を示す斜視図
、第５図はこの発明の変形例を示す要部拡大斜視図、第
６図はこの発明の変形例に係る製造方法により得られる
含浸型陰極構体の全体を示す斜視図、第７図はこの発明
の変形例の製造方法で使用する製造装置を示す斜視図、
第８図はこの発明の他の変形例に係る製造方法により得
られる含浸型陰極構体の全体を示す斜視図、第９図は従
来の製造方法により得られる含浸型陰極構体を一部切り
欠いて示す斜視図である。 １・・・陰極基体、２・・・カップ、４・−・陰極スリ
ーブ、５．９・・・ストラップ、６・・・ホルダー　７
・・・ヒータ、８・・・ろう材、１１・・・スプール、
１３・・・ろう材槽、１４・・・チャック、１５・・・
成形金型、１６・・・位置決め台、１８・・・レーザ光
学系、１９．２２・・・ストラップ材。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第 図 第６ 図 第８ 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）陰極基体にエミッタを含浸させ、この陰極基体を
   カップ内に収納固着させ、このカップを底部側から陰極
   スリーブに挿入し、上記陰極基体を一端開口部に露出さ
   せた状態で上記カップと上記陰極スリーブとを固定し、
   上記陰極スリーブの他端外周に複数のストラップの一端
   部を固着し、この複数のストラップの他端部を筒状ホル
   ダーにより懸垂固着し、上記陰極スリーブ内にヒータを
   内蔵する含浸型陰極構体の製造方法において、ろう材を
   レーザ光で加熱することにより上記陰極スリーブと上記
   ストラップとを固着することを特徴とする含浸型陰極構
   体の製造方法。
2. （２）陰極スリーブが固定される組立て位置決め台と、
   ストラップ材が巻回されたスプールと、このスプールか
   らのストラップ材を所定寸法に成形する成形金型と、こ
   の成形金型の近傍に配設されたろう材槽と、上記ストラ
   ップ材の一端部にろう材を付着させ上記成形金型により
   成形され一端部に上記ろう材槽のろう材が付着されたス
   トラップを支持して上記陰極スリーブの所定位置に運ぶ
   回動自在のチャックと、上記位置決め台に対応して配設
   され上記陰極スリーブに位置決めされた上記ストラップ
   の一端部に付着されたろう材にレーザ光を照射するレー
   ザ装置とを具備することを特徴とする含浸型陰極構体の
   製造装置。