JPS6282625A - シヤドウマスクの製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、カラー受像管用シャドウマスクの製造方法に
関する。

〔発明の技術的背景と問題点〕

一般のカラー受像管は第３図に示すように、電子銃（図
示せず）から射出された赤、緑及び青に対応する３本の
電子ビーム（１）、　（２）及び（３）が、シャドウマ
スク（４）の規則正しく配列された微細な開孔（５）・
・・を介してパネル（６）の内面に被着された赤、緑及
び青に発光する螢光体（７）、　（８）及び（９）に正
しく対応射突発光させることによってカラー映像を映出
する構成を有している。このようなカラー受像管のシャ
ドウマスクは、規則正しく配列される微細な開孔を正確
に穿設すること、パネル内面と相似の曲面状に、形状歪
のないように、成形すること及びパネル内面との間隔（
以下、ｑ値と称す。）を所定の値に正しく保持すること
等が要求される。

このようなシャドウマスクの素材としては、一般に、高
純度の鉄を主成分とする、例えば０．１０ｍ乃至０，３
諷程度の厚さのアルミキルド脱炭鋼が用いられている。

これは、素材の供給能力、コスト。

加工性及び強度等から総合的に決定されるものである。

ところが、カラー受像管のシャドウマスクは、管内組み
込み迄の各工程で、上記の条件を全て許容範囲内に管理
しても、尚いくつかの問題点を有している。その内の一
つにシャドウマスクの温度上昇に伴う加熱膨張の問題が
ある。すなわち、カラー受像管を動作させた場合、シャ
ドウマスクの開孔を通過する電子ビームは全体の１／３
以下であり、残りの電子ビームはシャドウマスクに射突
し、シャドウマスクは時として８０℃にも達する程加熱
される。この結果、シャドウマスクは、熱膨張を生じ正
しいｑ値からずれてしまう、いわゆる「ドーミング現象
」を生じ色純度を劣化させる。従来、一般に用いられて
いる鉄を主成分とする素材はその膨張係数が０〜１００
℃で約１２　Ｘ　１０−’／ｄｅｇと相当大であるため
、このドーミング現象を生じ易く重要な問題となってい
る。そこで、従来からこのドーミング現象によるビエリ
テイ・ドリフト、即ち色純度の劣化を軽減するために種
々の提案がなされているが、特に管の動作初期及び局部
的なドーミングに対しては有効な手段は見出されていな
い。

そこで、シャドウマスクの素材自体に熱膨張係数の小さ
いもの、例えば鉄−ニッケル系合金を用いる例が、特公
昭４２−２５４４６号公報、特開昭５０−５８９７７号
公報及び特開昭５０−６８６５０号公報で提案されてい
るが、未だ実用条件を満足するには到りていない。この
原因の一つとして、鉄−ニッケル合金からなる金属板の
加工の困難さが挙げられる。すなわち、ｑ［を許容範囲
内とするためには、シャドウマスクの曲面は、高精度が
要求され、１０００ｖａの量率半径（Ｒ）　Ｋ対し許容
公差は、±５ｍ＋と非常に厳しいものである。しかしな
がら、鉄−ニッケル系合金は、従来の鉄を主成分とする
ものに比べて焼鈍にかなりの弾性が残るため、プレス等
による球面成形性が劣る欠点を有している。たとえば、
第４図に示すように厚さ０．２ｍの鉄−ニッケル板を球
面成形時に標準Ｒに対して局部的な凹みを生じた場合、
この凹み量（ｄ）は、２０μｍ以下であれば実質的に色
純度の劣化は許容し得ることが確認されている。そして
、この凹み量（ｄ）とシャドウマスク素材の降伏点強度
について、例えば１４吋型のシャドウマスクの場合第５
図に示すような特性を示す。すなわち、凹み量を２０μ
ｍ以下とするためには降伏点強度は２０糊−以下に抑え
る必要がある。しかしながら、鉄−ニッケル系合金を素
材とするシャドウマスクを従来のアルミキルド脱炭鋼を
素材とするシャドウマスクと同様に水素中のマスクアニ
ール炉で焼鈍した場合の降伏点強度は、第６図に示すよ
うに、アルミキルド脱炭鋼の特性（ａ）に比べて鉄−ニ
ッケル系合金の特性（ｂ）は非常に高い。すなわち、９
００℃もの高温で焼鈍しても、降伏点強度は、々お２９
〜３０鱈／−までにしか低下しない。ここで、第５図に
おいて、鉄−ニッケル系合金の降伏点強度は明確な境界
が得られないため、０．２Ｎ伸びた時の引張強度を対応
するものとして代用している。これと同じことは、真空
中又は大気中にて焼鈍したシャドウマスクについてもい
える。このように、鉄−ニッケル系合金を素材とするシ
ャドウマスクは、特に有効部周辺の変形と凹みが大きい
ため、膨張係数が小さいことＫよるマスクの加熱膨張か
ら生ずる色純度の劣化はほとんど問題ないが、変形によ
る色純度劣化が大きな問題とされている。

〔発明の目的〕

本発明は、鉄−ニッケル系合金を主成分とするシャドウ
マスクの曲面成形性を向上させ、変形を防止して高精度
化が可能なシャドウマスクの製造方法を得ることを目的
とする。

〔発明の概要〕

本発明は、鉄−ニッケル系合金を主成分とする金属板に
多数の開孔を穿設した後、中性又は還元性雰囲気にて焼
鈍し、しかる後、温間プレス成形することによって、降
伏点強度を低下させ変形のない高精度のシャドウマスク
とし色純度の劣化を防止するものである。

〔発明の実施例〕

鉄−ニッケル系合金を主成分とするシャドウマスク用素
材としてアンバー合金を用いた実施例について以下説明
する。

Ｋ１表に実施例として用いたアンバー合金と従来のアル
ミキルド脱炭鋼の重量組成比を示す。

第１表　シャドウマスク用素材の組成（重量比）上記組
成の３６Ｎｆアンバ一合金を素材とするシャドウマスク
について、まず従来の水素算、囲気中でのマスクアニー
ル炉の焼鈍工程の温度を上げた時の降伏点強度を第７図
に示す。図から明らかなように、１２００℃もの高温度
で焼鈍しても降伏点強度は２４＃／−までしか低下しな
い。したがりて、降伏点強度を成形性に問題のない２０
汀／−以下とするには、第５図から外挿して焼鈍温度を
１５００℃〜１７００℃とする必要がある。しかしなが
ら、このアンバー合金の融点は、１４４０℃〜１４５５
℃であるので、単純に温度のみを上げる方法は実行不可
能である。

そこで、本発明は、金属の温度による耐力の低下現象に
着目し、温度による耐力の低下状態について検討を試み
た。まず、引張試験を行うためにアンバー合金材をＪＩ
Ｓ規格７号片とし、１０−”Ｔｏｒｒの真空中で１００
０℃、１０分間の真空焼鈍及び８００℃にて水素焼鈍を
行ない、２種類の引張試験片を作成した。その後これら
の試験片を電気炉中で室温から４００’Ｃまで変化させ
、各温度での耐力を測定した。。この結果を第１図に示
す。一般のオーステナイト質のステンレス鋼では素材の
温度を上げた場合の耐力の低下が生ずるのは約２００℃
近辺からであるが、アンバー合金材においては、第１図
から明らかなように室温程度の低温からの温度増加によ
って耐力は急激に低下し、真空焼鈍した引張試験片にお
いては、２００℃近傍から飽和し、その耐力は試験温度
が５０℃付近で２０胛／Ｊ以下となる傾向を示す。他方
、水素焼鈍した引張試験片においては試験温度が１００
℃前後で、その耐力が２０＃／−以下となっている。こ
のことは、鉄及びニッケルを主成分とする金属板が焼鈍
後に成形性に問題を生ずる弾性を有している場合であっ
ても、プレス成形時にその耐力を低下させれば成形が可
能であることを意味している。よって、これらの結果を
踏まえてアンバー合金材によるシャドウマスクのプレス
成形時に、シャドウマスクの温度を種々変化させて、す
なわち、温間プレスによる成形性の試験を実施した。試
験に際してシャドウマスクのみ加温してもプレス金型自
体の温度が低い状態ではシャドウマスクの温度低下が生
ずるので、金型自体を同じ温度まで加温し、更に金型周
囲に赤外線ランプ等の加熱源を設置して全体の温度低下
を防止した。またシャドウマスクは温度を種々に変えた
潤滑油に浸漬して温間プレスに供した。

温間プレス後の成形性評価は３次元測定機を用いて前述
のマスク凡の凹み量を測定して実施した。

得られた結果を第２図に示す。第２図から明らかなよう
に、第１図に示した素材自体の温度による耐力の特性と
良い相関性を示し、１０００℃にて真空焼鈍した素材で
は１００℃で凹み量４μで問題のない成形品位が得られ
た。他方、８００℃にて水素焼鈍した素材では、１２０
℃にて、凹み量が４μで問題のない成形品位が得られた
。また、１２０℃以上では凹み量に大差なく、成形品位
に差は認められず飽和現象を示す。

しかして、真空焼鈍（１０００℃）した材料と水素焼鈍
（ＳＯＯ℃）したものを比較すると、成形後の降伏強度
（０，２％耐力）は前者が２１〜２４＃／−なのに対し
、後者は２７〜２８＃／−である。すなわち、水素焼鈍
材から製造したマスクの方が、後工程で変形しにくく、
取扱いやすい。まだ、真空焼鈍は、バッチ式または半連
続式（冷却室を要す。）に対し、水素焼鈍は連続式が可
能であるため、同じ生産速度を得るのに、前者は後者の
５倍の設備費、およびランニングコストを要する。また
、水素焼鈍炉は、カラー受像管部品工場では、既設の場
合が多く、稼動率を上げる。若しくは、炉体のみ増設す
れば対応できる利点を有する。よって、シャドウマスク
は、アンバー合金素材を６００℃前後にて大気焼鈍後、
少なくとも１５０℃付近にて温間プレス成形するのが好
ましい。

このようにして得られたシャドウマスクを組み込んだカ
ラー受像管は、アンバー合金の熱膨張率が０〜１００℃
で０〜２　Ｘ　１０−’／ｄｅｇと非常に小さいためシ
ャドウマスクの熱膨張に起因する色純度の劣化は問題な
く、またシャドウマスクの機械的変形による色純度の劣
化も全く問題のないものが得られた０ 以上の実施９１ではシャドウマスク素材として３６Ｎｉ
アンバ一合金を用いて説明したが、本発明はこれに限ら
れるものではな（，４１Ｎｉ合金や３２Ｎｉ　−５Ｃｏ
等のスーパーアンバーを含む鉄及びニッケルを主成分と
する合金であれば同様に適用し得ることは言うまでもな
い。さらに、上記実施例においては、シャドウマスク用
金属板を水素ガス中にて焼鈍しているが、Ａｒ、Ｎ、お
よび変成ガスによる雰囲気での焼鈍でも同様の効果が得
られる。また、焼鈍温度も８００℃の例を挙げたが、こ
れを９００〜１１００℃とすれば、後の温間成形時の凰
温を２５〜７５℃の低い温度に設定することも可能であ
る。

逆に、成形温度を１５０〜２００℃に設定する場合、焼
鈍温度を６００〜７５０℃とすることもできる０〔発明
の効果〕 以上のように本発明によれば、鉄−ニッケル系合金を主
成分とするシャドウマスクの曲面成形性を向上し変形を
防止した高精度の曲面品位とすることができ、色純度の
問題のないカラー受像管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は引張り試験温度と降伏点強度との関係を示す特
性図、第２図は温間プレス温度とシャドウマスクの凹み
量との関係を示す特性図、第３図はカラー受像管の動作
を説明するための模式図、第４図はシャドウマスクの変
形を説明するための要部の概略図、第５図はシャドウマ
スク素材の変形量と降伏点強度との関係を示す特性図、
第６図及び第７図はシャドウマスクの焼鈍温度と降伏点
強度との関係を示す特性図である。 （４）・・・シャドウマスク、（５）・・・開孔代理人
　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男 可１張す′ＫＪ験飢（°Ｃ） 第１図 アしス〃兄升’ｔＡ度　（ａＯ） 第２図 下（イ欠；Ｊ？ＪＩぴＬ（１’ｙ／ｍｍリ　　　　　　
　　　　　　　　　　　＊＃Ｕ　（０）第５図　　　　
　第６図 燻恍温痰（’Ｃ） 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄及びニッケルを主成分とする薄板状金属板に多
   数の開孔を穿設する工程と、前記多数の開孔の穿設され
   た金属板を中性又は還元性雰囲気にて焼鈍する工程と、
   前記焼鈍された金属板を温間プレス加工によりシャドウ
   マスクに成形する工程とを備えたことを特徴とするシャ
   ドウマスクの製造方法。
2. （２）温間プレス加工温度を２５℃以上とすることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のシャドウマスクの
   製造方法。