(57)【要約】【課題】従来よりも軽量化しても安全性を損なわない陰極線管用ガラスファンネル、陰極線管および陰極線管用ガラスファンネルの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の陰極線管用ガラスファンネルは、第２の開口部を備えるボディ部およびヨーク部からなる本体と、この本体に接続されるネック部とを有する。この陰極線管用ガラスファンネルは、第２の開口部に映像を表示する略矩形のフェース部を備えるガラスパネルを接続し、ガラスパネル、本体およびネック部により形成される空間の内部を真空にしたときに生じる応力がボディ部の外表面で引張応力である部分のうち、引張応力が最大となる位置またはその近傍において、ボディ部の表面に沿って生じる残留応力分布に関し、ボディ部の外表面では直交する２方向の主応力の和が２ＭＰａ以上の圧縮応力であり、ボディ部の内表面では最大主応力が１０ＭＰａ以下の引張応力である。【選択図】図３
2008059779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に第１の開口部を有する角錐状または円錐状のヨーク部と、前記ヨーク部の前記第１の開口部とは反対側の端部に接続され、前記ヨーク部とは反対側の端に前記第１の開口部よりも大きく、略矩形状の第２の開口部を有するボディ部とを備える漏斗形状を呈する本体と、前記第１の開口部に接続され、電子銃の収納空間を備えるネック部とを有し、
前記本体は、前記ボディ部に陽極ボタンが封止され、
さらに、前記ボディ部の前記第２の開口部に、映像を表示する略矩形のフェース部を備えるガラスパネルを接続し、前記ガラスパネル、前記本体および前記ネック部により形成される空間の内部を真空にしたときに生じる応力が前記ボディ部の外表面で引張応力である部分のうち、この引張応力が最大となる位置またはその近傍において、前記ボディ部の表面に沿って生じる残留応力分布に関し、前記外表面では直交する２方向の主応力の和が２ＭＰａ以上の圧縮応力であり、前記本体の内表面では最大主応力が１０ＭＰａ以下の引張応力であることを特徴とする陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項２】
前記引張応力が最大となる位置またはその近傍において、前記ボディ部の表面に沿った残留応力は、前記外表面では、直交する２方向の主応力がゼロまたは圧縮応力である請求項１に記載の陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項３】
前記ボディ部の前記陽極ボタンが封止される位置における前記外表面の表面に沿った残留応力は、直交する２方向の主応力がゼロまたは圧縮応力である請求項１または２に記載の陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項４】
前記ボディ部の表面に沿った残留応力分布のほかに、前記ボディ部の肉厚方向に沿った残留応力分布があり、前記空間の内部を真空にすることにより生じる引張応力が最大となる位置またはその近傍において、前記ボディ部の表面に沿った残留応力とボディ部の肉厚方向に沿った残留応力との和が、３〜１５ＭＰａの圧縮応力である請求項１〜３のいずれか１項に記載の陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項５】
前記本体は、前記第２の開口部の対角軸上の内径の長さをＤとし、前記第１の開口部から前記第２の開口部までの長さをＬとするとき、Ｄ／Ｌが４．５以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の陰極線管用ガラスファンネル。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の陰極線管用ガラスファンネルと、前記陰極線管用ガラスファンネルの第２の開口部に接続されるガラスパネルと、前記陰極線管用ガラスファンネルのネック部に収納される電子銃と、前記陰極線管用ガラスファンネルのヨーク部に設けられる偏向ヨークとを有することを特徴とする陰極線管。
【請求項７】
一端に第１の開口部を有する角錐状または円錐状のヨーク部と、前記ヨーク部の前記第１の開口部とは反対側の端部に接続され、前記ヨーク部とは反対側の端に前記第１の開口部よりも大きく、略矩形状の第２の開口部を有するボディ部とを備える漏斗形状を呈する本体と、前記第１の開口部に接続され、電子銃の収納空間を備えるネック部とを有し、前記本体の前記ボディ部に陽極ボタンが封止される陰極線管用ガラスファンネルの製造方法であって、
前記本体をガラスゴブから成型する工程と、
前記本体に前記陽極ボタンを封止する工程と、
前記本体を徐冷点以上の温度に再加熱し、前記徐冷点以上の温度を維持する工程と、
前記本体を風冷により室温まで冷却する工程とを有し、
前記本体を室温まで冷却する工程は、少なくとも前記本体の外表面が歪点以下の温度まで冷却される温度領域において、前記ボディ部の前記第２の開口部に、映像を表示する略矩形のフェース部を備えるガラスパネルを接続し、前記ガラスパネル、前記本体および前記ネック部により形成される空間の内部を真空にしたときに生じる応力が前記ボディ部の外表面で引張応力である部分のうち、この引張応力が最大となる位置またはその近傍において、前記ボディ部の前記外表面の降温速度が、前記ボディ部の内表面の降温速度よりも大きくなるように冷却することを特徴とする陰極線管用ガラスファンネルの製造方法。
【請求項８】
前記本体を室温まで冷却する工程は、少なくとも前記ボディ部の外表面が歪点以下の温度まで冷却される温度領域において、冷却空気を前記本体の管軸に略平行に流れるように供給して、前記本体を冷却するものであり、
前記冷却空気は、降温速度が１２℃／分以上であり、かつ平均流速が１５〜２５ｍ／秒である請求項７に記載の陰極線管用ガラスファンネルの製造方法。
【請求項９】
前記本体は、前記第２の開口部の対角軸上の内径の長さをＤとし、前記第１の開口部から前記第２の開口部までの長さをＬとするとき、Ｄ／Ｌが４．５以上である請求項７または８に記載の陰極線管用ガラスファンネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にテレビジョン放送等を受信し、テレビジョン放送等による映像の表示に用いられる陰極線管用ガラスファンネル、陰極線管および陰極線管用ガラスファンネルの製造方法に関し、特に、強度上の信頼性を低下させることをなく、軽量化した陰極線管用ガラスファンネル、陰極線管および陰極線管用ガラスファンネルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビジョン放送等を受信し、テレビジョン放送による映像の表示に用いられる陰極線管１００は、図１０に示すように、映像を表示する略長方形状のフェース部を備えるパネル部１０２と、その背部を形成する陰極線管用ガラスファンネル（以下、ファンネル部という）１０４とから構成されている。パネル部１０２とファンネル部１０４とは、半田ガラス等で封着部１０６において接着されている。
ファンネル部１０４は、外側に偏向ヨークが装着されるヨーク部１１０、電子銃１１６を格納する円筒状のネック部１１２、ヨーク部１１０と封着部１０６とを繋ぐボディ部１１４からなる全体的に漏斗状体で、ボディ部１１４は略矩形状の開口部１１４ａを備えている。
【０００３】
図１０において、Ａはネック部１１２の長手方向と直交する方向の断面の中心と、ファンネル部１０４の開口部１１４ａの中心と、パネル部１０２のフェース部の中心とを結ぶ管軸を示している。
パネル部１０２には、映像の表示領域となる部分に、電子線の照射により蛍光を発する蛍光膜１２４が形成されている。また、蛍光膜１２４のネック部１１２側に電子線が照射する蛍光体の位置を特定するシャドウマスク１２２が設けられている。
このシャドウマスク１２２は、スタッドピン１２６により、パネル部１０２のスカート部１０２ａの内表面１０３に固定されている。
【０００４】
陰極線管１００のファンネル部１０４の内表面には、図１０に示すようにシャドウマスク１２２の帯電を防ぐ内装ダッグ１１８が形成されている。また、ボディ部１１４には金属製の陽極ボタン１２０が封止されている。この陽極ボタン１２０が内装ダッグ１１８に接続されており、シャドウマスク１２２が接地される。
【０００５】
陰極線管１００はパネル部１０２の封着後、内部は１０-6Ｐａ程度の高真空になるように排気され、真空外囲器であるパネル部１０２とファンネル部１０４には内外圧力差１気圧（０．１ＭＰａ）が負荷される。この結果、パネル部１０２とファンネル部１０４により形成される空間の内部を真空にしたとき、パネル部１０２およびファンネル部１０４の外表面上には、陰極線管１００の三次元的な形状に伴い複雑な応力分布が形成され、ファンネル部１０４の外表面にも圧縮応力の領域および引張応力の領域が形成され、特に、引張応力の領域は、比較的広範囲に存在する。
【０００６】
陰極線管１００の内部が真空にされたときに生じる引張応力の高い領域は、パネル部に広範囲に分布しており、特に、短軸および長軸（短軸とは、パネル部１０２の各長辺の中心を通る軸のことであり、また、長軸とは、パネル部１０２の各短辺の中心を通る軸のことである。）におけるフェース面端部および側面の封着部近傍に最大の引張応力が発生している。このため、強度上の安全性を確保しながら陰極線管の軽量化を図るためには、パネル部の強度を高めることが有効であり、パネル部には多くの場合、物理強化が施されている。
【０００７】
近年、陰極線管の奥行きの長さ寸法を改善するために、外側に偏向ヨークが装着されるヨーク部の広がり角度を広角にした扁平な陰極線管が実用化されている。
ヨーク部を広角にすると、陰極線管の内部が真空にされたときに生じる引張応力は、パネル部に比べてファンネル部で増加する傾向が従来に比べて顕著になり、陰極線管の重量を増大せずに、爆縮等に対する安全を確保するためにはファンネル部を物理強化する必要がある。
また、陰極線管のファンネル部に破壊が生じるとすれば、その外表面に最も大きい引張応力が発生する領域からである。このため、徐冷した通常のファンネル部では外表面のみの引張応力を問題とし、その最大値を７ＭＰａ〜約１０ＭＰａに制限するに留まっている。
【０００８】
また、陽極ボタンが封止（溶着）される領域は、平面方向の引張応力が残留しやすく、また、溶着部分に引張応力が残留していると、封止部（溶着部）の形状によっては陰極線管の製造過程、または取り扱い中に割れる確率が高まるため、封止部の形状をより精度よくコントロールする必要が生ずる。この問題を回避するための技術が提案されている（特許文献１参照）。
特許文献１には、陽極ボタンを封止する位置をボディ部からネック部に変更する要件を付帯条件とした物理強化ファンネルが開示されている。
【０００９】
しかし、特許文献１においては、ネック部に陽極ボタンを封止する特別な条件が付加されるため、製造工程の大幅な変更が必要である。このため、特許文献１においては、ファンネル部を実用化する場合には、製造工程の変更が必要であり、製造コストが嵩む。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１２６６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような状況において、ヨーク部を広角にした軽量な陰極線管を得るためには、ファンネル部についても強度を維持しながら、薄肉軽量化する技術が求められている。この場合、ファンネル部の強度を高める方法としては、パネル部と同様に物理強化法が考えられる。しかしながら、ファンネル部への物理強化は実用化が困難であった。
【００１２】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、従来よりも軽量化しても安全性を損なわない陰極線管用ガラスファンネル、陰極線管および陰極線管用ガラスファンネルの製造方法を提供することにある。
【００１３】
さらに他の目的は、ヨーク部を広角にし扁平なものであっても、従来よりも軽量化しても安全性を損なわない陰極線管用ガラスファンネル、陰極線管および陰極線管用ガラスファンネルの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、一端に第１の開口部を有する角錐状または円錐状のヨーク部と、前記ヨーク部の前記第１の開口部とは反対側の端部に接続され、前記ヨーク部とは反対側の端に前記第１の開口部よりも大きく、略矩形状の第２の開口部を有するボディ部とを備える漏斗形状を呈する本体と、前記第１の開口部に接続され、電子銃の収納空間を備えるネック部とを有し、前記本体は、前記ボディ部に陽極ボタンが封止され、さらに、前記ボディ部の前記第２の開口部に、映像を表示する略矩形のフェース部を備えるガラスパネルを接続し、前記ガラスパネル、前記本体および前記ネック部により形成される空間の内部を真空にしたときに生じる応力が前記ボディ部の外表面で引張応力である部分のうち、この引張応力が最大となる位置またはその近傍において、前記ボディ部の表面に沿って生じる残留応力分布に関し、前記外表面では直交する２方向の主応力の和が２ＭＰａ以上の圧縮応力であり、前記本体の内表面では最大主応力が１０ＭＰａ以下の引張応力であることを特徴とする陰極線管用ガラスファンネルを提供するものである。
【００１５】
本発明においては、前記引張応力が最大となる位置またはその近傍において、前記ボディ部の表面に沿った残留応力は、前記外表面では、直交する２方向の主応力がゼロまたは圧縮応力であることが好ましい。
また、本発明においては、前記ボディ部の前記陽極ボタンが封止される位置における前記外表面の表面に沿った残留応力は、直交する２方向の主応力がゼロまたは圧縮応力であることが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明においては、前記ボディ部の表面に沿った残留応力分布のほかに、前記ボディ部の肉厚方向に沿った残留応力分布があり、前記空間の内部を真空にすることにより生じる引張応力が最大となる位置またはその近傍において、前記ボディ部の表面に沿った残留応力とボディ部の肉厚方向に沿った残留応力との和が、３〜１５ＭＰａの圧縮応力であることが好ましい。
さらにまた、本発明においては、前記本体は、前記第２の開口部の対角軸上の内径の長さをＤとし、前記第１の開口部から前記第２の開口部までの長さをＬとするとき、Ｄ／Ｌが４．５以上であることが好ましい。
【００１７】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の陰極線管用ガラスファンネルと、前記陰極線管用ガラスファンネルの第２の開口部に接続されるガラスパネルと、前記陰極線管用ガラスファンネルのネック部に収納される電子銃と、前記陰極線管用ガラスファンネルのヨーク部に設けられる偏向ヨークとを有することを特徴とする陰極線管を提供するものである。
【００１８】
本発明の第３の態様は、一端に第１の開口部を有する角錐状または円錐状のヨーク部と、前記ヨーク部の前記第１の開口部とは反対側の端部に接続され、前記ヨーク部とは反対側の端に前記第１の開口部よりも大きく、略矩形状の第２の開口部を有するボディ部とを備える漏斗形状を呈する本体と、前記第１の開口部に接続され、電子銃の収納空間を備えるネック部とを有し、前記本体の前記ボディ部に陽極ボタンが封止される陰極線管用ガラスファンネルの製造方法であって、前記本体をガラスゴブから成型する工程と、前記本体に前記陽極ボタンを封止する工程と、前記本体を徐冷点以上の温度に再加熱し、前記徐冷点以上の温度を維持する工程と、前記本体を風冷により室温まで冷却する工程とを有し、前記本体を室温まで冷却する工程は、少なくとも前記本体の外表面が歪点以下の温度まで冷却される温度領域において、前記ボディ部の前記第２の開口部に、映像を表示する略矩形のフェース部を備えるガラスパネルを接続し、前記ガラスパネル、前記本体および前記ネック部により形成される空間の内部を真空にしたときに生じる応力が前記ボディ部の外表面で引張応力である部分のうち、この引張応力が最大となる位置またはその近傍において、前記ボディ部の前記外表面の降温速度が、前記ボディ部の内表面の降温速度よりも大きくなるように冷却することを特徴とする陰極線管用ガラスファンネルの製造方法を提供するものである。
【００１９】
本発明においては、前記本体を室温まで冷却する工程は、少なくとも前記ボディ部の外表面が歪点以下の温度まで冷却される温度領域において、冷却空気を前記本体の管軸に略平行に流れるように供給して、前記本体を冷却するものであり、
前記冷却空気は、降温速度が１２℃／分以上であり、かつ平均流速が１５〜２５ｍ／秒であることが好ましい。
【００２０】
また、本発明においては、前記本体は、前記第２の開口部の対角軸上の内径の長さをＤとし、前記第１の開口部から前記第２の開口部までの長さをＬとするとき、Ｄ／Ｌが４．５以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の陰極線管用ガラスファンネル、陰極線管および陰極線管用ガラスファンネルの製造方法によれば、ガラスパネル、本体およびネック部により形成される空間の内部を真空にしたときに生じる応力（以下、真空応力という）が、ボディ部の外表面で引張応力である部分のうち、この引張応力が最大となる位置またはその近傍において、外表面では直交する２方向の主応力の和が２ＭＰａ以上の圧縮応力であり、ボディ部の内表面では最大主応力が１０ＭＰａ以下の引張応力であり、ボディ部の外表面に、効果的に圧縮応力を残留させることができる。このため、強度上の信頼性を低下させることなく本体の肉厚を低減させることができ、従来よりも軽量化を図ることができる。
これにより、本体における第１の開口部から第２の開口部までの長さ（奥行き寸法）を短くするために、本体の偏向角を広角にし、その結果、本体（ボディ部）で真空応力のうち引張応力が増大しても、強度上の信頼性を低下させることなく肉厚を低減させることができる。このため、従来よりも軽量化を図ることができる。
【００２２】
また、本発明によれば、陰極線管用ガラスファンネルの製造過程、もしくは陰極線管の製造過程、または陰極線管用ガラスファンネルもしくは陰極線管の取り扱い中におけるボディ部の真空応力のうち、引張応力が最大となる位置からの割れ、または陽極ボタン封止位置からの割れを低減することができる。
特に、陰極線管を真空に排気する工程では、昇降温の温度操作を伴うため、物理強化による圧縮応力の付与と、薄肉化による発生熱応力の低減の効果が相乗効果として現れ、割れ防止に特に有効であり、昇降温速度を従来よりも高めることも可能になるため、真空排気工程の時間を短縮するという効果を奏する。
【００２３】
さらに、本発明によれば、本体の強度を必要とする領域において、本体の内表面で引張り、本体の外表面で圧縮となるように、本体の形状に基づく曲げモーメントによって平衡（バランス）させた残留応力により強化応力を付与するため、本体の肉厚方向に残留する応力のみを用いた物理強化に比べて、同じ表層の圧縮応力を実現する上で、肉厚中心に残留する引張応力を低く抑えることが可能になる。
一般に、ガラスの割れに際しては、肉厚中心に残留する引張応力が大きくなるほど、亀裂の進展が加速されガラスの破片も細片化することが知られている。
陰極線管に万一大きな衝撃が加わって割れたときに、安全に割れるか否かなど、陰極線管の動的な安全性に対しては、細片化が抑えられるほど、すなわち、肉厚中心に残留する引張応力が小さい程安全である。このため、本発明によれば、陰極線管の爆縮の防止に対しても有効であるという副次的な効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の陰極線管用ガラスファンネル、陰極線管および陰極線管用ガラスファンネルの製造方法を詳細に説明する。
【００２５】
ガラスの物理強化法は、先ず、ガラス内部の温度がガラスを構成する分子の再配置が可能な温度域にある段階で、ガラス表面の温度をガラスを構成する分子の再配置が不可能な温度域まで冷却して、内部と表面との分子配置が非平衡な状態を実現する。この後、室温まで冷却することにより表層が圧縮応力、内部が引張応力となるように応力を残留させる。言い換えれば、肉厚方向に肉厚中心領域から表層に向かって温度が下がるように温度分布を形成しながら、ガラスが流動しやすい徐冷点以上の温度領域からガラスが弾性体となる歪点以下の温度領域まで冷却する。これにより、肉厚中心領域のガラスの固化を表層に対して遅らせ、肉厚中心領域の固化時の収縮をすでに固化した表層から制限を加えるようにして、結果的に肉厚中心領域が引張応力、表層領域が圧縮応力となるように、肉厚方向に分布する応力をバランスさせ所望の応力を残留させる。
以下、このように冷却過程における肉厚方向の収縮の不均一によって平衡（バランス）する応力を、肉厚方向の残留応力という。
【００２６】
一方、物理強化の冷却の際に、平面方向にも三次元的な広がりをもつガラス体においては、平面方向に温度分布を形成しながら、徐冷点以上から歪点以下の温度領域まで冷却すると、平面方向に分布するガラス体の温度の高い領域の固化収縮が、温度の低い領域の固化収縮に対して遅れるため、この過程で平面方向にも力の釣合い関係が生じ、固化収縮が遅れる領域では、ガラス体表層においても引張残留応力（残留応力のうち、引張応力であるもの）が発生する。
また、平面方向の一部領域で、肉厚方向の表裏面で温度差を有しながら徐冷点以上から歪点以下の温度領域まで冷却すると、この領域では表裏面のうち、高温側の面の固化収縮が低温側の面の固化収縮に対して遅れるため、周囲の領域から曲げモーメントの拘束を受け、高温側には引張り、低温側には圧縮の応力が残留する。
以下、このように冷却過程における平面方向の収縮の不均一、および平面方向と肉厚方向の収縮の不均一の複合によって生ずる変形が拘束されることによって平衡（バランス）する応力を平面方向の残留応力という。
【００２７】
ファンネル部の物理強化においては、具体的な手段が２つある。
１つは、ファンネル部のプレス成型過程において、約１０００℃のガラス塊（ガラスゴブ）を下型内に供給し、プランジャーを用いて押圧成型する。
次いで、ファンネル部の内表面に強制的に冷却風を吹き付けて歪点以下の温度域まで冷却した後、徐冷の温度または時間を調整して完全に歪を解放せず、必要な大きさの応力を残留させる方法である。
【００２８】
もう１つは、上述の方法により歪点前後または歪点以下の温度域まで冷却したファンネル部を再度徐冷点以上の温度まで加熱して保持し、その後、歪点以下まで冷却する際の冷却速度を調整して、所望分の応力を残留させる方法である。
【００２９】
しかしながら、これらの方法においても、冷却過程では、ファンネル部の３次元的構造に起因して肉厚方向ばかりでなく面内方向にも大きな温度分布を生じる。すなわち、ファンネル部は漏斗型の三次元形状をしているために冷却空気を用いた冷却では、いたるところで温度が均一に低下するようにコントロールすることが困難な上に、その肉厚はヨーク部からボディ部の開口部に向かって漸増しており、その肉厚比は５倍以上になる場合があり、ヨーク部とボディ部の熱容量の差により、冷却時には面内方向に大きな温度分布が生じる。
特に、プレス成型型内にある段階でファンネル部を冷却する過程では、ガラスに欠点または変形が生じず、所望の寸法になるように冷却をコントロールするため、冷却風の流速分布および金型の温度分布が複雑である。また、冷却風が停止するアイドルタイムを必要とするために、リヒート現象が加わり、冷却時の温度分布が一層複雑になる。
【００３０】
上述のように残留応力は、特別な場合を除いて冷却時に温度が相対的に高く固化が遅れる領域が引張り、冷却速度が速く固化が早まる領域が圧縮となる傾向を持ち、ファンネル部の平面方向の温度分布および内外表面の温度差に応じて平面方向にも応力が残留する。冷却過程の温度分布が複雑な場合には、平面方向の残留応力の分布も複雑になり、応力分布の制御が困難になる場合が多い。
【００３１】
また、ファンネル部ではその形状が複雑であるために、上述のように、冷却が適正でない場合には、陰極線管の内部が真空にされたときに生じる引張応力が最大となるボディ近傍においても、平面方向の引張残留応力が発生することがあり、これを回避する必要がある。
【００３２】
ファンネル部で、表層が圧縮となるように肉厚方向の残留応力を高めるためには、冷却速度を大きくする必要があるが、冷却速度が大きいほど平面方向の温度分布もつきやすく、平面方向の残留応力が大きくなるため、陰極線管の内部が真空にされたときに生じる引張応力が高い領域の外表面においても、平面方向の引張残留応力の絶対値が肉厚方向の圧縮残留応力（残留応力のうち、圧縮応力であるもの）に比べて大きくなり、ファンネル部の強度を低下させる虞がある。
【００３３】
また、歪点以下の温度域まで冷却したファンネル部を再度徐冷点以上の温度まで加熱して保持し、その後、歪点以下まで冷却する場合におけるファンネル部の平面方向の引張残留応力について図１を参照して説明する。
ここで、図１に示すファンネル部１は、外側に偏向ヨークが装着されるヨーク部２と、電子銃（図示せず）を格納する円筒状のネック部３と、ヨーク部２に一体的に設けられたボディ部４とからなり、全体的に漏斗状体で、ボディ部４は略矩形状の開口部４ａを備えている。また、ボディ部４には金属製の陽極ボタン５が封止されている。
なお、管軸Ａは、ネック部３の長手方向と直交する方向の断面の中心と、ファンネル部１の開口部４ａの中心とを結ぶものである。
【００３４】
図１に示すように、ボディ部４の開口部４ａの開口端近傍の領域は、ヨーク部２に比較して厚肉であるために、相対的に温度の降下速度が遅く、ヨーク部２の固化に比べてボディ部４の固化が遅れる。この遅れが著しいと、ヨーク部２が弾性体になってからボディ部４が矢印Ｂの方向に収縮しながら固化するため、開口部４ａが狭まる変形がドライビングフォースとなって、矢印Ｍの方向にモーメントが加わり、ボディ部４の陽極ボタン５の封止位置の外表面に曲げによる引張応力が残留する。
【００３５】
また、歪点以下の温度域まで冷却したファンネル部を再度徐冷点以上の温度まで加熱して保持し、その後、歪点以下まで冷却し、そのファンネル部を陰極線管として組み立て、この陰極線管の内部が真空にされたときに生じる引張真空応力が最大値となる近傍に発生する残留応力について図２を参照して説明する。なお、図２に示すファンネル部は、図１に示すファンネル部と同じ構成である。
【００３６】
図２においても、ボディ部４の開口部４ａの開口端近傍の領域６はヨーク部２に比較して厚肉であるために、相対的に温度の降下速度が遅く、ヨーク部２の固化に比べてボディ部４の固化が遅れるものの、開口部４ａ端面においては、放熱のための表面積が大きい。このため、ボディ部４の中では、開口部４ａの開口端近傍の領域６の固化は、ネック部３側の領域７よりも早い。このため、最後に固化する領域７は隣接するヨーク部２、領域６によって矢印Ｃの方向の収縮変形に制限が加えられ、矢印Ｅの周方向に引張応力が残留する。引張残留応力が肉厚方向の圧縮残留応力に比べて大きいと、実質的にはファンネル部１の強度が低下する。
【００３７】
このように、ファンネル部においては、陰極線管（バルブ）の安全性にかかわり強度を最も必要とする部分においても、引張応力が残留する場合がある。
【００３８】
なお、ガラスは表面上で微細な欠陥が存在する領域に、ある一定以上の引張応力が負荷され続けると、疲労による遅れ破壊が発生する。陰極線管は、真空が負荷されても遅れ破壊を生じないように安全に設計されるが、ガラスの疲労は水分子が欠陥部に作用することで進行することが知られている。
陰極線管は、内部が真空に排気されると、外気に接触しない内表面上にも引張応力が分布するが、排気後の内表面は、以降傷のつく虞がない上に、内表面には水分子が存在しない。このため、真空排気後、陰極線管の安全性を検討する上では内表面に発生する応力は、外表面に発生する応力に比べ重要ではない。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る陰極線管用ガラスファンネルを示すものであり、１／４に分割されたものを示す模式的斜視図である。
【００３９】
図３に示すように、陰極線管用ガラスファンネル（以下、ファンネル部という）１０は、漏斗形状を呈する本体１２と、この本体１２に接続されたネック部１８とを有する。
また、本体１２は、外側に偏向ヨーク（図示せず）が装着され、一端に第１の開口部１２ａを有する角錐状または円錐状のヨーク部１４と、このヨーク部１４に一体的に設けられ、ヨーク部１４の第１の開口部１２ａとは反対側の端部に接続され、ヨーク部１４とは反対側の端に第１の開口部１２ａよりも大きく、略矩形状の第２の開口部１２ｂを有するボディ部１６とを有するものである。本体１２において、第１の開口部１２ａがヨーク部１４の開口部であり、第２の開口部１２ｂがボディ部１６の開口部となるように構成されている。
【００４０】
また、ボディ部１６の短軸Ｓ上には、金属製の陽極ボタン２０が封止されている。ボディ部１６に封止された陽極ボタン２０は、ボディ部１６とヨーク部１４をガラスゴブから本体１２として一体成形した後、ボディ部１６の陽極ボタン２０の封止部分とその周囲を局所的に軟化点以上の高温まで再加熱して孔開け加工を行い、陽極ボタン２０をこの孔に嵌合してこの部分を加熱することにより封止されるものである。
なお、陽極ボタン２０は、１つだけ設けられており、管軸Ａに対して線対称の位置に設けられていない。
【００４１】
また、ネック部１８は、電子銃（図示せず）を収納する収納部１８ａ（収納空間）を備えるものであり、略円筒状を呈するものである。このネック部１８は、ヨーク部１４の第１の開口部１２ａに接続されている。
また、第２の開口部１２ｂに、後述するパネル部７２（図９参照）を接合することにより、後述する陰極線管７０（図９参照）の真空外囲器が構成される。
【００４２】
また、図３のファンネル部１０における断面部分１７に示す二点鎖線は、ファンネル部１０の本体１２（ボディ部１６）の外表面１６ａに物理強化で形成される肉厚方向の残留応力の圧縮応力層とボディ部１６の内部に形成された引張応力層との境界ｓを示すものである。
肉厚方向の残留応力は、前述の物理強化方法をとる限り、部分徐冷が適用される場合のヨーク部１４におけるネック部１８の溶着部およびネック部１８を除き、ファンネル部１０の全ての領域において、表層で圧縮残留応力であり、肉厚中心で引張残留応力である。肉厚方向の残留応力は、表層は常に圧縮残留応力であり、引張真空応力を相殺する方向に働くので、ファンネル部１０の見かけの強度を高める上で有効に働く。
【００４３】
一方、ボディ部１６の外表面１６ａおよび内表面１６ｂに記した矢印は、本発明のファンネル部１０において、本体の表面に沿って形成される平面方向の残留応力の方向を表わしており、実線の矢印は外表面１６ａ、破線の矢印は内表面１６ｂ、外向きの矢印は引張残留応力、内向きの矢印は圧縮残留応力を表わしている。
なお、本体１２（ボディ部１６）の外表面１６ａ（表層）の接平面（図示せず）において、この接平面とボディ部１６の外表面１６ａとの接点を通り、管軸Ａに対して垂直な仮想平面（図示せず）と接平面との交線をＰとし、この交線Ｐに対して垂直な方向を軸方向ｕ、この交線Ｐに対して平行な方向を周方向ｗという。また、本発明のボディ部の表面に沿って生じる残留応力とは、平面方向の残留応力である。
これらの平面方向（軸方向ｕ、周方向ｗ）の残留応力は、肉厚方向の残留応力に重畳して作用し、ファンネル部１０において、肉厚方向の残留応力と平面方向の残留応力とが共に、圧縮残留応力となる表層領域については、より一層見かけの強度が高まる。
【００４４】
通常、ファンネル部１０のボディ部１６における最大の引張真空応力の発生位置は、ボディ部１６の第２の開口部１２ｂの開口端から軸方向ｕに沿って屈曲部の曲率が極大となるまでの範囲の近傍にある。
しかし、ファンネル部１０のボディ部１６における最大引張真空応力の位置は、パネル部（図示せず）とは異なり、短軸上または長軸上にあるとは限らず、またその主応力の方向も軸方向ｕ、または周方向ｗとは限らない。
【００４５】
本実施形態において、ファンネル部１０を陰極線管に組み立てた後、陰極線管の内部が真空にされたときに生じる最大の引張真空応力（以下、最大引張真空応力ともいう）は、図４に示すように、ファンネル部１０のボディ部１６においては、領域Ｆの外表面上の位置γにあり、最大引張真空応力が作用する主応力の向きは、およそ矢印で示す方向αおよびその直交方向であり、軸方向ｕおよび周方向ｗから、はずれている。
なお、図４は、ファンネル部１０を陰極線管に組み立てた後、陰極線管の内部を真空にしたときの応力分布について、有限要素法を用いてシミュレーションした結果を示す模式図であり、陰極線管用ガラスファンネルの１／４に分割された部分における引張真空応力分布を示す。
【００４６】
このようなファンネル部１０の肉厚を厚くすることなく強度が維持され、安全性が維持される物理強化ファンネルを安定的に提供するためには、本体１２のボディ部１６の外表面１６ａの最大引張真空応力が生じる領域において、引張真空応力を相殺させる方向に作用させる。すなわち、肉厚方向の残留応力と後述する平面方向の応力との和が圧縮またはゼロになるようにする。
【００４７】
本発明においては、引張応力が最大となる位置またはその近傍において、ボディ部１６の表面に沿って生じる残留応力分布に関し、外表面１６ａでは直交する２方向の主応力の和が２ＭＰａ以上の圧縮応力とする。好ましくは、本発明においては、肉厚方向と平面方向の残留応力の和が、平面方向の残留応力の全ての方向で、ゼロまたは圧縮応力とする。
さらに、本発明においては、ボディ部１６の表面に沿った残留応力は、外表面１６ａでは直交する２方向の主応力がゼロまたは圧縮応力であることが好ましい。
【００４８】
本発明においては、ファンネル部１０に物理強化法を用いると、ボディ部１６の外表面１６ａの少なくとも一領域に平面方向に圧縮となる残留応力が形成されると、それと釣合うための引張残留応力もボディ部１６の他の領域に形成される。平面方向の引張残留応力は、その発生領域において亀裂が入り進展し易い。このため、ファンネル１０のボディ部１６の外表面１６ａ、とりわけ、ファンネル１０を陰極線管に組み立てた後、真空応力が引張応力となる位置には、引張りの平面方向の残留応力が存在しないようにすることが重要である。
この平面方向の引張残留応力の発生位置は、冷却時の平面方向の温度分布、冷却速度によって様々であり、ファンネル部の形状に応じて、陰極線管の安全性を損ねないよう、真空応力が引張りとなる外表面から回避するようにコントロールする。
【００４９】
本発明においては、最大引張真空応力が作用するボディ部の外表面の位置の平面方向の圧縮残留応力を、主としてボディ部の位置に相対する内表面に形成する平面方向の引張残留応力で平衡（バランス）させるようにしている。図３においては、その態様を平面方向に残留する応力の向きとして矢印で示している。
【００５０】
ここで、平面方向の残留応力について説明する。図５は、図３に示す陰極線管用ガラスファンネルにおいて最大引張真空応力の位置を含むボディ部を管軸に対して垂直な方向で切断した切断部における応力状態を示す模式図である。
図５において、矢印Ｇは、本体１２の外表面１６ａに形成される圧縮残留応力を表わし、矢印Ｈは、本体１２の内表面１６ｂに形成される引張残留応力を表わし、矢印Ｉは、残留モーメントを表わしている。
【００５１】
ファンネル部１０の製造時において、ボディ部１６の外表面１６ａからの冷却能をボディ部１６の内表面１６ｂからの冷却能より高くとると、ガラスが固化する過程で、ボディ部１６の内表面１６ｂの収縮がボディ部１６の外表面１６ａの収縮よりも遅い。このため、変形に対する拘束がなく応力も発生しない自由変形の場合には、すなわち、拘束を受けないように周囲とのつながりを仮想的に切り離した場合は、図５に示すように、二点鎖線で示す形状に変形する。しかし、本体１２は、三次元的な構造体として繋がっており、二点鎖線で示す形状となるべき変位が抑制される。この変位の抑制は、曲げモーメントによる拘束を受けるためであり、このため、平面方向の残留応力において本体１２の外表面１６ａで圧縮残留応力が生じ、本体１２の内表面１６ｂで引張残留応力となる。
すなわち、平面方向の残留応力において本体１２の外表面１６ａで圧縮残留応力、本体１２の内表面１６ｂで引張残留応力とするためには、曲げモーメントによる拘束が必要である。この曲げモーメントは、残留モーメントである。このように、本体１２の残留応力は、三次元的な構造体としての繋がりによって拘束されうる残留モーメントと釣合っている。
【００５２】
また、図５において、ボディ部１６の一部の領域１９を、仮に、一点鎖線βにより切断して三次元的な構造体としてのつながりを断つと、この残留モーメントは解放される。これにより、外表面１６ａおよび内表面１６ｂに形成されていた、それぞれ圧縮残留応力および引張残留応力もゼロとなり、領域１９は、二点鎖線で示すようにスプリングバックして変形する。
このように、本来、領域１９は、一点鎖線βでのつながりがなければ、ガラスが固化する過程で本体１２の内表面１６ｂの収縮が遅れ、二点鎖線で示す形状となるべき変位が曲げの拘束を受け、これにより、本体１２の外表面１６ａで圧縮応力が残留すると解釈される。軸方向についても同様なメカニズムで平面方向の応力を残留させる。
【００５３】
本発明では、このような態様で残留する平面方向の残留応力を、ファンネル部１０（陰極線管）の強度面での信頼性を高めるような分布形態で付与することに主眼を置いている。すなわち、真空の引張応力が大きく強度を必要とする部分の平面方向の残留応力が圧縮応力となり、真空により圧縮が加わるような比較的強度を必要としない部分の平面方向の残留応力が引張応力となるようにしている。
ボディ部１６の最大引張真空応力が発生する外表面の平面方向の残留応力は、主応力の和において２ＭＰａ以上の圧縮となるようにする。
【００５４】
前述のように、物理強化法では肉厚方向の残留応力は表層では、常に圧縮残留応力であるため、肉厚方向に応力が残留していれば、平面方向の残留応力はゼロであっても薄肉軽量化の目的に対して一定の効果が得られる。ファンネル１０のボディ部１６においては、本体１２の表面に沿って生じる残留応力分布に関して、外表面１６ａにおいて直交する２方向の主応力の和を２ＭＰａ以上の圧縮応力とすることにより、直交する２方向のいずれの方向の主応力においても肉厚方向の残留応力と加え合わせて圧縮応力とすることができる。
また、本体１２の外表面１６ａの平面方向の残留応力において直交する２方向の主応力は、ゼロまたは圧縮応力であることが好ましい。これにより、より一層薄肉軽量化の目的に対して一定の効果が得られる。
【００５５】
一方、ボディ部の最大引張真空応力が発生する本体１２の外表面１６ａに相対する本体１２の内表面１６ｂに形成される平面方向の引張残留応力は、最大主応力において１０ＭＰａ以下の引張応力となるようにする。
本体１２の内表面１６ｂにおいて、最大主応力が引張応力で１０ＭＰａを超えると、ファンネル部１０を陰極線管に組み立てた時、とりわけ半田ガラスを用いて熱処理により接着する工程、または高温で真空を排気する工程において発生する熱応力によって、ファンネル部１０が破損しやすくなる。このため、それらの熱処理時の昇温速度または降温速度を遅くする必要が生じ、実用上好ましくない。また、ファンネル部１０を陰極線管に組み立てた後に、衝撃が加わると、本体１２の内表面１６ｂを起点に破損爆縮する虞がある。
【００５６】
ここで、ボディ部の最大引張真空応力が発生する外表面に相対する内表面に発生する引張残留応力は、応力釣合いの関係から、プラスマイナスの符号が反対であるが、その絶対値は、外表面に形成される平面方向の圧縮残留応力と著しく異ならない。この条件によりボディ部外表面の平面方向の圧縮残留応力も、高々１０ＭＰａ程度に制限される。
なお、本体１２の外表面１６ａの平面方向の圧縮残留応力の望ましい範囲は、主応力の和で規定したが、本体１２の内表面１６ｂの平面方向の引張残留応力の上限値を規定するのは、ファンネル部１０の破損に対して内表面１６ｂの引張応力の最大値が律速となるからである。
【００５７】
本実施形態のファンネル部１０においては、上述のように、引張応力が最大となる位置またはその近傍において、本体１２の表面に沿って生じる残留応力分布に関して、外表面１６ａでは直交する２方向の主応力の和が２ＭＰａ以上の圧縮応力であり、本体１２の内表面１６ｂでは最大主応力が１０ＭＰａ以下の引張応力とすることにより、ファンネル部１０の本体１２の最大引張応力が負荷される領域において効果的に圧縮応力を残留させることができる。このため、強度上の信頼性を低下させることなく肉厚を低減させることができ、従来よりも軽量化を図ることができる。
【００５８】
特に、ファンネル部１０を、奥行き寸法（管軸Ａ方向の長さ）を短くするためにヨーク部１４の偏向角を広角にして、ファンネル部１０を扁平にした場合であっても、ファンネル部１０の強度を維持し、強度上の信頼性を低下させることなく肉厚を低減させることができる。このため、本体１２の第２の開口部１２ｂの対角軸上の内径の長さをＤとし、本体１２における第１の開口部１２ａから第２の開口部１２ｂまでの長さをＬ（図３参照）とするとき、Ｄ／Ｌが４．５以上と、管軸Ａ方向の長さが短く、ファンネル部１０が扁平しているものであっても、十分な強度を得ることができる。これにより、従来よりも軽量化を図った管軸Ａ方向の長さが短いものとすることができ、ひいては、従来よりも軽量化を図った管軸Ａ方向の長さが短い陰極線管を得ることができる。
【００５９】
ボディ部１６に封止された陽極ボタン２０は、ボディ部１６とヨーク部１４をガラスゴブから本体１２として一体成形した後、ボディ部１６の陽極ボタン２０の封止部分とその周囲を局所的に軟化点以上の高温まで再加熱して孔開け加工を行い、陽極ボタン２０をこの孔に嵌合してこの部分を加熱することにより封止されるものである。
加熱封止後、この部分が冷却されると、陽極ボタン２０の膨張曲線がファンネル部１０を構成するガラスと一致していないことから、陽極ボタン２０を封止した部分のボディ部１６、すなわち、陽極ボタン２０周囲のボディ部１６の外表面１６ａには引張方向に応力が生じる。
ファンネル部１０の製造において、製造中の熱的な破損が生じるのを防ぐため、陽極ボタン２０の封止後のファンネル部１０は、一旦徐冷点以上の温度領域の雰囲気中に十分な時間保持され、この引張方向に作用する応力が緩和される。
【００６０】
ファンネル部１０の少なくともボディ部１６の外表面１６ａには、物理強化により肉厚方向で圧縮応力を残留させる。この圧縮残留応力は、陽極ボタン２０封止後、本体１２を徐冷点以上の温度領域の雰囲気中で、陽極ボタン２０の封止に伴い発生した応力を実質的にゼロとなるまで緩和すると同時に、ファンネル部１０の最も厚肉な領域の肉厚中心部の温度が雰囲気の温度に一致するまで保持し、その後、一定の冷却速度で冷却して残留させる。
【００６１】
ボディ部１６の外表面１６ａに残留する肉厚方向の圧縮残留応力は、ファンネル部１０のプレス成型過程において、直接冷却空気を吹き付けるか、または金型を介して、表層部を歪点以下の温度領域まで冷却した後、徐冷の温度または時間を調整して、応力を完全に緩和させずにその一部を残留させることにより形成される。
しかしながら、後者の方法をとると、陽極ボタン２０の封止がどのタイミングでなされたとしても徐冷点以上の温度領域の雰囲気中に十分な時間保持されることがないので、陽極ボタン２０の周囲に発生した引張応力も十分に緩和せず、その一部が残留する。また、上述のように、プレス成型時の冷却過程は複雑なために、平面方向の残留応力を適正にコントロールする条件を把握することが困難であるか、把握されたとしても、ファンネル部１０の形状または成型条件によっては、寸法精度、または欠点もしくは割れを発生させずに冷却する条件と相反する場合があり不都合を生じる。
【００６２】
このため、本発明では、陽極ボタン２０周囲の引張応力の不完全な緩和を回避することと、ファンネル部１０の冷却時の温度分布が著しく複雑になり平面方向の残留応力の制御が複雑になることを回避する。しかも、ファンネル部１０の形状、または成型過程の条件が多少変化しても統一的な残留応力の分布傾向が得られるように、陽極ボタン２０の封止までに発生した全ての応力を一旦実質的にゼロになるまで緩和を進める。この後、冷却の条件をコントロールして物理強化し、ボディ部の外表面に圧縮応力を残留させる。この方法によれば、ファンネル部１０の強度を必要とする領域の平面方向の残留応力を圧縮とするように冷却の条件を設定することが可能になる。
【００６３】
本発明の物理強化法によりファンネル部１０を物理強化すると、ヨーク部１４もボディ部１６と同時に物理強化され、肉厚方向および平面方向の残留応力が発生する。ヨーク部１４では、物理強化されても薄肉のために表層の肉厚方向の圧縮残留応力はボディ部１６に比べて小さい。また、ヨーク部１４には、図１に示すように、外表面側に曲げ（矢印Ｍの方向のモーメント）による引張応力が発生する。このため、通常、ヨーク部１４の強度向上に対しては、必ずしも物理強化が効果的であるとは限らない。
しかしながら、ヨーク部１４は、ボディ部１６に比べ肉厚が薄いことにより早期に固化する。このため、ヨーク部１４においては、ボディ部１６の固化収縮の過程で平面方向に平均的に圧縮となるモードも重畳され、特に、偏向角が大きなヨーク部１４が広角であるファンネルでは、平面方向の平均的な圧縮が曲げよる引張残留応力よりも支配的となる場合が多く、傾向として、物理強化により、ヨーク部１４の強度は向上する場合が多い。
また、偏向角が大きなヨーク部１４が広角であるファンネルにおいて、例え、曲げによる引張残留応力が支配的になったとしても、ヨーク部１４の引張真空応力の分布からして、ヨーク部１４にはボディ部１６ほど大きい強化が要求されない。このようなことから、ボディ部１６の強度を高める課題に対して有効となるように、平面方向および肉厚方向の残留応力を分布させることが重要である。
【００６４】
ネック部１８は、本体１２のプレス成型後であれば、前述の物理強化処理の前後にかかわらず、ヨーク部１４に、いずれのタイミングで溶着してもよい。ネック部１８とヨーク部１４との接合部に溶着により発生した不要な残留応力は、ネック部１８が物理強化処理後に溶着される場合には、物理強化処理後、部分徐冷により取り除かれる。したがって、ヨーク部１４のネック部１８の接合部の近傍からネック部１８にかけては、意図的には残留応力は形成されていない。
【００６５】
陽極ボタン２０の封止位置については、真空応力はボディ部１６の外表面１６ａに発生する最大引張真空応力の値に比べて小さいので、通常に徐冷されるファンネル部１０で許容される程度に引張残留応力が小さければ、陰極線管の薄肉軽量化の課題の達成に対して大きな制約にはならないものの、外面表層において全ての方向で圧縮にすることができれば、ファンネル部１０の製造時および陰極線管の組み立て時の割れを防止する上で一層好ましい。
【００６６】
次に、本発明の残留応力の測定方法について説明する。
一般にガラスの残留応力の測定には、光弾性法が用いられる。この光弾性法では、測定ポイントにおいて光の進行方向に対して垂直な面における互いに直角となる２方向の応力差が測定される。
本体の肉厚方向の応力については、表層面に垂直な方向の応力はゼロであるから、表層に沿う方向の応力は絶対値として評価される。しかしながら、平面方向応力についてはそれぞれの方向の応力の絶対値を知ることが困難な上に、肉厚方向にその応力差は平均化されて捉えられるため、曲げによる応力は評価することができない。
このため、本発明においては、本体の平面方向の残留応力（圧縮残留応力、引張残留応力）については、全解放的残留応力測定法により測定している。この全解放的残留応力測定法は、例えば、「強度設計データブック修正版第１１版（１９８７年裳華房）．ｐ７８」に説明されている。
【００６７】
全解放的残留応力測定法とは、残留応力を測定すべきガラス表面にロゼット式抵抗線歪ゲージを貼付し、その後、その周囲を割断切り落として応力を解放して、その前後の歪計の読みの差からもとの残留応力を求める方法である。
【００６８】
本発明に用いられる全解放的残留応力測定法には、例えば、図６に示すように、歪センサ３０と、歪記録装置３２とが用いられる。
歪センサ３０は、直径が１０ｍｍのベース４０に、長さが３ｍｍ、幅が１．３ｍｍのグリッドを有する３つのロゼット式抵抗線歪ゲージ４２ａ〜４２ｃを、それぞれ０°、４５°、９０°の方向に配置し、一部が重なるように積層されている。各３つのロゼット式抵抗線歪ゲージ４２ａ〜４２ｃが重なる測定領域４４が形成されている。
３つのロゼット式抵抗線歪ゲージ４２ａ〜４２ｃは、それぞれリード線４６により歪記録装置３２に接続されている。
歪センサ３０は、測定領域４４を測定する領域に設置されるものである。この歪センサ３０は、例えば、測定領域４４の中心を最大の引張真空応力が生じる位置γ（図４参照）に一致させて設けられる。
【００６９】
歪記録装置３２に記録された、ロゼット式抵抗線歪ゲージ４２ａ〜４２ｃからの出力信号の値を用いて、主歪の方向を求める。そして、その主歪を用いて直交する２方向の主応力を算出し、平面方向の残留応力の主応力の方向、および主応力の大きさを求めるものである。
【００７０】
本発明においては、最大引張真空応力が生じるボディ部の内表面および外表面の位置に、ロゼット式抵抗線歪ゲージを貼付した後に、周囲を略５０ｍｍ四方の四角形状になるように割断して、平面方向の残留応力の主応力の方向および主応力の大きさを求めている。
本発明の平面方向の残留応力測定は、歪センサ３０の各ロゼット式抵抗線歪ゲージ４２ａ〜４２ｃのグリッドの電気抵抗の変化が測定物の伸縮に対応する関係を利用している。このため、測定された応力値は、測定領域４４が貼付された領域の平均値を表している。
また、歪センサ３０は、最大の引張真空応力が生じる位置γに測定領域４４の中心を一致させて設けられる。
しかしながら、歪センサ３０の測定領域４４は、点ではなく所定の面積を有するため、実際には、最大の引張真空応力が生じる位置γまたはその近傍を測定することとなる。このため、引張（真空）応力が最大となる位置の近傍とは、このような状況を加味し、一般的な歪ゲージのベースの大きさ程度の領域、すなわち、シミュレーションにより計算された最大引張真空応力が発生する位置を中心とする直径１０ｍｍ程度の範囲内の略円形領域を指す。
なお、最大の引張真空応力が生じる位置は、上述のように、有限要素法などを用いたシミュレーションにより特定する（図４参照）。
【００７１】
また、本発明においては、陽極ボタン２０が封止される位置の平面方向の残留応力の主応力の方向、および主応力の大きさは、ファンネル部１０の陽極ボタン２０が封止される位置の、陽極ボタン２０と管軸Ａを含む断面上での管軸Ａを基準とした線対称な位置にロゼット式抵抗線歪ゲージを貼付した後に、周囲を略５０ｍｍ四方の四角形状になるように割断することにより求めている。
この場合、歪センサ３０は、陽極ボタン２０の中心に測定領域４４の中心を一致させて設けられる。しかしながら、歪センサ３０の測定領域４４は、点ではなく所定の面積を有するため、実際には、上述の陽極ボタン２０の中心の管軸Ａに対して線対称な位置またはその近傍を測定することとなる。
【００７２】
また、肉厚方向の残留応力は、バビネコンペンセータ方式の応力計により測定する。
肉厚方向の残留応力の測定に用いる試料は、外表面における最大の引張真空応力位置から開口端までの距離が最小となる測地線を引いたとき、測地線に沿う法線群にほぼ平行な断面で、開口端部から直線距離で長さが約１００ｍｍ、厚さが約１５ｍｍとなるように切り出し、切断面を５００番の砥粒で研磨されたものである。この試料について、ベンジルアルコールに浸漬しながら、バビネコンペンセータ方式の応力計により肉厚方向の残留応力が測定される。
なお、試料の切出し方向は、周方向に切り出しても応力の大きさが殆ど同値に測定されるため、特に限定されるものではない。
【００７３】
また、平面方向と肉厚方向の残留応力の測定を同時に同じファンネル部で行うことができない場合には、それぞれ同じ条件で製造したファンネル部を５個ずつ準備して測定し、それぞれの平均値で評価する。
【００７４】
次に、本実施形態のファンネル部１０の製造方法について説明する。
本実施形態のファンネル部１０においては、先ず、約１０００℃のガラス塊（ガラスゴブ）を下型内に供給し、プランジャーを用いてボディ部１６とヨーク部１４とを一体成形し、本体１２を押圧成型する。
【００７５】
次に、本体１２のボディ部１６の陽極ボタン２０の封止部分とその周囲を局所的に軟化点以上の高温まで再加熱して孔開け加工を行い、陽極ボタン２０をこの孔に嵌合してこの部分を加熱することにより封止し、本体１２に陽極ボタン２０を設ける。
次に、本体１２を徐冷点以上の温度に再加熱し、徐冷点以上の温度で、この温度が一様になるように保持する。
【００７６】
次に、ボディ部１６を風冷により室温まで冷却する。ボディ部１６を風冷により室温まで冷却する場合、少なくともボディ部１６の外表面１６ａが歪点以下の温度まで冷却される温度領域において、ボディ部１６の第２の開口部１２ｂに、映像を表示する略矩形のフェース部を備えるガラスパネル（図示せず）を接続し、ガラスパネル（パネル部）、本体１２およびネック部１８により形成される空間の内部を真空にしたときに生じる応力がボディ部１６の外表面１６ａで引張応力である部分のうち、この引張応力が最大となる位置またはその近傍において、ボディ部１６の外表面１６ａの降温速度が、ボディ部１６の内表面１６ｂの降温速度よりも大きくなるように冷却する。
【００７７】
これにより、本実施形態においては、本体１２（ボディ部１６）の外表面１６ａでは平面方向の残留応力を、直交する２方向の主応力の和が２ＭＰａ以上の圧縮応力とし、それに相対する本体１２（ボディ部１６）の内表面１６ｂでは平面方向の残留応力を、最大主応力が１０ＭＰａ以下の引張応力とすることができる。さらに、陽極ボタン２０が封止される位置における外表面１６ａの平面方向の残留応力を全ての方向でゼロまたは圧縮応力とすることができる。
なお、最大引張真空応力の位置またはその近傍は、有限要素法によるシミュレーション（図４参照）または実験などにより予め求められているものである。
【００７８】
また、ファンネル部１０の製造工程において、本体１２を室温まで冷却する工程は、図７に示すように、少なくとも本体１２の外表面１６ａが歪点以下の温度まで冷却される温度領域において、冷却空気ｆをほぼ管軸Ａに略平行に流れるように供給して本体１２を冷却する。この場合、冷却空気ｆは、降温速度を１２℃／分以上とし、かつ平均流速を１５〜２５ｍ／秒とすることが好ましい。
なお、ファンネル部１０の製造工程において、本体１２を室温まで冷却する際、冷却空気ｆは、ファンネル部１０の第１の開口部１２ａ側から供給しても第２の開口部１２ｂ側から供給してもよい。
【００７９】
また、冷却空気ｆをファンネル部１０の第２の開口部１２ｂ端側からほぼ管軸Ａに平行になるように供給する場合、ヨーク部１４からネック部１８の範囲で冷却空気ｆの流路が狭まり流体抵抗が大きくなるので、ファンネル部１０の第２の開口部１２ｂ端近傍の冷却空気ｆの平均流速は、外表面側が内表面側に比較して大きくなる。
このときの冷却速度は、図７に示す冷却空気ｆの矢印の長い順に速い。ただし、図７においては、ファンネル部１０の下方から供給される冷却空気ｆの矢印は、単に冷却空気ｆが流れる方向を示すものであり、その長さは、冷却速度とは関係がない。
ここで、ヨーク部１４からネック部１８領域の内表面を領域Ｋ１とし、ファンネル部１０の第２の開口部１２ｂ近傍のボディ部１６の外表面１６ａを領域Ｋ２とし、ファンネル部１０の第２の開口部１２ｂ近傍のボディ部１６の内表面１６ｂを領域Ｋ３とし、ヨーク部１４からネック部１８領域の外表面を領域Ｋ４とするとき、冷却速度は、領域Ｋ１＞領域Ｋ２＞領域Ｋ３＞領域Ｋ４の順に速い。
【００８０】
本体１２を室温まで冷却する工程において、ファンネル部１０の第２の開口部１２ｂ近傍のボディ部１６に着目すると、ボディ部１６の内表面１６ｂ側の固化収縮がボディ部１６の外表面１６ａに対して遅れるため、平面方向の残留応力はボディ部１６の外表面１６ａで圧縮応力であり、ボディ部１６の内表面１６ｂで引張応力である。
【００８１】
本実施形態において、冷却空気ｆを、ファンネル部１０の第２の開口部１２ｂ端からの平均流速を１５〜２５ｍ／秒で供給し、所定の応力分布が得られるように図７に示す４つの領域Ｋ１〜Ｋ４の冷却空気ｆの速度の相対的な関係が適切になるように調整されて、最大引張真空応力の位置におけるボディ部１６の外表面１６ａで、平面方向の残留応力について、すべての方向（直交する２方向を含む）に対して圧縮応力とし、直交する２方向の主応力の和の絶対値を２ＭＰａ以上とすることができる。さらには、陽極ボタン２０の封止位置の外表面においてもすべての方向（直交する２方向を含む）に対して圧縮応力とすることができる。
【００８２】
冷却空気ｆの降温速度が１２℃／分未満、または冷却空気ｆの平均流速が１５ｍ／秒未満であると、強化に必要な十分な応力が残留しない。
一方、冷却空気ｆの平均流速が２５ｍ／秒を超えると、ボディ部１６からヨーク部１４にかけて広い範囲でファンネル部１０の内表面１６ｂの流速がファンネル部１０の外表面１６ａに比して大きくなり、ファンネル部１０の外表面１６ａの固化収縮がファンネル部１０の内表面１６ｂに対して遅れるため、陽極ボタン２０の封止部の外表面で引張りの平面方向応力が残留して好ましくない。
【００８３】
また、冷却空気ｆをヨーク部１４の第１の開口部１２ａ側から供給して冷却する場合、ファンネル部１０の内表面１６ｂ側の冷却空気ｆの流速が、外表面１６ａ側に比して遅くなるため、全体的に内表面１６ｂの冷却が外表面１６ａに対して遅れ、目標とする残留応力分布を達成することができる。
なお、冷却空気ｆを、ボディ部１６の側面側、すなわち、管軸Ａに対して垂直な方向から供給するとファンネル部１０の残留応力の分布が非対称になり好ましくない。
【００８４】
前述のように、物理強化法により強化されたファンネル部１０の肉厚方向の残留応力は表層において圧縮応力である。上述の条件（冷却空気ｆの降温速度が１２℃／分以上であり、かつ平均流速が１５〜２５ｍ／秒）で冷却することにより平面方向の残留応力を形成すると、それに伴い肉厚方向の残留応力も形成され、実質的にファンネル部１０の薄肉軽量に寄与するトータルの強化圧縮応力、すなわち、引張真空応力が最大となるボディ部１６の外表面１６ａ（表層）における肉厚方向の圧縮残留応力と平面方向の圧縮残留応力の和を３ＭＰａ〜１５ＭＰａ程度の圧縮応力にすることができる。
【００８５】
なお、ボディ部１６の外表面１６ａの引張真空応力が最大となる位置は、ファンネル部１０と組み合わされる陰極線管のアスペクト比、ビーム偏向角度およびファンネル部１０の特に、ボディ部１６の肉厚分布などにより変わる。しかし、通常は開口部１２ａ端から一定高さの部分であり、またその付近とはこの引張真空応力が最大となる位置を含む所定の周辺範囲を意味するものであり、それほど厳格さは要求されない。
【００８６】
また、ファンネル部１０は、図８に示すような徐冷炉５０を用いて冷却される。
この徐冷炉５０は、筐体５２と、この筐体５２に設けられた冷却空気供給部５４と、筐体５２内に設けられたテーブル５６と、このテーブル５６に設けられたフード５７と、筐体５２内に設けられたファン５８と、筐体５２に設けられた冷却空気排出部６０とを有するものである。
【００８７】
冷却空気供給部５４は、筐体５２内に、所定の温度および所定の降温速度の冷却空気ｆを筐体５２内に供給するものである。この冷却空気供給部５４は、筐体５２内に供給する空気量を調整する調整機構を有するものである。
テーブル５６は、ファンネル部１０が載置されるものであり、冷却空気ｆが通過するグレーティング構造を有する。
フード５７は、テーブル５６を覆うように設けられており、上方に開口部５７ａが形成されている。
また、ファン５８は、冷却空気供給部５４から供給された冷却空気ｆを筐体５２内で循環させるものである。このファン５８は、フード５７の開口部５７ａに設けられている。
ファン５８は、回転数の調整機構または調整機能を有するものであり、これらにより、ファン５８の回転数が調整される。
冷却空気排出部６０は、筐体５２内から冷却空気ｆを排出させるものである。この冷却空気排出部６０は、筐体５２内からの冷却空気ｆの排出量を調整する調整機構を有するものである。
【００８８】
本発明においては、ネック部１８が接合される前の状態のファンネル部１０が、テーブル５６に載置され、冷却空気ｆが、冷却空気供給部５４から供給され、ファン５８により、筐体５２内を冷却空気ｆが循環される。さらに、冷却空気排出部６０により、適宜冷却空気ｆが筐体５２内から排出される。また、ネック部１８は、物理強化処理後に、ヨーク部に溶着される。
なお、ファン５８による冷却空気ｆの循環方向は、特に限定されるものではなく、図８に示すように、テーブル５６側からファン５６側以外にも、循環方向として、ファン５６側からテーブル５８側としてもよい。
また、ファンネル部１０についても、第２の開口部１２ｂをテーブル５６側に向けて配置することに限定されるものではなく、第２の開口部１２ｂをファン５８側に向けて配置してもよい。さらに、ファン５８による冷却空気ｆの循環方向と、ファンネル部１０の配置方向とについては、組み合わせることができる。
【００８９】
また、本実施例のファンネル部１０は、図９に示すように、陰極線管７０の構成部品として用いられるものである。ファンネル部１０のネック部１８の収納部１８ａに電子銃８４が収納され、映像を表示する略矩形のフェース部を備えるパネル部７２を第２の開口部１２ｂにシール部７４を介して接合することにより、真空外囲器が構成され、さらに、ヨーク部１４に偏向ヨーク（図示せず）が取り付けられて陰極線管７０が構成される。
【００９０】
パネル部７２は、映像の表示領域となる部分に、電子線の照射により蛍光を発する蛍光膜７６が形成されている。また、蛍光膜７６のネック部１８側に電子線が照射する蛍光体の位置を特定するシャドウマスク７８が設けられている。
このシャドウマスク７８は、スタッドピン８０により、パネル部７２のスカート部７２ａの内表面７３に固定されている。
【００９１】
また、ファンネル部１０の内表面１６ｂには、図９に示すように電子線によるシャドウマスク７８の高帯電を防ぐための内装ダッグ８２が形成されている。
さらにボディ部１６に封止された金属製の陽極ボタン２０が内装ダッグ８２に接続されており、これにより、シャドウマスク７８が陽極ボタン２０を介して外部に導通して接地されている。
【００９２】
図９に示す陰極線管７０においては、ファンネル部１０が、上述のように、引張応力が最大となる位置またはその近傍において、本体１２の表面に沿って生じる残留応力分布に関して、外表面１６ａでは直交する２方向の主応力の和が２ＭＰａ以上の圧縮応力であり、本体１２の内表面１６ｂでは最大主応力が１０ＭＰａ以下の引張応力である。このため、ファンネル部１０の本体１２の外表面１６ａに、効果的に圧縮応力を残留させることができる。これにより、強度上の信頼性を低下させることなく、本体１２の肉厚を低減させることができ、従来よりも軽量化を図ることができる。
【００９３】
特に、ファンネル部１０の奥行き寸法（管軸Ａ方向における第１の開口部１２ａから第２の開口部１２ｂまでの長さ）を短くするためにヨーク部１４の偏向角を広角にして、ファンネル部１０を扁平にした場合に、その結果、本体１２で真空応力のうち引張応力が増大しても、ファンネル部１０の強度を維持し、強度上の信頼性を低下させることなく肉厚を低減させることができる。このため、陰極線管７０が、管軸Ａ方向の長さが短いものであっても、十分な強度を得ることができる。これにより、従来よりも軽量化を図った管軸Ａ方向の長さが短い陰極線管７０を得ることができる。
【００９４】
さらに、本発明によれば、ボディ部１６の強度を必要とする領域において、ボディ部１６の内表面１６ｂで引張残留応力、ボディ部１６の外表面１６ａで圧縮残留応力となるように、曲げ方向にバランスして残留する応力により強化応力を付与するため、ボディ部１６の肉厚方向に残留する応力のみを用いた物理強化に比べて、同じ表層の圧縮応力を実現する上で、肉厚中心の引張残留応力を低く抑えることが可能になる。
ここで、肉厚中心の引張残留応力が大きくなるほど、亀裂の進展が加速されガラスの破片も細片化することが知られていることから、陰極線管７０に万一大きな衝撃が加わって割れたときに、安全に割れるか否かなど、陰極線管７０の動的な安全性に対しては細片化が抑えられるほど、すなわち、肉厚中心の引張残留応力が小さい程安全である。このようなことから、陰極線管７０の爆縮の防止に対しても有効である。
陰極線管７０においても、本体１２の外表面１６ａにおける残留応力は、直交する２方向の主応力についてゼロまたは圧縮応力であることが好ましい。
【００９５】
以上、本発明の陰極線管用ガラスファンネル、陰極線管および陰極線管用ガラスファンネルの製造方法について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【実施例】
【００９６】
以下、本発明の陰極線管用ガラスファンネル（ファンネル部）について、具体的に説明する。
本実施例におけるファンネル部は、図９に示すように、パネル部７２との接合を行うボディ部１６の第２の開口部１２ｂ端からヨーク部１４との境界までの高さＬ１が９０ｍｍ、ボディ部１６との境界からネック部１８との接合部までの高さＬ２が６５．５ｍｍ、ネック部１８の外径φが２９．１ｍｍ、およびビーム偏向角を１２５度とするヨーク部１４の寸法を有している。
ヨーク部１４のネック部１８の接合端側の肉厚ｔ１は約３ｍｍ、ボディ部１６の第２の開口部１２ｂにおける最大肉厚ｔ２は１６ｍｍである。ボディ部１６の短軸Ｓ上に第２の開口部１２ｂ端から高さＮが５６ｍｍの位置に陽極ボタン２０が封止されている。
【００９７】
また、ファンネル部１０は、パネル部７２の高さＶが１００ｍｍ、アスペクト比が１６：９で、第２の開口部１２ｂの対角軸上の内径の長さをＤが７８５ｍｍのフラットな画面を有するパネル部７２と組み合わすことにより陰極線管７０を構成するものであり、３２型テレビジョン用陰極線管として用いられるものである。なお、Ｄ／Ｌの値は、Ｄ／（Ｌ１＋Ｌ２）＝７８５／（９０＋６５．５）＝５．０である。
なお、ファンネル部は、徐冷点、歪点がそれぞれ４９０℃、４４９℃である旭硝子社製のファンネル用ガラス原料（組成コード０１３８)を用いて製造した。
【００９８】
本実施例においては、実験例１〜実験例５のファンネル部を作製し、各実験例１〜実験例５のファンネル部について、同じパネル部７２を組み合わせて陰極線管７０とし、平面方向の残留応力、および肉厚方向の残留応力を測定した。
また、実験例１〜実験例５においては、ファンネル部の最大引張真空応力値の発生位置は、図４に示すような有限要素法を用いたシミュレーションにより、引張真空応力分布を求めて、得られたものである。
この結果、実験例１〜実験例５においては、ボディ部１６において短軸Ｓから約１７０ｍｍ、第２の開口部１２ｂ端から約２５ｍｍの高さの位置に生じていた。
【００９９】
本実施例においては、平面方向の残留応力については、最大引張真空応力値の発生位置における本体の外表面および内表面について測定した。さらに、陽極ボタン封止位置に対応するボディ部１６の管軸Ａに対して線対称な位置における本体の外表面および内表面について測定した。
また、肉厚方向の残留応力については、最大引張真空応力値の発生位置における本体の外表面および内表面について測定した。
各実験例１〜実験例５のファンネル部について、平面方向の残留応力、および肉厚方向の残留応力の測定結果を下記表１に示す。
【０１００】
各実験例１〜実験例５のファンネル部の平面方向の残留応力は、上述のように、図６に示すロゼット式抵抗線歪ゲージを用いて測定されたものである。
また、各実験例１〜実験例５のファンネル部の肉厚方向の残留応力は、上述のように、バビネコンペンセータ方式の応力計により測定されたものである。
【０１０１】
各実験例１〜実験例５のファンネル部の平面方向の残留応力および肉厚方向の残留応力は、いずれも同じ条件で製造した各実験例１〜実験例５のファンネル部を各５個ずつ準備して測定されたものの平均値である。
なお、下記表１のσ１は、最大主応力（ＭＰａ）を表わし、σ２は、最小主応力（ＭＰａ）を表わす。また、下記表１において、プラス（＋）の符号は引張り、マイナス（−）の符号は圧縮を表わす。
【０１０２】
実験例１においては、ガラスゴブからボディ部とヨーク部とを有する本体をプレス成型して、ボディ部に陽極ボタンを封止したファンネル部を、図８に示す徐冷炉５０内で５３０℃の循環流雰囲気中に１５分間保持し、その後、冷却空気を第２の開口部１２ｂ側からほぼ管軸に平行に、流速が１８ｍ／秒、その温度降下速度が３６０℃まで１７℃／分、２００℃まで９℃／分となるように供給し、冷却して得られたものである。
なお、実験例１においては、室温で均一温度になった後、ファンネル部の平面方向の残留応力および肉厚方向の残留応力を測定した。
【０１０３】
実験例２においては、ガラスゴブからボディ部とヨーク部とを有する本体をプレス成型して、ボディ部に陽極ボタンを封止したファンネル部を、図８に示す徐冷炉５０内で５３０℃の循環流雰囲気中に１５分間保持し、その後、冷却空気を第２の開口部１２ｂ側からほぼ管軸に平行に、流速が２５ｍ／秒、その温度降下速度が３６０℃まで２２℃／分、２００℃まで８℃／分となるように供給し、冷却して得られたものである。
なお、実験例２においては、室温で均一温度になった後、ファンネル部の平面方向の残留応力および肉厚方向の残留応力を測定した。
【０１０４】
実験例３においては、ガラスゴブからボディ部とヨーク部とを有する本体をプレス成型して、ボディ部に陽極ボタンを封止したファンネル部を、図８に示す徐冷炉５０内で５３０℃の循環流雰囲気中に１５分間保持し、その後、冷却空気をヨーク部側からほぼ管軸に平行に、流速が２５ｍ／秒、その温度降下速度が３６０℃まで２２℃／分、２００℃まで８℃／分となるように供給し、冷却して得られたものである。
なお、実験例３においては、室温で均一温度になった後、ファンネル部の平面方向の残留応力および肉厚方向の残留応力を測定した。
【０１０５】
実験例４においては、ガラスゴブからボディ部とヨーク部とを有する本体をプレス成型して、ボディ部に陽極ボタンを封止したファンネル部を、図８に示す徐冷炉５０内で５３０℃の循環流雰囲気中に１０分間保持し、その後、冷却空気を第２の開口部１２ｂ側からほぼ管軸に平行に、流速が１３ｍ／秒、その温度降下速度が４４０℃まで５．６℃／分、２００℃まで１４℃／分となるように供給し、冷却して得られたものである。
なお、実験例３においては、室温で均一温度になった後、ファンネル部の平面方向の残留応力および肉厚方向の残留応力を測定した。
【０１０６】
実験例５においては、ガラスゴブからボディ部とヨーク部とを有する本体をプレス成型して、ボディ部に陽極ボタンを封止したファンネル部を、図８に示す徐冷炉５０内でボディ部の温度が約４４０℃になるまで放冷した後、４７０℃の循環流雰囲気中に２５分間保持し、その後雰囲気の温度降下速度が２００℃まで約９℃／分となるように冷却して得られたものである。
なお、実験例５においては、室温で均一温度になった後、ファンネル部の平面方向の残留応力および肉厚方向の残留応力を測定した。
【０１０７】
【表１】
2008059779.tif 000003
【０１０８】
上記表１に示すように、実験例１、実験例２、実験例３においては、ファンネル部の本体の外表面の最大引張真空応力の位置における平面方向の残留応力の主応力の和（σ１＋σ２）は、いずれも圧縮で、それぞれ−３．４ＭＰａ（実験例１）、−７．９ＭＰａ（実験例２）、−９．２ＭＰａ（実験例３）であった。
【０１０９】
また、有効な強化応力（平面方向と肉厚方向の残留応力の和）は、それぞれ−３．８〜−７．４ＭＰａ（実験例１）、−７．６〜−１１．３ＭＰａ（実験例２）、−１０．２〜−１２．８ＭＰａ（実験例３）で十分な圧縮応力が得られていると同時に、内表面の引張りの平面方向残留応力も最大＋６．１ＭＰａ（実験例３）であり、ファンネル部の製造工程および陰極線管組み立て工程内での割れは生じない。
【０１１０】
また、実験例１、実験例２、実験例３は、陽極ボタン封止位置の平面方向の残留応力は全ての方向で圧縮である。特に、実験例２、実験例３では平面方向の残留応力が全ての方向で圧縮となり、より好ましい応力分布が得られている。
【０１１１】
一方、実験例４では、本体の最大引張真空応力の位置に十分な圧縮応力層が形成されなかった。
また、実験例５では、陽極ボタン封止位置の平面方向の残留応力の主応力の和が引張応力（＋５．５ＭＰａ）であった。さらに、最大引張真空応力位置については外表面で引張応力が存在し、かつ内表面の引張応力が、＋１１．０ＭＰａと過大であり、製造中に陽極ボタン封止位置から約５％の割れが発生し、第２の開口部にパネル部を接合する熱処理時に５個中１個が対角コーナー近傍の内表面を起点に割れが生じて、好ましくなかった。
【０１１２】
以上のように、ファンネル部のように、３次元的に広がりを持ち、肉厚の分布も著しいガラス構造体においては、徐冷点以上の温度領域から歪点以下の温度領域まで一定の冷却速度で冷却して、肉厚方向に表層部が圧縮、肉厚中心部が引張りとなるように物理強化を施そうとしても、平面方向に温度分布が発生するため、平面方向にも残留応力が発生する。その残留応力は、陰極線管に組み立てた後、真空に排気された条件下で、陽極ボタン封止位置、または高い引張応力が発生するボディ部領域においても高い引張応力として現れる（実験例５）。このため、従来、これらの応力成分が重畳することにより物理強化法によるガラスファンネルの強度の改善、ひいては薄肉軽量化は達成することができなかった。しかしながら、本発明（実験例１〜３）は、以上の問題点を解決して、物理強化法によるガラスファンネルの強度の改善、ひいては薄肉軽量化を達成させたものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】陰極線管用ガラスファンネルの陽極ボタンの封止位置近傍に発生する残留応力を説明するための模式図である。
【図２】陰極線管用ガラスファンネルを陰極線管に組み立てた後、陰極線管の内部が真空にされたときに生じる引張真空応力が最大値となる近傍に発生する残留応力を説明するための模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る陰極線管用ガラスファンネルを示すものであり、１／４に分割されたものを示す模式的斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る陰極線管用ガラスファンネルの１／４に分割された部分における引張真空応力分布のシミュレーション結果を示す模式図である。
【図５】図３に示す陰極線管用ガラスファンネルにおいて最大引張真空応力の位置を含むボディ部を管軸に対して垂直な方向で切断した切断部における応力状態を示す模式図である。
【図６】本発明の残留応力測定法の１つである全解放的残留応力測定法に用いられる歪センサと、応力解析装置とを示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係る陰極線管用ガラスファンネルの製造方法を説明するための模式図である。
【図８】本発明の実施形態に係る陰極線管用ガラスファンネルの製造に用いられる徐冷炉を示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態に係る陰極線管用ガラスファンネルを用いた陰極線管を示す部分断面図である。
【図１０】従来の陰極線管用ガラスファンネルを用いた陰極線管を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  陰極線管用ガラスファンネル（ファンネル部）
１２  本体
１２ａ  第１の開口部
１２ｂ  第２の開口部
１４  ヨーク部
１６  ボディ部
１８  ネック部
２０  陽極ボタン
５０  徐冷炉
５２  筐体
５４  冷却空気供給部
５８  ファン
５６  テーブル
５７  フード
６０  冷却空気排出部
７０  陰極線管
７２  パネル部
７２ａ  スカート部内表面
７４  シール部
７６  蛍光膜
７８  シャドウマスク
８０  スタッドピン
８２  内装ダッグ
【図１】
2008059779.tif 000004
【図２】
2008059779.tif 000005
【図３】
2008059779.tif 000006
【図５】
2008059779.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008059779.tif 000011
【図１０】
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【図４】
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