DE3888706T2

DE3888706T2 - Verfahren zum Anbringen von Identifizierungsmarkierungen auf Kathodenstrahlröhren.

Info

Publication number: DE3888706T2
Application number: DE3888706T
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Matsushita; Tetsuya Ohtsuka; Yuji Okazaki; Keishi Yokoyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-01-28
Filing date: 1988-01-27
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2008-01-28
Also published as: EP0276995A3; US4791267A; DE3888706D1; EP0276995A2; EP0276995B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen die Erleichterung der Herstellung von Kathodenstrahlröhren oder ähnlicher Produkte und im speziellen ein Verfahren zum Anbringen von Identifizierungsmarkierungen auf Kathodenstrahlröhren, wobei die Identifizierungsmarkierungen lesbare Informationen liefern, die zur Produktionssteuerung und/oder Lagerverwaltung der Kathodenstrahlröhren verwendet werden.
In den meisten automatisierten Produktionsabläufen wird ein automatisches Produktidentifizierungssystem zum automatischen Identifizieren des Typs, Modells, der Chargennummer, der Seriennummer und/oder anderer Eigenschaften der zusammenzubauenden oder begutachteten Produkte verwendet. Zur Erleichterung dieser Produktidentifizierung wird heute in großem Umfang ein Verfahren eingesetzt, bei dem Produkte mit einem Klebeetikett versehen werden, das eine Identifizierungsmarkierung aufweist, die so darauf gedruckt ist, daß sie durch einen automatischen Codeleser gelesen werden kann. Die Markierung umfaßt z.B. einen eindeutigen Strichcode oder andere Markierungen und stellt lesbare Informationen dar, die für das betreffende, gerade hergestellte Produkt spezifisch sind, z.B. Informationen über den Typ, das Modell, die Chargennummer, die Seriennummer und/oder Eigenschaften des erzeugten Produkts.
Was die Herstellung oder Fertigung von Kathodenstrahlröhren anlangt, enthält die Produktionsstraße mehrere Wärmebehandlungsstellen und mehrere Stationen zur chemischen Behandlung, durch die die erzeugten Kathodenstrahlröhren in einer bestimmten Abfolge durchgeschickt werden. Das Vorhandensein von Stationen zur Wärmebehandlung und chemischen Behandlung in der Produktionsstraße macht es schwierig, die Klebeetiketten des oben beschriebenen Typs auf den Kathodenstrahlröhren zu verwenden.
Die 1980 veröffentlichte offengelegte japanische Patentveröffentlichung Nr. 55-155450 und die 1985 veröffentlichte Nr.60-81744 offenbaren beide ein Verfahren zum Anbringen von derartigen Identifizierungsmarkierungen auf einer Glashülle oder Einfassung jeder Kathodenstrahlröhre, die sowohl gegenüber Wärme als auch gegenüber Chemikalien eine ausgezeichnete Beständigkeit aufweist. Gemäß der ersteren Veröffentlichung weisen die Identifizierungsmarkierungen die Form eines Strichcodes auf, der mittels eines Gravurverfahrens gebildet ist, d.h. sie weisen die Form eines Strichcodes auf, der auf einem bestimmten Abschnitt der Glashülle der Kathodenstrahlröhre eingraviert ist. Gemäß der zweiteren Veröffentlichung weisen die Identifizierungsmarkierungen die Form eines Strichcodes auf, der durch Verwendung eines wärmebeständigen Markiermittels wie einer gefärbten Fritte gebildet ist, welcher Code auf einem bestimmten Seitenabschnitt der Glashülle der Kathodenstrahlröhre aufgedruckt ist. In beiden Veröffentlichungen sind die Identifizierungsmarkierungen so ausgebildet, daß sie durch einen optischen oder magnetischen Codeidentifizierer gelesen werden können.
Neben den in den obigen Veröffentlichungen angeführten Offenbarungen sind Versuche unternommen worden, auf einem Abschnitt der Glashülle der Kathodenstrahlröhre unter Verwendung eines Energiestrahlers hoher Dichte wie eines Lasers ein vorherbestimmtes Muster an Fusionsspuren zu bilden, sodaß ein optischer Codeidentifizierer ein solches Fusionsspurmuster lesen kann.
Es stellte sich jedoch heraus, daß alle obig erwähnten Verfahren des Stands der Technik Probleme aufweisen. In jenen Fällen z.B., in denen das wärmebeständige Markiermittel wie die gefärbte Fritte zur Bildung des Identifizierungscodes auf jeder Kathodenstrahlröhre verwendet wird, beruht die eigentliche Bildung des Identifiziercodes auf der Kathodenstrahlröhre auf dem Einsatz eines Druckverfahrens oder eines Siebdruckverfahrens und daraus ergaben sich zahlreiche Schwierigkeiten hinsichtlich der Steuerung der Menge des zu verwendenden Markiermittels. Obwohl der Identifizierungscode erfolgreich auf der Kathodenstrahlröhre, insbesondere einem beabsichtigten Abschnitt der Glashülle, gebildet wurde, neigt der Identifizierungscode dazu, sich zu deformieren und/oder abzubrechen, wodurch ein Problem entsteht, da ein hochqualitativer und verläßlicher Identifizierungscode nicht gleichmäßig auf allen hergestellten Kathodenstrahlröhren gebildet werden kann. Dieses Problem macht es wiederum schwierig, daß der automatische Codeidentifizierer den Identifizierungscode richtig liest.
Dort, wo der Identifizierungscode hingegen die Form von durch eine Schneidvorrichtung gebildeten Gravurmustern oder von durch Verwendung eines Energiestrahlers mit hoher Dichte wie eines Lasers gebildeten Fusionsspurmustern aufweist, kann der Identifizierungscode, der eventuell ein hohes Konstrastverhältnis, d.h. eine große Reflexionsdifferenz zwischen bestrahlten und nichtbestrahlten Abschnitten des Identifizierungscodes aufweist, nur dann gebildet werden, wenn jede solcherart gebildete Gravur oder Fusionsspur eine erforderliche Tiefe und Breite aufweist. Dies macht es schwierig, den äußerst kleinen und kompliziert geformten Identifizierungscode zu bilden.
Demnach wurde die vorliegende Erfindung entwickelt, um die oben erwähnten Probleme und Schwiergkeiten der Verfahren des Standes der Technik im wesentlichen zu beseitigen und deren Hauptziel darin besteht, ein verbessertes Verfahren zur Bildung von Identifizierungsmarkierungen vorzusehen, welches Verfahren wirksam ist, jede gerade erzeugte Kathodenstrahlröhre mit einer jeweiligen Identifizierungsmarkierung zu versehen, die zuverlässig und von hoher Qualität ist und sowohl gegenüber Wärme als auch gegenüber Chemikalien eine relativ hohe Beständigkeit aufweist.
Ein weiteres wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen eines verbesserten Verfahrens zur Bildung von Identifizierungsmarkierungen des oben beschriebenen Typs, welches wirksam ist, äußerst kleine Identifizierungsmarkierungen mit komplizierter Form zu bilden.
Zu diesem Zweck sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Anbringen von Identifizierungsmarkierungen auf jeder gerade hergestellten Kathodenstrahlröhre vor, welches Verfahren durch Auftragen einer Farbe, die ein pulveriges Metall in einem Binde- und einem Lösungsmittel enthält, auf einem bestimmten Außenflächenabschnitt einer Glashülle, die einen Teil der jeweiligen Kathodenstrahlröhre bildet, durch Trocknen der aufgetragenen Farbe, um eine feste Farbschicht zu bilden, und durch das anschließende Bestrahlen der festen Farbschicht durch einen Laserstrahl durchgeführt wird, um die Identifizierungsmerkmale zu bilden, die zumindest durch eine geschwärzte Spur mit plastizierter Verformung auf einem Oberflächenbereich der festen Farbschicht dargestellt sind.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendbare metallhältige Farbe ist vorzugsweise ein Lack, der ein Pulver aus rostfreiem Stahl, d.h. eine Masse feiner Teilchen aus rostfreiem Stahl, enthält. Genauer gesagt ist die metallhältige Farbe vorzugsweise eine Zusammensetzung, die 30 Gew.-% Silikonharz-Lack als Grundfarbe und 12 Gew.-% Pulver aus rostfreiem Stahl enthält, wobei das Gleichgewicht durch ein Lösungsmittel wie Trichloräthan, Xylol, Trol, Butanol oder Toluen hergestellt wird.
Alternativ dazu kann eine Zusammensetzung verwendet werden, die 30 Gew.-% Silikonharz-Lack, 12 Gew.-% Pulver aus rostfreiem Stahl und 2 Gew.-% fluorhältiges Polymer enthält, wobei das Gleichgewicht durch ein Lösungsmittel, vorzugsweise Trichloräthan, oder durch die Zusammensetzung hergestellt wird, die 11,5 Gew.-% Methylphenylsilikon-Harz, 13 Gew.-% Pulver aus rostfreiem Stahl, 74,5 Gew.-% Toluen und 1 Gew.-% Butanol enthält.
Neben dem Silikonharz und Methylphenylsilikon-Harz kann auch eine Mischung aus Silikonharz mit denaturiertem Silikon für die Grundfarbe der metallhältigen Farbe verwendet werden. Eine anorganische Grundfarbe z.B. Keramik wie Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt, das im allgemeinen bei der Herstellung emaillierter Eisenwaren eingesetzt wird, eignet sich auch für die metallhältige Farbe.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete metallhältige Farbe kann nicht nur der Wärmebehandlung, sondern auch der chemischen Behandlung standhalten, die beide ein Teil der Fertigung der Kathodenstrahlröhren sind. Der Oberflächenbereich der festen Farbschicht, die auf dem bestimmten Außenflächenbereich der Glashülle oder dem Glaskolben durch Auftragen und anschließendes Erhärten der metallhältigen Farbe gebildet wird, ist bei Bestrahlung durch einen aus einem Laserstrahler emittierten Laserstrahl aufgrund des Vorhandenseins des pulverigen Metalls einer plastizierten Verformung ausgesetzt, wodurch ein geschwärzter Bereich entsteht. Die Verwendung der metallhältigen Farbe gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, eine so hohe Lichtreflexions-Differenz zwischen dem laserbestrahlten Abschnitt, d.h. den geschwärzten Identifizierungsmarkierungen, und einem nichtbestrahlten Abschnitt zu ergeben, daß der automatische Codeleser die Identifizierungsmarkierungen fehlerlos lesen kann, die lesbare, für die gerade erzeugte Kathodenstrahlröhre spezifische Informationen darstellen.
Obwohl der Laserstrahler im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, weicht die vorliegende Erfindung unter anderem vom Verfahren nach dem Stand der Technik insofern entscheidend ab, als der Laserstrahl auf die feste Farbschicht und nicht - wie beim ähnlichen Verfahren nach dem Stand der Technik - direkt auf die Glashülle strahlt; daher erfordert das erfindungsgemäße Verfahren nicht, daß die resultierende Spur plastizierter Verformung auf dem Oberflächenbereich eine große Tiefe und Breite aufweist, wie es beim Verfahren nach dem Stand der Technik der Fall ist, um die Reflexionsdifferenz zwischen den bestrahlten und nichtbestrahlten Abschnitten zu verbessern. Dies stellt einen Vorteil dar, da das erfindungsgemäße Verfahren wirksam ist, äußerst kleine Identifizierungsmarkierungen komplizierter Formen zu bilden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Laserstrahl weiters nur auf den Oberflächenbereich der festen Farbschicht auf einem bestimmten Bereich der Glashülle gerichtet, wodurch im wesentlichen kein negativer Einfluß auf die übrigen Abschnitte der Hülle ausgeübt wird.
Da die metallhältige Farbe darüber hinaus bei ihrem Auftragen und Trocknen fest an diesem bestimmten Abschnitt der Hülle in Form einer festen Farbschicht anklebt, und da die Identifizierungsmarkierungen auf dem Oberflächenbereich dieser festen Farbschicht gebildet werden, kann man die Möglichkeit von Verformungen und/oder des Abbrechens von Identifizierungsmarkierungen - dies kann man oft bei Identifizierungsmarkierungen beobachten, die gemäß dem Verfahren nach dem Stand der Technik mit dem Markiermittel gebildet werden - auf vorteilhafte Weise minimieren. Dies bedeutet, daß das hier gemäß der vorliegenden Erfindung geoffenbarte Verfahren wirksam ist, hochqualitative und zuverlässige Identifizierungsmarkierungen auf jeder gerade hergestellten Kathodenstrahlröhre vorzusehen.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform davon in Verbindung mit den beigelegten Zeichnungen ausführlicher dargestellt. Die Ausführungsform und die Zeichnungen dienen nur der Veranschaulichung und der Erklärung und sollen den erfindungsgemäßen Schutzbereich in keiner Weise einschränken, welcher Bereich einzig und allein durch die beigelegten Patentansprüche definiert ist. In den Zeichnungen kennzeichnen die gleichen Bezugszeichen gleiche Teile in verschiedenen Ansichten, wobei:
Fig.1 eine schematische Draufsicht mit einem abgeschnittenen Abschnitt einer Kathodenstrahlröhre mit einer darauf erfindungsgemäß gebildeten Identifizierungsmarkierung ist;
Fig.2 ein schematisches Diagramm eines Codebildungssystems ist, das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird;
Fig.3(A) eine schematische Schnittansicht einer festen Farbschicht ist, die auf einem bestimmten Abschnitt einer Glashülle der Kathodenstrahlröhre gebildet ist;
Fig.3(B) ein ähnliches Diagramm wie das von Fig.3(A) ist, das die mit einem Laserstrahl bestrahlte feste Farbschicht darstellt;
Fig.4(A) ist eine Mikrophotographie einer Außenfläche der festen Farbschicht vor ihrer Bestrahlung mit dem Laserstrahl, welche Mikrophotographie unter Verwendung eines Raster-Elektronenmikroskops gewonnen wird;
Fig.4(B) eine ähnliche Mikrophotographie wie in Fig.4(A) ist, die die feste Farbschicht nach ihrer Bestrahlung mit dem Laserstrahl darstellt;
Fig.5 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen angewandter Temperatur und dem durch eine Markierung aufgewiesenen Kontrast darstellt;
Fig.6 ein Graph ist, der die Masseveränderungen einer metallhältigen, im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Farbe als Funktion der angewandten Temperatur darstellt.
Zunächst Bezug nehmend auf Fig.1 ist schematisch eine Kathodenstrahlröhrenanordnung dargestellt, die allgemein durch 1 gekennzeichnet ist und einen hochevakuierten Glaskolben oder eine hochevakuierte Glashülle 2 mit einem Halsabschnitt und einem Kegelabschnitt umfaßt, wobei der genannte Kegelabschnitt vom Halsabschnitt nach außen gebauscht ist, wobei ein Ende des Kegelabschnitts gegenüber dem Halsabschnitt durch eine Schirmplatte ausgebildet ist. Bezugszeichen 20 kennzeichnet eine Identifizierungsmarkierung, die auf einem vorherbestimmten Abschnitt der Hülle 2 gebildet und in Form eines Strichcodes dargestellt ist. Man beachte jedoch, daß jedes andere Symbol, z.B. zumindest ein Schriftzeichen oder Ziffernzeichen, eine Gruppe von Punkten oder eine Kombination davon, als der dargestellte Strichcode für die Identifizierungsmarkierung verwendet werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Identifizierungsmarkierung oder der Strichcode 20 auf dem vorherbestimmten Abschnitt der Hülle 2 unter Verwendung eines in Fig.2 dargestellten Codebildungssystems angebracht. Wie aus Fig.2 ersichtlich, umfaßt das System einen Farbapplikator 3, der an einer Farbauftragestelle neben einem intermittierend betriebenen Förderband 4 angeordnet ist, das so konstruiert ist, daß eine Vielzahl an Kathodenstrahlröhren erfolgreich befördert werden, während sie durch das Förderband 4 bei jeweils exponierten und, wie dargestellt, nach oben gerichteten Schirmplatten der Hülle 2 getragen werden. Hinsichtlich der Beförderungsrichtung der Kathodenstrahlröhren folgt an die Farbauftragstelle eine Trockenstelle, bei der ein tunnelförmiger Erwärmungsofen so angeordnet ist, daß er das Förderband 4 überspannt, und danach eine Lasermarkierungsstelle.
An der Farbauftragsstelle wird eine in einem Behälter aufgenommene metallhältige Farbe P durch den Farbapplikator 3 auf den vorherbestimmten Abschnitt der Hülle 2 ieder Kathodenstrahlröhre aufgetragen und dann sukzessive durch das Förderband 4 befördert, wobei die Zusammensetzung der Farbe P weiter unten besprochen wird.
Nach Auftragen der metallhältigen Farbe P wird die Hülle 2 mit der aufgetragenen Farbe durch den Erwärmungsofen 5 geschickt, sodaß die aufgetragene Farbe über einen vorherbestimmten Zeitraum von nicht weniger als 10 Minuten und bei einer vorherbestimmten Temperatur im Bereich von z.B. 300 bis 500ºC erwärmt wird, um, wie durch Pa gekennzeichnet, eine feste Farbschicht zu bilden. Wenn die aufgetragene Farbe auf diese Weise trocknet, klebt die resultierende feste Farbschicht Pa fest am vorherbestimmten Abschnitt der Hülle 2 jeder der dann intermittierend weiterbeförderten Kathodenstrahlröhre an.
Die aus dem Erwärmungsofen 5 kommende Hülle wird anschließend zur Lasermarkierungsstelle befördert, wobei die feste Farbschicht Pa auf der zugehörigen Hülle 2 mit dem Weg des Laserstrahls ausgerichtet ist. Nach der vollständigen Positionierung der Hülle 2 relativ zum Weg des Laserstrahls an der Lasermarkierungsstelle wird eine Regeleinrichtung 6 aktiviert, um ein Strahloszillationssignal S1 an einen Laseroszillator 7 anzulegen und um an einen Rotationsmaskenantrieb ein Maskensynchronisiersignal S2 anzulegen, das notwendig ist, um einen ausgewählten, auf einer Rotationsmaske 8 ausgebildeten Zeichencode mit dem Weg des Laserstrahls L auszurichten. Zur gleichen Zeit legt die Steuereinrichtung 6 auch ein Winkelsteuerungssignal S3 auf den Spiegeltreiber an, das notwendig ist, um zu bewirken, daß ein Oszillationsspiegel 9 den Laserstrahl, der durch die Rotationsmaske 8 hindurchgelenkt wurde und dann durch den Oszillationsspiegel abgelenkt wird, zu einem vorherbestimmten Abschnitt der festen Farbschicht Pa auf der Hülle 2 führt und leitet.
Wenn der durch den Laseroszillator 7 erzeugte Laserstrahl L durch die gewünschten Zeichencodes auf der Rotationsmaske 8 hindurchgeschickt wird, nachdem er durch einen Ablenkungsspiegel 10 abgelenkt wurde, trägt der Laserstrahl L ein Bild eines solchen ausgewählten Zeichencodes auf der Rotationsmaske 8 und pflanzt sich dann zum vorherbestimmten Abschnitt der festen Farbschicht Pa auf der Hülle 2 fort, nachdem er durch den Oszillationsspiegel 9 abgelenkt wurde und danach durch eine Sammellinse 11 hindurchgeschickt wurde, die wirksam ist, um den bildweisen Laserstrahl L zu konvergieren.
Mit diesem System erwärmt der auf den vorherbestimmten Abschnitt der festen Farbschicht Pa auf der Hülle 2 treffende bildweise Laserstrahl L den vorherbestimmten Abschnitt der festen Farbschitcht Pa in einem der Form des ausgewählten Zeichencodes auf der Rotationsmaske 8 entsprechenden Muster. Daher wird nur ein vorherbestimmter Abschnitt der festen Farbschicht Pa, die durch den Laserstrahl L bestrahlt wurde, in jenem Muster geschwärzt, das der Form des ausgewählten Zeichencodes entspricht, wodurch ein Zyklus der Bildung des Identifizierungscodes 20 abgeschlossen ist.
Man beachte jedoch, daß dort, wo der Identifizierungscode 20 aus einer Vielzahl an Codeelementen besteht, der Zyklus so oft wiederholt werden sollte, wie es Codeelemente gibt, wobei die Rotationsmaske 8 richtig eingestellt ist, um die Bildung des Identifizierungscodes abzuschließen.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete metallhältige Farbe ist ein Lack, der ein Pulver aus rostfreiem Stahl, d.h. eine Masse feiner Teilchen aus rostfreiem Stahl, enthält. Genauer gesagt ist die metallhältige Farbe eine Zusammensetzung, die 30 Gew.-% Silikonharz-Lack als Grundfarbe und 12 Gew.-% Pulver aus rostfreiem Stahl enthält, wobei das Gleichgewicht durch ein Lösungsmittel wie Trichloräthan hergestellt wird. Das verwendete Lösungsmittel wird jedoch während des Trocknens der aufgetragenen Farbschicht verdampft, um die feste Farbschicht im Erwärmungsofen 5 zu bilden.
Hinsichtlich des Laseroszillators 7 ist die Verwendung eines TEA-CO&sub2; (Transversely Excited Atmospheric pressure CO&sub2;)-Laseroszillators zu bevorzugen, da bei hoher Geschwindigkeit eine hohe Laserstärke erzielt werden kann. Mit der Maßgabe, daß die erforderliche Laserstärke erzielt werden kann, eignet sich auch ein YAG (Yttrium Aluminium Granat)-Laseroszillator oder jeder andere im Handel erhältliche Laseroszillator. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform jedoch wird der aus einer Vielzahl paralleler Striche bestehende Strichcode 20 durch den Laseroszillator gebildet, der 4 Joule/cm² pro Puls aufweist und einen Laserstrahl von 10,6 Mikrometer Wellenlänge erzeugen kann.
Es folgt eine Erklärung, warum die feste Farbschicht Pa bei Bestrahlung durch den Laserstrahl geschwärzt wird. Das Ergebnis der Infrarot-Spektralanalyse, die auf dem geschwärzten Bereich der festen Farbschicht Pa, der durch den Laserstrahl L bestrahlt wurde, und die nichtgeschwärzten Bereiche derselben festen Farbschicht Pa durchgeführt wurde, die nicht durch den Laserstrahl bestrahlt wurden, zeigte, daß kein Unterschied in der Spektralverteilung zwischen den geschwärzten und nichtgeschwärzten Bereichen besteht. Dies scheint zu beweisen, daß eine Farbveränderung in der festen Farbschicht Pa nicht das Ergebnis chemischer Farbveränderungen der Grundfarbe des Silkonharzes ist. Um den Grund der Farbveränderung in der festen Farbschicht Pa zu finden, erfolgte eine Röntgen-Diffraktion auf dem geschwärzten Bereich der festen Farbschicht Pa, die das Nichtvorhandensein von Metalloxiden auf der gesamten festen Farbschicht Pa aufzeigte. Dieses Nichtvorhandensein von Metalloxiden in der festen Farbschicht Pa schien aufzuzeigen, daß die Farbveränderung nicht das Ergebnis von Oxidation der das Metallpulver bildenden Teilchen aus rostfreiem Stahl war.
Eine Untersuchung mit Hilfe eines Raster-Elektronenmikroskops zeigte jedoch, daß der nichtgeschwärzte Bereich der festen Farbschicht Pa eine mäßige Oberflächenunregelmäßigkeit aufweist, die, wie aus Fig.3(A) ersichtlich, durch kleine Erhebungen und Vertiefungen gekennzeichnet ist, während der geschwärzte Bereich derselben festen Farbschicht Pa ein hohes Maß an Oberflächenunregelmäßigkeit aufweist, die im wesentlichen, wie aus Fig.3(B) ersichtlich, durch starke Erhebungen und Vertiefungen gekennzeichnet ist. Dies wird durch die in den Figuren 4(A) und 4(B) dargestellten Mikrophotographien bewiesen, wobei Fig.4(A) den Oberflächenzustand jenes Abschnitts der festen Farbschicht Pa darstellt, der nicht durch den Laserstrahl L bestrahlt wurde, - d.h. den nichtbestrahlten oder nichtgeschwärzten Bereich der festen Farbschicht - während Fig.4(B) den Oberflächenzustand jenes Abschnitts auf derselben festen Farbschicht Pa darstellt, der durch den Laserstrahl L bestrahlt wurde - d.h. den bestrahlten oder geschwärzten Bereich der festen Farbschicht.
Auf der Grundlage des Ergebnisses der mikroskopischen Untersuchung könnte ein Schwärzungsmechanismus dieses bestrahlten Bereichs der festen Farbschicht Pa wie folgt erklärt werden. Ausgehend von dem in Fig.3(A) dargestellten Zustand, und wenn der Laserstrahl L auf die feste Farbschicht Pa gestrahlt wird, werden die in der festen warbschicht Pa enthaltenen Teilchen 12 aus rostfreiem Stahl im allgemeinen sofort erwärmt. Zur gleichen Zeit wird vom Oberflächenbereich der festen Farbschicht Pa, auf den eine beträchtliche Menge des Laserstrahls L trifft, eine hohes Maß an Wärme erzeugt, wodurch der Oberflächenbereicn der festen Farbschicht Pa anscheinend einer plastizierten Verformung unterzogen wird, deren Ergebnis feine Oberflächenunregelmäßigkeiten sind. Die resultierenden feinen Oberflächenunregelmäßigkeiten auf dem Oberflächenbereich der festen Farbschicht Pa streuen Licht, da die Reflexion, die die Oberfläche der festen Farbschicht Pa aufweist, verringert wurde, wodurch eine schwarze Färbung entsteht. Die Bestrahlung durch den Laserstrahl auf die Oberfläche der kein Metallpulver enthaltenden Farbschicht führt jedoch zu keinem Schwärzen des Oberflächenbereichs.
Angesichts des bisher Gesagten scheint die Gegenwart des Metallpulvers 12 in der festen Farbschicht Pa, die ein relativ hohes Reflexionsvermögen aufweist, die Erzeugung von Wärme durch den Oberflächenbereich der festen Farbschicht Pa bei deren Bestrahlung durch den Laserstrahl L zu begünstigen.
Es folgt eine Beschreibung, wie die gemäß dem angeführten erfindungsgemäßen Verfahren auf die Hülle aufgetragene metallhältige Farbe P bei Erwärmung beeinflußt wird.
Fig.5 zeigt die Beziehung zwischen der angewendeten Erwärmungstemperatur und dem Kontrast des durch Bestrahlung durch den Laserstrahl gebildeten Identifizierungscodes. Fig.5 stellt die Veränderung der Masse M der festen Farbschicht Pa bei Veränderung der Erwärmungstemperatur T dar.
Wie aus Fig.5 ersichtlich, weist die feste Farbschicht P in der dargestellten Ausführungsform keinen zufriedenstellenden Kontrast auf, wenn die Erwärmungstemperatur nicht 300ºC übersteigt. Aus dem Graph von Fig.6 ist ersichtlich, daß die Masse M der festen Farbschicht Pa abnimmt, wenn die Erwärmungstemperatur T, wie durch A angezeigt, im Bereich von etwa 300 bis 400ºC liegt. Wenn man die Tabelle von Fig.5 und den Graph von Fig.6 gemeinsam betrachtet, ist der Grund für die Kontrastveränderung des Identifizierungscodes bei Veränderung der Erwärmungstemperatur T erklärbar, da bei niedriger Erwärmungstemperatur T (z.B. weniger als 300ºC) das in der aufgetragenen Farbe P enthaltene Lösungsmittel, d.h. Trichloräthan, nicht entfernt wird, wodurch eine beträchtliche Menge an Laserenergie, die durch die Bestrahlung durch den Laserstrahl L erzeugt wird, verbraucht wird, um das Lösungsmittel zu verdampfen, wobei sie bisher verbraucht wurde, um die feste Farbschicht Pa zu färben.
Wie bereits beschrieben, enthält die metallhältige Farbe P unter anderem als Grundfarbe das Silikonharz. Der resultierende Identifizierungscode 20, der aus dieser metallhältigen Farbe P besteht, hält daher sowohl der erhöhten Temperatur als auch den chemischen Angriffen im Zuge der Fertigung einer Kathodenstrahlröhre stand, wozu es z.B. während des Vorwärm- oder Stabilisierungsschritts, während eines Schritts zur Bildung einer schwarzen Grundfarbe, eines Schrittes zur Bildung von Phosphor, eines Schrittes zum Dampfablagern einer Aluminiumfolie, eines Glüh- bzw. Vergütungs- oder Ofentrocknungsschrittes, eines Frittendichtungsschrittes und eines Schrittes des Aufbaus einer Elektronenkanonenanordnung kommt. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit des Abbrechens und/oder Verschmutzens des Identifizierungscodes 20 minimiert werden.
Außerdem erleichtert die Zugabe von Pulver aus rostfreiem Stahl zur metallhältigen Farbe P die plastizierte Verformung des bestrahlten Abschnitts der festen Farbschicht Pa, wenn dieser Abschnitt in ausreichendem Maß durch den Laserstrahl bestrahlt wird, um genügend geschwärzt zu werden. Der geschwärzte Abschnitt der festen Farbschicht Pa ergibt einen hohen Kontrast im Vergleich zum nichtbestrahlten Abschnitt derselben festen Farbschicht Pa, der eine ausreichend große Differenz des Reflexionsvermögens aufweist, damit der resultierende Identifizierungscode 20 durch einen optischen Codeleser richtig gelesen wird.
Aufgrund des beschriebenen hohen Kontrasts zwischen dem bestrahlten und nichtbestrahlten Bereich der festen Farbschicht Pa besteht keine Notwendigkeit, Spuren plastizierter Verformung im Oberflächenbereich der festen Farbschicht Pa zu bilden, welche Spuren eine relativ große Tiefe und Breite haben. Daher ist das erfindungsgemäße Verfahren wirksam, einen äußerst kleinen Identifizierungscode 20 einer komplizierten Form zu bilden. Weiters hat die Bestrahlung durch den Laserstrahl keinerlei negative Auswirkungen auf die Hülle 2 und/oder irgendeinen anderen Abschnitt der Kathodenstrahlröhre, da er nur auf einen Abschnitt der festen Farbschicht Pa gerichtet ist, die auf einem ausgewählten Abschnitt der Hülle abgelagert ist.
Darüber hinaus klebt die aufgetragene Farbe P nach dem Trocknen zur Bildung der festen Farbschicht Pa so fest an der Hülle 2 an, daß jede mögliche Verformung und/oder Brechen des endgültigen Identifizierungscodes 20 minimiert werden kann.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Erwärmungsofen 5 eingesetzt, in dem eine Atmosphäre hoher Temperatur erzeugt wird, die wirksam ist, um die Erhärtung und anschließende feste Bindung der metallhältigen Farbschicht P am ausgewählten Abschnitt der Hülle 2 zu erleichtern.
Die Temperatur, bei der die feste Farbschicht auf der Hülle getrocknet wird, und der Zeitraum, während dessen die aufgetragene Farbe trocknet, um die feste Farbschicht zu bilden, kann unter Berücksichtigung der in der metallhältigen Farbe verwendeten Grundfarbe und/oder des Lösungsmittels in geeigneter Weise ausgewählt sein, weshalb sie nicht auf die hier offenbarten beschränkt sind. Bei Verwendung eines Lösungsmittels in der metallhältigen Farbe, das bei einer relativ niedrigen, an normale Temperatur oder Raumtemperatur heranreichenden Temperatur leicht durch Verdampfen entfernt werden kann, kann der Farbapplikator 3 eine Sprühpistole sein und von der Verwendung eines Erwärmungsofens 5 und jedes Trocknungsofens kann abgesehen werden, obwohl das Erwärmen die Erhärtung der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten metallhältigen Farbe erleichtern kann. Anders gesagt: dort, wo das Lösungsmittel des oben erwähnten Typs verwendet wird, ist das Erwärmen bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht entscheidend, und die auf die Hülle aufgetragene Farbe kann stehengelassen werden, bis sie gehärtet ist, um die feste Farbschicht zu ergeben.
Bezüglich des in der metallhältigen Farbe beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Lösungsmittels eignen sich neben Trichloräthan Xylol, Trol, Butanol, Toluen oder jedes andere Lösungsmittel, das durcn Verdampfen vor oder während der Wärmebehandlung, d.h. dem Trocknen im Erwärmungsofen, entfernt werden kann und das nicht unverdampft bleibt, d.h. die Eigenschaften der aufgetragenen metallbältigen Farbe nicht negativ beeinflußt.
In obiger Beschreibung ist auf die Verwendung von Pulver aus rostfreiern Stahl als Bestandteil der metallhältigen Farbe P Bezug genommen worden. Das Pulver aus rostfreiem Stahl kann eine Zusammensetzung aus 13 Gew.-% Nickel, 17 Gew.-% Chrom, 2,5 Gew.-% Molybdän und 67,6 Gew.-% Eisen aufweisen. Die Verhältnisse dieser vier Elemente müssen jedoch nicht auf die oben erwähnten beschränkt sein, mit der Maßgabe, daß diese vier Elemente, d.h. Nickel, Chrom, Molybdän und Eisen, in der erforderlichen metallhältigen Farbe P in unterschiedlichen Verhältnissen mit oder ohne die Zugabe geringer Mengen anderer Elemente enthalten sind. Anstelle des Pulvers aus rostfreiem Stahl kann auch ein Pulver aus Aluminium oder irgendeinem anderen geeigneten Metall verwendet werden.
Jedoch ist die Verwendung von rostfreiem Stahl oder Aluminium für das Metallpulver in der für das erfindungsgemäße Verfahren einzusetzenden metallhältigen Farbe zu bevorzugen, da sich herausstellte, daß die Auftragung der Farbe P, die entweder ein Pulver aus rostfreiem Stahl oder Aluminium enthält, eine zufriedenstellende Umwandlung in eine schwarze Farbe aufwies, d.h. zu einem hohen S/N-Verhältnis bzw. Störabstand führte.
Bei Verwendung von Kupferpulver in der für das erfindungsgemäße Verfahren einzusetzenden metallhältigen Farbe stellte sich heraus, daß die auf die Hülle aufgetragene und das Kupferpulver enthaltende feste Farbschicht geschwärzt wurde, als die Hülle aus dem Erwärmungsofen kam und bevor die Bestrahlung durch den Laserstrahl erfolgte. In Anbetracht dieser Tatsache scheint die Verwendung eines Pulvers aus einem Metall, z.B. Kupfer, jener Art, das dazu neigt, den Glanz zu verlieren, nicht empfehlenswert zu sein, da ein Metall dieser Art dazu neigt, mit der Grundfarbe und/oder dem Lösungsmittel zu reagieren, die während der Wärmebehandlung und/oder chemischen Behandlung, denen die Kathodenstrahlröhre während der Erzeugung ausgesetzt ist, in der Farbe verwendet werden, wodurch das Metall seinen Glanz verliert.
Hinsichtlich der Teilchengröße der in der metallhältigen Farbe verwendeten Metallteilchen ist es vorzuziehen, daß diese klein sind, da sie in einem Fluid-Zustand der metallhältigen Farbe nicht ausfällen. Die durchschnittliche Teilchengröße des Metallpulvers beträgt vorzugsweise nicht mehr als 40 Mikrometer.
Außer Silikonharz kann die Grundfarbe der metallhältigen Farbe entweder aus Methylphenylsilikon-Harz oder einer Mischung von Silikonharz mit denaturiertem Silikon bestehen, wobei beide der im allgemeinen während der Herstellung der Kathodenstrahlröhren durchgeführten Wärmebehandlung und chemischen Behandlung standhalten können. Eine anorganische Grundfarbe, z.B. Keramik wie Glas mit niedrigem Schmelzpunkt, das im allgemeinen für die Herstellung emaillierter Eisenwaren verwendet wird, eignet sich ebenfalls für die metallhältige Farbe. Bei Verwendung von Glas mit niedrigem Schmelzpunkt muß jedoch die Menge des ausgestrahlten Laserstrahls größer sein als bei der Verwendung von Silikonharz-Lack.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform davon und unter Bezugnahme auf die nur der Veranschaulichung dienenden begleitenden Zeichnungen beschrieben wurde, wird es für Fachleute auf dem Gebiet nach dem Durchlesen der vorliegenden Beschreibung offenkundig sein, daß zahlreiche Veränderungen und Modifizierungen im Rahmen des Offensichtlichen möglich sind. Es ist z.B. wohl bekannt, daß das Verfahren zur Herstellung der Kathodenstrahlröhre einen Schritt zum Entfernen von Spannungen in der Hülle der Kathodenstrahlröhre umfaßt. Da die Hülle aus Glas besteht, erfolgt das Entfernen von Spannungen in der Hülle durch Glühen bzw. Vergüten der Hülle bei einer Temperatur im Bereich von 400 bis 500ºC. Diese Glüh- bzw. Vergütungstemperatur kann demnach der Erwärmung der metallhältigen Farbschicht dienen, die als Lösungsmittel Trichloräthan enthält, und die beschriebene und dargestellte Verwendung des Erwärmungsofens nur zum Zwecke des Trocknens der aufgetragenen Schicht, kann somit entfallen, soferne der Glüh- bzw. Vergütungsschritt als Zwischenschritt zwischen der Farbauftragstelle und der Laserstrahl-Bestrahlungsstelle vorgesehen ist.

Claims

1. Verfahren zum Ausbilden von Identifizierungsmarkierungen (20) auf einer Kathodenstrahlröhre (1), die eine Hülle (2) aufweist, folgende Schritte umfassend:

das Auftragen einer Farbe, die in ein Bindemittel und ein Lösungsmittel gemischtes pulveriges Metall enthält, auf einen ausgewählten Außenflächenabschnitt der Hülle (2);

das Trocknen der aufgetragenen Farbe, um eine feste Farbschicht zu bilden;

das Bestrahlen eines Abschnitts der festen Farbschicht mit einem Laserstrahl, um die Identifizierungsmarkierungen (20) als zumindest eine geschwärzte Spur mit plastizierter Verformung auf einem Oberflächenbereich der festen Farbschicht auszubilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Metall aus rostfreiem Stahl und Aluminium ausgewählt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin das Bindemittel Silikonharz ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin der Trocknungsschritt durchgeführt wird, indem die Hülle (2) mit der darauf aufgetragenen Farbe durch einen Erwärmungsofen (5) geschickt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin der Ofen (5) ein Glüh- bzw. Vergütungsofen ist, der bei der Herstellung der Kathodenstrahlröhre zum Abbau von in der Hülle (2) aufgebauten Spannungen eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Lösungsmittel aus Trichloräthan, Xylol, Trol, Butanol, Toluol und Mischungen daraus ausgewählt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, worin das Lösungsmittel Trichloräthan ist und der Trocknungsschritt zumindest 10 Minuten lang bei einer Temperatur von zumindest 300ºC durchgeführt wird.