(57)【要約】  本発明は、簡単で、迅速で且つ均一な表面のコーティングを可能にする表面コーティング方法及び装置に関する。方法は、Ａ）コーティングしようとする表面１００を調達するステップと、Ｂ）溶剤並びにコーティングしようとする表面を覆うことを目的とする、不揮発性、膜形成用、及び可溶性である又は溶剤中に懸濁させる若しくは分散させることができる材料又はその前駆物質を含有する溶液を準備するステップと、Ｃ）ステップＢ）で得られた溶液のエアロゾルを発生させるステップと、Ｄ）管の第１の端部から、予め決められた断面積Ｓｅの管の第２の端部へ向けてエアロゾルの流れＦを発生させるステップであって、管が、管の第２の端部の断面積Ｓｅよりも小さい断面積Ｓを含む射出口を有するスプレイ・ノズルを備え、その結果、比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが毎秒４メートルよりも大きく、好ましくは毎秒１５メートルよりも大きく、有利には毎秒２８メートルと４５メートルとの間である、発生させるステップと、Ｅ）コーティングしようとする表面に向けてノズルの射出口を向けるステップと、Ｆ）コーティングしようとする表面上へとエアロゾルをスプレイするステップとを含む。
2017512125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の全体にわたりエアロゾルをスプレイすることによって表面をコーティングするための方法であって、
Ａ）コーティングしようとする表面（１００）を用意するステップと、
Ｂ）少なくとも１つの溶剤並びにコーティングしようとする前記表面を覆うことを目的とする、不揮発性、膜形成用、及び可溶性の又は前記溶剤中に懸濁させる若しくは分散させることができる少なくとも１つの材料又は前記材料の前駆物質を含有する溶液を準備するステップと、
Ｃ）ステップＢ）において得られた前記溶液のエアロゾルを発生させるステップであって、前記エアロゾルがキャリア・ガス相及びステップＢ）において得られた前記溶液の液滴を含む、発生させるステップと、
Ｄ）管の第１の端部から所定の断面積（Ｓｅ）を有する前記管の第２の端部に向けて流量（Ｆ）のエアロゾルを発生させるステップであって、前記管が前記管の前記第２の端部の断面積よりも小さい断面積（Ｓ）を有する射出口を含む射出ノズルを備え、その結果、前記エアロゾルが前記管の前記第２の端部と前記ノズルの前記射出口との間で加速され、比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが毎秒４メートルよりも大きく、好ましくは毎秒１５メートルよりも大きく、有利には毎秒２８メートルと４５メートルとの間に含まれ、ここでは、
・  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の前記流量であり、
・  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位の前記ノズルの前記射出口断面積である、
発生させるステップと、
Ｅ）コーティングしようとする前記表面に向けて前記ノズルの前記射出口を向けるステップと、
Ｆ）コーティングしようとする前記表面上に前記エアロゾルをスプレイするステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記キャリア・ガス相が、大気又は窒素若しくはアルゴンなどの中性ガスである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記キャリア・ガス相が、ステップＦ）の前に溶剤蒸気を添加される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記キャリア・ガス相が、ステップＤ）の間に溶剤蒸気を添加される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記キャリア・ガス相が、前記ノズルを出た後で溶剤蒸気を添加される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ステップＢ）の間では、前記溶剤が、メタノール、エタノール又はイソプロパノールなどのアルコール系溶剤であり、可溶性材料が、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎのアルコラートの中から選択され、Ｍが金属又はシリコンであり、Ｒがアルキル有機基ＣｎＨ２ｎ＋１であり且つ前記アルコラートの前駆物質である、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ステップＢ）の間では、前記溶剤が水であり、コーティングしようとする前記表面を覆うことを目的とする前記材料が、前記水に懸濁させることができる又は分散させることができる、チタン酸化物ナノ粒子などの可溶性材料である、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ステップＥ）の間では、前記ノズルの前記射出口が、コーティングしようとする前記表面から所定の距離Ｄのところに設置され、その結果、比Ｒ２＝Ｆ／（Ｓ＊Ｄ）が１，２００秒−１よりも大きく、好ましくは４，０００秒−１よりも大きく、有利には１０，０００秒−１と４５，０００秒−１との間に含まれ、ここでは、
・  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の前記流量であり、
・  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位の前記ノズルの前記射出口断面積であり、
・  Ｄが前記ノズルの前記射出口とコーティングしようとする前記表面との間のメートル（ｍ）単位の前記距離である、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ステップＣ）の間では、前記発生した流れは、前記比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが５．８＊ｅｘｐ（１６０＊Ｄ）よりも大きく、好ましくは１２．９＊ｅｘｐ（１３０＊Ｄ）よりも大きいようなものであり、ここでは、
・  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の前記流量であり、
・  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位の前記ノズルの前記射出口断面積であり、
・  ｅｘｐが指数関数であり、
・  Ｄが前記ノズルの前記射出口とコーティングしようとする前記表面との間のメートル（ｍ）単位の前記距離であり、Ｄが０．２＊１０−３ｍと１．５＊１０−２ｍとの間に含まれ、好ましくは１０−３ｍと１０−２ｍとの間に含まれる、
請求項１又は６に記載の方法。
【請求項１０】
ステップＣ）の間では、前記発生した流れは、前記比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが２．１＊ｅｘｐ（１９１＊Ｄ）よりも大きく、好ましくは９．２＊ｅｘｐ（１１２＊Ｄ）よりも大きいようなものであり、ここでは、
・  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の前記流量であり、
・  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位の前記ノズルの前記射出口断面積であり、
・  ｅｘｐが指数関数であり、
・  Ｄが前記ノズルの前記射出口とコーティングしようとする前記表面との間のメートル（ｍ）単位の前記距離であり、Ｄが０．２＊１０−３ｍと２．３＊１０−２ｍとの間に含まれ、好ましくは１０−３ｍと１．３＊１０−２ｍとの間に含まれる、
請求項１、３、６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ステップＣ）の間では、前記発生した流れは、前記比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが１７．６＊ｅｘｐ（１１４＊Ｄ）よりも大きく、好ましくは２１．５＊ｅｘｐ（１１２＊Ｄ）よりも大きいようなものであり、ここでは、
・  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の前記流量であり、
・  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位の前記ノズルの前記射出口断面積であり、
・  ｅｘｐが指数関数であり、
・  Ｄが前記ノズルの前記射出口とコーティングしようとする前記表面との間のメートル（ｍ）単位の前記距離であり、Ｄが０．２＊１０−３ｍと１０−２ｍとの間に含まれ、好ましくは１０−３ｍと６．＊１０−３ｍとの間に含まれる、
請求項１又は７に記載の方法。
【請求項１２】
ステップＣ）の間では、前記発生した流れは、前記比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが１５．５＊ｅｘｐ（１００＊Ｄ）よりも大きく、好ましくは１９＊ｅｘｐ（９６＊Ｄ）よりも大きいようなものであり、ここでは、
・  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の前記流量であり、
・  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位の前記ノズルの前記射出口断面積であり、
・  ｅｘｐが指数関数であり、
・  Ｄが前記ノズルの前記射出口とコーティングしようとする前記表面との間のメートル（ｍ）単位の前記距離であり、Ｄが０．２＊１０−３ｍと１．２＊１０−２ｍとの間に含まれ、好ましくは１０−３ｍと６．＊１０−３ｍとの間に含まれる、
請求項１、３、７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
表面上にエアロゾルをスプレイすることによって表面をコーティングするための装置であって、
・  少なくとも１つの溶剤並びにコーティングしようとする前記表面（１００）を覆うことを目的とする、不揮発性、膜形成用、及び可溶性の又は前記溶剤中に懸濁させることができる若しくは分散させることができる少なくとも１つの材料又は前記材料の前駆物質を含有する溶液の容器（４１）と、
・  前記容器（４１）内に含まれる前記溶液のエアロゾルを発生させることが可能であるエアロゾル発生器（３０）と、
・  第１の端部（１１１）を通り前記容器に接続された管（５０〜１１０）と
を備えた装置において、
前記管が、所定の断面積（Ｓｅ）を有する前記管の第２の端部（１１２）のところに射出ノズル（１２０）を備え、前記射出ノズルが、前記管の前記第２の端部の前記断面積（Ｓｅ）よりも小さい断面積Ｓを有する射出口を備え、その結果、使用中には、エアロゾルの流れＦが、前記管の前記第２の端部と前記ノズルの前記射出口との間で加速されることを特徴とする、装置。
【請求項１４】
処理対象物の表面上にエアロゾルをスプレイすることによって前記処理対象物の前記表面をコーティングするためのシステムであって、
・  請求項１３に記載の装置と、
・  前記処理対象物のための支持部（９０）と
を備え、
前記支持部及び前記装置のノズルの射出口が、互いに対して位置を調節可能であることを特徴とする、システム。
【請求項１５】
キャリア・ガス相の溶剤の分圧を調節するための手段をさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
インターフェースを含む制御ユニットと、プロセッサと、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法を適用するためのコンピュータ・プログラムを含むメモリとをさらに備える、請求項１４又は１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面をコーティングするための方法及びこれを適用するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの産業及び多くの用途では、表面の均一なコーティングを必要とする、すなわち、堆積した層は、実質的に一定の厚さ（＋１５％又は−１５％の変動は許容される）を有するべきである。
【０００３】
特に、いわゆる＜＜光学品質＞＞層を用いて表面をコーティングするための必要性が存在する、すなわち、表面上に堆積した層は、不透明でなく過度に拡散性でもなく、実質的に、可視領域において同じ干渉特性を有し、そしてコーティングした表面のすべての領域上で同じ光学特性を有する。堆積物の光学品質の決定は、当業者なら標準作業である。
【０００４】
光学特性が層の組成、構造及び厚さに依存するので、これら３つの特質が表面の全体にわたり可能な限り均一なままであるという可能性を、コーティング技術が与えることが根源的である。例えば、ガラス上の反射防止層は、１２０ｎｍ±１５％の典型的な厚さ及び１．２４±５％の屈折率を有するべきである。
【０００５】
このようなコーティングは、表面が複雑であるとき、すなわち、表面が平坦でない又は／及び非常に大きいときには、なおさら難しい。このように、例えば、長尺パイプ又は窓ガラスのコーティングは、極めて困難であり且つ長時間を必要とする。
【０００６】
液体溶液から表面をコーティングするための方法は、すでに存在している。浸漬による毛細管コーティング、遠心力による又はエアロゾルとしてコーティング材料をスプレイすることによるコーティングに言及することができる。
【０００７】
本発明は、スプレイすることによるコーティングに関する。
【０００８】
この方法の基本原理は、コーティング材料及び溶剤を含有する溶液をタンク内に配置すること、次いで、例えば噴霧器によって微小液滴を発生させることから構成される。
【０００９】
とりわけ、超音波噴霧器又は静電噴霧器のインパクトによる空気式噴霧器に言及することができる。３つのケースでは、溶液の初期状態を支配している表面張力及び粘性力に打ち勝つ加圧力、振動／キャビテーション力、及び静電反発力／引力によって、溶液を液滴へと変換する。
【００１０】
発生した微小液滴は、直径±３００％で数ミクロンの評価された（ｒａｔｅｄ）サイズを典型的には有する。最も大きい液滴は沈降し、すなわち、タンク内に落下し、一方で、最も小さい液滴は、エアロゾルを形成し、沈降せずにブラウン運動を受けることで特徴付けられる。
【００１１】
最も小さい液滴は、次いで、コーティングしようとする処理対象物に向かってキャリア・ガスによって運び去られる。
【００１２】
いくつかの方法がこの原理を使用している。
【００１３】
例えば、Ｌａｎｇｌｅｔ他の名義の特許文書ＥＰ０４８６３９３は、スプレイすることによって表面をコーティングするための方法及び装置を記載し、ここでは、雰囲気の組成を制御することが可能であり、したがって液滴がコーティングしようとする表面上に堆積する前に溶剤の蒸発を制限することが可能な密閉型且つ漏洩防止反応装置内で、スプレーイングを実行する。装置は、エアロゾルを加速しないという意味で、いずれのノズルも使用していない。実際に、エアロゾルの流れは、反応装置の頂部へ向かって進められ、コーティングしようとする処理対象物に向かって向けられたキャリア・ガスの第２の流れと出会う。コーティングしようとする表面に向かって拡がる反応装置の円錐形状は、エアロゾルの速度の低下を引き起こす。
【００１４】
Ｌａｎｇｌｅｔ他の文書、「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｐｕｌｖｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎ  ａｅｒｏｓｏｌ：  ａ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｔｏｏｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｏｌ−ｇｅｌ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ」、ｓｏｌ−ｇｅｌ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｈａｎｄｂｏｏｋ−Ｖｏｌ．  １、Ｓｏｌ−ｇｅｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、Ｈ．  Ｋｏｚｕｋａ編、Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ  （２００５）  ２８９〜３０７頁では、この著者は、乱流を制限し、堆積物の一様性を助長するためにエアロゾルの層流を得るべきであることを特定している。この目的のためには、エアロゾルの流れの流量を、毎分約１リットルに制限すべきである。
【００１５】
他の著者も、良い品質のコーティング（光学品質）を得るために、低い速度の非常に重要な性質を確認している。例えば、ＳＯＮＯ−ＴＥＫの装置が典型的には毎秒７．６から１２．７センチメートル（毎秒３〜５インチ）の限定された放出速度を可能にすることを、インターネット・サイトｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｏｎｏ−ｔｅｋ．ｃｏｍ．上で記述しているＳＯＮＯ−ＴＥＫに言及することができる。
【００１６】
この装置では、流れは加速されないが、圧縮空気スリーブによってある幾何学的形状内に単純に閉じ込められる。このケースでは、液滴は、スリーブの外に拡散することはないが、その速度は増加しない。
【００１７】
これは、エアロゾルの流れが遅い場合に、均一なコーティングが得られるに過ぎないという先行技術からもたらされる。実際に、先行技術の方法を用いると、溶剤の完全な蒸発の後で均一な層を得るために、エアロゾルの流れ内で乱流を回避し且つコーティングしようとする基板の単位表面当たり一定数の液滴を射出するように、エアロゾルの流れが遅くなるように維持される。
【００１８】
したがって、既存の方法は、低い速度を含むので緩慢である。さらに、蒸発を制限し且つ特定の形状をコーティングすることを可能にするために、現状技術は、制御された雰囲気で、すなわち、密閉型且つ漏洩防止反応装置内でコーティングを生成することを提案している。これは、溶剤で雰囲気を飽和させること（蒸発を制限する）及びエアロゾルの流れをモデル化し、加速せずにエアロゾルの流れを特定の形状に規定するために、エアロゾルの流れの周りを圧縮空気のジェットを使用することによって（圧縮空気ジェットはエアロゾルとは混合しない）制御された方法でエアロゾルの流れを適応させるという可能性をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】ＥＰ０４８６３９３
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】Ｌａｎｇｌｅｔ他、「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｐｕｌｖｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎ  ａｅｒｏｓｏｌ：  ａ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｔｏｏｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｏｌ−ｇｅｌ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ」、ｓｏｌ−ｇｅｌ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｈａｎｄｂｏｏｋ−Ｖｏｌ．  １、Ｓｏｌ−ｇｅｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、Ｅｄｉｔｏｒ  Ｈ．  Ｋｏｚｕｋａ、Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ  （２００５）  ２８９〜３０７頁
【非特許文献２】ＳＯＮＯ−ＴＥＫインターネット・サイトｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｏｎｏ−ｔｅｋ．ｃｏｍ．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、本発明の目的は、表面、任意選択で複雑な表面の簡単で、迅速で且つ（構造で、組成で、及び厚さで）均一なコーティングを可能にする表面コーティング方法及び装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
このために、本発明は、既存の装置と比較して材料の流れを非常に強く加速するために、ノズルを用いてエアロゾルのようなコーティング材料を関係する表面の全体にわたりスプレイすることによって現在の慣行に逆行するものを提案する。意外なことに、液滴のこの加速は、正確で且つ調節可能な厚さを有する均一な層を発生させる。
【００２３】
この目的のために、本発明の目的は、表面の全体にわたりエアロゾルをスプレイすることによって表面をコーティングするための方法であって、
Ａ）コーティングしようとする表面を用意するステップと、
Ｂ）少なくとも１つの溶剤並びにコーティングしようとする表面を覆うことを目的とする、不揮発性、膜形成用、及び可溶性の又は溶剤に懸濁させることができる若しくは分散させることができる少なくとも１つの材料又はその前駆物質を含有する溶液を準備するステップと、
Ｃ）ステップＢ）において得られた溶液のエアロゾルを発生させるステップであって、エアロゾルがキャリア・ガス相及びステップＢ）において得られた溶液の液滴を含む、発生させるステップと、
Ｄ）管の第１の端部から、所定の断面積Ｓｅを有する管の第２の端部へとエアロゾルの流れＦを発生させるステップであって、管が、管の第２の端部の断面積よりも小さい断面積Ｓを有する射出口を有する射出ノズルを備え、その結果、エアロゾルが管の第２の端部とノズルの射出口との間で加速され、比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが毎秒４メートルよりも大きく、好ましくは毎秒１５メートルよりも大きく、有利には毎秒２８メートルと４５メートルとの間に含まれ、ここでは、
・  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の流量であり、
・  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位のノズルの射出口断面積である、
発生させるステップと、
Ｅ）コーティングしようとする表面に向けてノズルの射出口を向けるステップと、
Ｆ）コーティングしようとする表面の全体にわたりエアロゾルをスプレイするステップと
を含む、方法である。
【００２４】
他の実施例によれば、
・  キャリア・ガス相を、好ましくは乾燥させ且つフィルタを通した大気、窒素又はアルゴンとすることができ、
・  キャリア・ガス相には、ステップＦ）の前に溶剤蒸気を添加することができ、
・  キャリア・ガス相には、ステップＤ）の間に溶剤蒸気を添加することができ、
・  キャリア・ガス相には、ノズルの射出口の後で溶剤蒸気を添加することができ、
・  ステップＢ）の間では、溶剤を、メタノール、エタノール又はイソプロパノールなどのアルコール系溶剤とすることができ、可溶性材料を、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎのアルコラートの中から選択することができ、ここでは、Ｍが金属又はシリコンであり、Ｒがアルキル有機基ＣｎＨ２ｎ＋１であり且つ上記アルコラートの前駆物質であり、
・  ステップＢ）の間では、溶剤を、水とすることができ、コーティングしようとする表面を覆うことを目的とする材料を、水に懸濁させる又は分散させることができる、チタン酸化物ナノ粒子などの可溶性材料とすることができ、
・  ステップＥ）の間では、ノズルの射出口を、コーティングしようとする表面から所定の距離Ｄのところに設置することができ、その結果、比Ｒ２＝Ｆ／（Ｓ＊Ｄ）が１，２００秒−１よりも大きく、好ましくは４，０００秒−１よりも大きく、有利には１０，０００秒−１と４５，０００秒−１との間に含まれ、ここでは、
−  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の流量であり、
−  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位のノズルの射出口断面積であり、
−  Ｄがノズルの射出口とコーティングしようとする表面との間のメートル（ｍ）単位の距離であり、
・  ステップＣ）の間では、発生した流れを、比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが５．８＊ｅｘｐ（１６０＊Ｄ）よりも大きく、好ましくは１２．９＊ｅｘｐ（１３０＊Ｄ）よりも大きいようにすることができ、ここでは、
−  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の流量であり、
−  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位のノズルの射出口断面積であり、
−  ｅｘｐが指数関数であり、
−  Ｄがノズルの射出口とコーティングしようとする表面との間のメートル（ｍ）単位の距離であり、Ｄが０．２＊１０−３ｍと１．５＊１０−２ｍとの間に含まれ、好ましくは１０−３ｍと１０−２ｍとの間に含まれ、
・  ステップＣ）の間では、発生した流れを、比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが２．１＊ｅｘｐ（１９１＊Ｄ）よりも大きく、好ましくは９．２＊ｅｘｐ（１１２＊Ｄ）よりも大きいようにすることができ、ここでは、
−  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の流量であり、
−  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位のノズルの射出口断面積であり、
−  ｅｘｐが指数関数であり、
−  Ｄがノズルの射出口とコーティングしようとする表面との間のメートル（ｍ）単位の距離であり、Ｄが０．２＊１０−３ｍと２．３＊１０−２ｍとの間に含まれ、好ましくは１０−３ｍと１．３＊１０−２ｍとの間に含まれ、
・  ステップＣ）の間では、発生した流れは、比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが１７．６＊ｅｘｐ（１１４＊Ｄ）よりも大きく、好ましくは２１．５＊ｅｘｐ（１１２＊Ｄ）よりも大きいようにすることができ、ここでは、
−  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の流量であり、
−  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位のノズルの射出口断面積であり、
−  ｅｘｐが指数関数であり、
−  Ｄがノズルの射出口とコーティングしようとする表面との間のメートル（ｍ）単位の距離であり、Ｄが０．２＊１０−３ｍと１０−２ｍとの間に含まれ、好ましくは１０−３ｍと６．＊１０−３ｍとの間に含まれ、
・  ステップＣ）の間では、発生した流れは、比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが１５．５＊ｅｘｐ（１００＊Ｄ）よりも大きく、好ましくは１９＊ｅｘｐ（９６＊Ｄ）よりも大きいようにすることができ、ここでは、
−  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の流量であり、
−  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位のノズルの射出口断面積であり、
−  ｅｘｐが指数関数であり、
−  Ｄがノズルの射出口とコーティングしようとする表面との間のメートル（ｍ）単位の距離であり、Ｄが０．２＊１０−３ｍと１．２＊１０−２ｍとの間に含まれ、好ましくは１０−３ｍと６＊１０−３ｍとの間に含まれる。
【００２５】
本発明はやはり、表面の全体にわたりエアロゾルをスプレイすることによって表面をコーティングするための装置であって、
・  少なくとも１つの溶剤並びにコーティングしようとする表面を覆うことを目的とする、不揮発性、膜形成用、及び可溶性の又は溶剤中に懸濁させる若しくは分散させることができる少なくとも１つの材料又はその前駆物質を含有する溶液の容器と、
・  容器内に含まれる溶液のエアロゾルを発生させることができるエアロゾル発生器と、
・  第１の端部を通り容器に接続された管と
を備え、管が、所定の断面積を有する管の第２の端部のところに射出ノズルを備え、射出ノズルが、管の第２の端部の断面積よりも小さい断面積を有する射出口を備え、その結果、使用中には、エアロゾルの流れＦが、管の第２の端部とノズルと射出口との間で加速される、装置に関する。
【００２６】
本発明はやはり、処理対象物の表面の全体にわたりエアロゾルをスプレイすることによって処理対象物の表面をコーティングするためのシステムであって、
−  上記の装置と、
−  処理対象物のための支持部と
を備え、
支持部及び装置のノズルの射出口が、互いに対して位置を調節可能である、
システムに関する。
【００２７】
他の実施例によれば、
・  システムは、キャリア・ガス相の溶剤の分圧を調節するための手段をさらに備えることができ、並びに／又は
・  システムは、インターフェースを含む制御ユニット、プロセッサ、及び上記の方法を適用するためのコンピュータ・プログラムを含むメモリをさらに備えることができる。
【００２８】
本発明の他の特徴は、添付した図を参照して行われる以降の詳細な説明において非限定的な方法で列挙されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による装置の模式的断面図である。
【図２】本発明による方法において使用されるノズルの射出口の模式的平面図である。
【図３】本発明による方法において使用されるノズルの模式的斜視図である。
【図４ａ】本発明による装置の４つの実施例の模式的斜視図である。
【図４ｂ】本発明による装置の４つの実施例の模式的斜視図である。
【図４ｃ】本発明による装置の４つの実施例の模式的斜視図である。
【図４ｄ】本発明による装置の４つの実施例の模式的斜視図である。
【図５】雰囲気制御の有無による比Ｒ１＝Ｆ／Ｓに対して得られた光学品質サンプルの数を図示するヒストグラムである。
【図６】雰囲気制御の有無による比Ｒ１＝Ｆ／Ｓに対して得られた光学品質サンプルの数を図示するヒストグラムである。
【図７】雰囲気制御の有無による、比Ｒ１＝Ｆ／ＳＤに対して得られた光学品質サンプルの数を図示するヒストグラムである。
【図８】雰囲気制御の有無による、比Ｒ１＝Ｆ／ＳＤに対して得られた光学品質サンプルの数を図示するヒストグラムである。
【図９】雰囲気制御の有無による、選択した距離Ｄにしたがって適用される最小比Ｒ１＝Ｆ／Ｓを図示する曲線である。
【図１０】雰囲気制御の有無による、選択した距離Ｄにしたがって適用される最小比Ｒ１＝Ｆ／Ｓを図示する曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の観点では、エアロゾルは、液体粒子の集団に対応し、その組成は、初期溶液の組成に対応し、キャリア・ガスによって生じる様々な交換平衡によって変えられる。発生器そして次いでノズルを出る粒子は、直径±３００％で数ミクロンの評価されたサイズを有し、沈降せずにキャリア・ガスによって粒子が遠くへ運ばれることを可能にするブラウン運動を粒子が受けることで特徴付けられる。
【００３１】
本発明は、先行技術の知られている溶液とは異なり、エアロゾルの塗布方法によって、ノズルを使用することによって光学品質層の容易な堆積を可能にするエアロゾルをスプレイすることによるコーティング技術を提案し、ノズルの幾何学的形状はコーティングしようとする部分の幾何学的形状に依存する。ノズルは、流れを閉じ込める役割を一般に有し、その結果、後半のものがコーティングしようとする表面上に大きな速度（典型的には毎秒４メートルよりも大きい）で到達する。
【００３２】
この堆積技術は、コーティングしようとする表面のモフォロジが堆積距離の全体にわたって少なくとも変化しない部品（例えば、管、筒、変化する断面積を有する棒、平板又は一方向の湾曲板、等）と相性が良い。
【００３３】
図１及び図４ａを参照すると、本発明は、表面上に膜形成用のエアロゾル１０２をスプレイすることによって表面１００をコーティングするための方法に関し、下記の連続するステップ：
Ａ）コーティングしようとする表面１００を用意するステップと、
Ｂ）少なくとも１つの溶剤並びにコーティングしようとする表面を覆うことを目的とする、不揮発性、膜形成用、及び可溶性の又は懸濁させることができる（粒子が沈降しない）若しくは溶剤中に分散させることができる（粒子が沈降する場合には、例えば撹拌することによって粒子が懸濁することを維持しなければならない）少なくとも１つの材料（有機材料若しくは無機材料）又はその前駆物質を含有する溶液１０１を準備するステップと、
Ｃ）ステップＢ）において得られた溶液１０１のエアロゾル１０２を発生させるステップであって、エアロゾルがキャリア・ガス相及びステップＢ）において得られた溶液の液滴を含む、発生させるステップと、
Ｄ）管１１０の第２の端部１１２の断面積Ｓｅよりも小さい断面積Ｓを有する射出口１２１を含む射出ノズル１２０を備え、管１１０の第１の端部１１１から、所定の断面積Ｓｅを有する管１１０の第２の端部１１２に向けてエアロゾルの流れＦを発生させるステップであって、その結果、エアロゾルが管の第２の端部とノズルの射出口との間で加速され、比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが毎秒４メートルよりも大きく、好ましくは毎秒１５メートルよりも大きく、有利には毎秒２８メートルと４５メートルとの間に含まれ、ここでは、
・  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の流量であり、
・  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位のノズルの射出口断面積である、
発生させるステップと、
Ｅ）コーティングしようとする表面に向けてノズルの射出口を向けるステップと、
Ｆ）コーティングしようとする表面上にエアロゾルをスプレイするステップと
を含む。
【００３４】
エアロゾルを、少なくとも１つの不揮発性、膜形成用化合物及びキャリア・ガス相を含むコーティング液体溶液から空気法によって好ましくは形成する。エアロゾルの組成を、注入時に又はバブリングによって又はエアロゾルを発生させた後の富化によって制御することができる。
【００３５】
図４ａは、エアロゾルを発生させるための例示的な構成を図示する。
【００３６】
装置は、ベンチュリー効果によって浸漬した毛細管２０内の不揮発性、膜形成用材料を含む液体溶液の吸い上げを引き起こす加圧空気吸気１０を含む。
【００３７】
吸い上げられた液体は、タンク３１中へと落下する滴へと及び噴霧器の射出口４０に向かって向けられるエアロゾル１０２を作る微小液滴へと吸い上げた液体を分けるインパクタ３０上に射出される。そしてエアロゾルは、次いで、溶剤６０で満たされた洗浄フラスコ（ｗａｓｈｉｎｇ  ｆｌａｓｋ）までパイプ５０により搬送され、次いで基板１００まで管１１０を通って搬送される。参照番号６１及び６２は、構成内での溶剤フラスコの代替の位置を図示している。
【００３８】
エアロゾルは、次いで、いずれか、選択堆積用の小さな直径（図４ａ）を有する又は大きな表面を覆う堆積物用の直線で囲まれたスロット（図４ｂ）を含むノズル１２０によって表面１００上へとスプレイされる。
【００３９】
任意選択の往復スプレーイング用のモータ駆動「２軸」移動を用いるプレート９０上に、表面１００を設置することができる。代替の状況では、基板を固定し、一方で、すでに「構成された」表面（ビルディング上の窓ガラス、公園内のソーラー・パネル、アーバン・ファニチャー．．．）上に堆積物を付けることができるように、ノズル、又はそれどころかエアロゾル発生器、及び洗浄フラスコを、可動アパーチャ９１上に設置することができる。
【００４０】
ノズルの幾何学的形状は、射出口が移動に対して平行な方向に理想的には狭くなり且つ移動に対して垂直な方向に長くなるようなものであり、そしてノズルと表面との間の距離が堆積物の全体の幅にわたって一定のままであるように基板のモフォロジに調節される。ノズルのアパーチャは、場合に応じて任意の他のモフォロジをやはり有することができる。
【００４１】
図２及び図３の例示的な実施例では、ノズルの射出口は、幅ｅ及び長さＬを有するスロットである。断面積Ｓは、したがってＬ＊ｅに等しい。ノズルしたがってスロットの長さは、５ｃｍである。
【００４２】
有利なことには、本発明によれば、表面１００に向かうエアロゾルの放出を、ノズル１２０によって確実にし、その射出口１２１をコーティングしようとする表面からメートル（ｍ）で所定の距離Ｄのところに設置し、その結果、比Ｒ２＝Ｆ／（Ｓ＊Ｄ）が１，２００秒−１よりも大きく、好ましくは４，０００秒−１よりも大きく、有利には１０，０００秒−１と４５，０００秒−１との間に含まれる。
【００４３】
本発明者は、巧みな方法で決定した距離Ｄのところにノズルの射出口を設置することによって、強いエアロゾル速度値を用いて光学品質のコーティングを準系統的に得ること、これによって方法を加速することが可能であることを理解している。
【００４４】
エアロゾルの速度と距離Ｄとの間の関係は、Ｖ＝α＊ｅｘｐ（β＊Ｄ）のタイプのものであり、ここでは、α及びβが数値係数であり、ｅｘｐが指数関数である。
【００４５】
数値係数α及びβは、使用する溶液のタイプ（アルコール系溶液又は水溶液）及び雰囲気制御の存在又は欠如に依存する。
【００４６】
第１のケースでは、キャリア・ガス相の組成は、大気の組成であり、使用した溶液は、アルコール系溶液であり、溶剤は、エタノールＥｔＯＨなどのアルコールであり、そして可溶性物質は、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎのアルコラートから選択され、ここでは、Ｍが金属又はシリコンであり、そしてＲがアルキル有機基ＣｎＨ２ｎ＋１であり且つこのようなアルコラートの前駆物質である。
【００４７】
このケースでは、ステップＣ）の間では、発生した流れＦは、比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが５．８＊ｅｘｐ（１６０＊Ｄ）よりも大きく、好ましくは１２．９＊ｅｘｐ（１３０＊Ｄ）よりも大きいようなものであり、ここでは、
・  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の流量であり、
・  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位のノズルの射出口断面積であり、
・  ｅｘｐが指数関数であり、
・  Ｄがノズルの射出口とコーティングしようとする表面との間のメートル（ｍ）単位の距離であり、Ｄが０．２＊１０−３ｍと１．５＊１０−２ｍとの間に含まれ、好ましくは１０−３ｍと１０−２ｍとの間に含まれる。
【００４８】
第２のケースでは、キャリア・ガス相の組成は、空気の流れが、ステップＦ）の前に（ステップＤ中に又はノズルを出た後で、例えば雰囲気制御されたチャンバによって）溶剤蒸気を添加されるように変えられた大気であり、使用した溶液はアルコール系溶液である。
【００４９】
このケースでは、ステップＣ）の間では、発生した流れは、比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが２．１＊ｅｘｐ（１９１＊Ｄ）よりも大きく、好ましくは９．２＊ｅｘｐ（１１２＊Ｄ）よりも大きいようなものであり、ここでは、
・  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の流量であり、
・  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位のノズルの射出口断面積であり、
・  ｅｘｐが指数関数であり、
・  Ｄがノズルの射出口とコーティングしようとする表面との間のメートル（ｍ）単位の距離であり、Ｄが０．２＊１０−３ｍと２．３＊１０−２ｍとの間に含まれ、好ましくは１０−３ｍと１．３＊１０−２ｍとの間に含まれる。
【００５０】
第３のケースでは、キャリア・ガス相の組成は、大気であり、使用した溶液は水溶液であり、溶剤は水であり、コーティングしようとする表面を覆うことを目的とする材料は、水に懸濁させることができる又は分散させることができる、チタン酸化物ナノ粒子などの可溶性材料である。
【００５１】
このケースでは、ステップＣ）の間では、発生した流れは、比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが１７．６＊ｅｘｐ（１１４＊Ｄ）よりも大きく、好ましくは２１．５＊ｅｘｐ（１１２＊Ｄ）よりも大きいようなものであり、ここでは、
・  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の流量であり、
・  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位のノズルの射出口断面積であり、
・  ｅｘｐが指数関数であり、
・  Ｄがノズルの射出口とコーティングしようとする表面との間のメートル（ｍ）単位の距離であり、Ｄが０．２＊１０−３ｍと１０−２ｍとの間に含まれ、好ましくは１０−３ｍと６．＊１０−３ｍとの間に含まれる。
【００５２】
第４に、キャリア・ガス相の組成は、空気の流れがスプレイされる前に溶剤蒸気を添加されるように変えられた大気であり、使用した溶液は水溶液である。
【００５３】
このケースでは、ステップＣ）の間では、発生した流れは、比Ｒ１＝Ｆ／Ｓが１５．５＊ｅｘｐ（１００＊Ｄ）よりも大きく、好ましくは１９＊ｅｘｐ（９６＊Ｄ）よりも大きいようなものであり、ここでは、
・  Ｆが毎秒立方メートル（ｍ３．ｓ−１）単位の流量であり、
・  Ｓが平方メートル（ｍ２）単位のノズルの射出口断面積であり、
・  ｅｘｐが指数関数であり、
・  Ｄがノズルの射出口とコーティングしようとする表面との間のメートル（ｍ）単位の距離であり、Ｄが０．２＊１０−３ｍと１．２＊１０−２ｍとの間に含まれ、好ましくは１０−３ｍと６．＊１０−３ｍとの間に含まれる。
【００５４】
ノズルの使用は、
（ｉ）速いことがある液滴の蒸発を防止すること、
（ｉｉ）表面にエアロゾルの衝突でエアロゾルの広がりを助長するためにエアロゾルの微小液滴の速度を大きくすること、
（ｉｉｉ）層の光学特性を局所的に変えることがある特質の何らかの変更を防止するために、コーティングしようとする表面１００のある区域上でこの流れを一定に維持すること、
（ｉｖ）コーティングする領域の周りの雰囲気の組成を、ノズルの射出口のところのキャリア・ガスの組成に可能な限り近く維持すること、
の可能性を与える。
【００５５】
厚さ及び構造の点で、堆積物の均一性は、初期溶液のレオロジー（粘性、表面張力、揮発性、等）に、エアロゾルを発生させるための条件（圧力、流れ、キャリア・ガスの組成）に、使用するエアロゾル発生器のタイプに依存するが、ここでは主に表面とノズルとの間の距離に依存する。
【００５６】
堆積物の厚さは、単位面積当たりの堆積した量に正比例する。
【００５７】
入念に作り上げた膜に光学品質を与えるために、微小液滴は、表面を濡らすために表面上に溶剤を伴って、そして薄い液体層を形成するために一緒に合体するように到達すべきであり、言い換えると、前駆物質の凝集に導き且つゲルそれから固体膜の形成に導く溶剤の蒸発は、堆積フェーズの後でのみ生じるべきである。
【００５８】
このフェーズの間の溶剤を富化した雰囲気（０＜相対蒸気圧ＰＲ（ｓｏｌｖｅｎｔ）＜１００％）は、エアロゾルの液滴の溶剤の自然蒸発を遅くするために必要であることを証明することができる。このために、液滴を輸送するガス・キャリアの流れは、基板上へとスプレイされる前にこの溶剤の蒸気をやはり添加するために、溶剤、例えばエタノールで満たされたバブラ６０中へと通される。溶剤のレベルは、堆積中には同じままであるように制御されるべきである。この特殊性で、堆積中の雰囲気の制御は、このように上流で管理され、したがって射出口の付近での閉じられたチャンバを必ずしも必要としない。
【００５９】
非常に薄い方法で基板上への液滴の塗布を制御し、したがって堆積物の特性、特にその均一性を制御するために、ノズルが輸送の終わりに付けられる。これは、基板上への粒子の流れの到達前に、粒子の流れのチャネリングの可能性を与える。付けられたノズルは、薄い局所的な被覆又は大きな表面積の被覆に応じて所望の堆積物に適応した形状を有することができる。
【００６０】
図４ａ及び図４ｂに図示したように、２つの方向に沿って基板の移動を可能にするモータ駆動支持部上の水平位置に載っている基板に垂直に、エアロゾルを、ノズルを介して塗布することができる。
【００６１】
或いは、図４ｃ及び図４ｄに図示したように、ノズルが基板に対して任意のタイプの動き（移動、回転、傾斜）をできることを可能にするモータ駆動装置上に、ノズルを設置することができる。
【００６２】
両者の代替方法をより柔軟に組み合わせることができる。
【００６３】
現状技術に対する主な違いは、表面上に到達するエアロゾルの流れの速度に関係する。本発明では、エアロゾル（液滴＋キャリア・ガス）を毎秒４メートルよりも速く加速するために、すべてが適用されている。他方で、現状技術の装置では、緒言で説明したように流れを可能な限り遅く維持するために、すべてが適用されている。
【００６４】
膜形成用初期溶液を任意の種類とすることができるが、この発明に優先して付ける初期溶液は、ゾル−ゲル溶液（有機又は無機又は混合物のいずれか）である。溶液の特定の実施例によれば、膜前駆物質は、いくつかの不揮発性化合物の混合物に対応し、溶剤が均一な分散又は前駆物質種の完全可溶化を生じさせることが可能であるように、且つ溶剤が堆積条件下で蒸発し得るように、溶剤を典型的には選択する。溶剤は、典型的にはアルコール系溶液又は水−アルコール系溶液である。
【００６５】
方法の全体のステップの間にガス状態のままであることが可能なガス又はガスの混合物から、キャリア・ガスを選択する。キャリア・ガスは、一般に、コーティング溶液とはあまり反応性ではなく、好ましくはまったく反応性ではない、すなわち、化学的特性を変えることが望ましい場合を除いて、キャリア・ガスは、決して化学的特性を実質的に変えることはない。キャリア・ガスは、連続流又は不連続流としてシステムへと一般に導入され、エアロゾルの形成に関与することが可能である。工業品質の加圧空気が主流のケースあるが、いずれかの他の組成、とりわけ窒素又はアルゴンなどの中性ガスを想定することができる。
【００６６】
当業者には知られている様々な技術を用いて、エアロゾルを形成することができる。とりわけ噴霧について言及することができ、噴霧は、とりわけ、超音波的又は静電的ないずれかのインパクトを用いる空気式噴霧器によって液体を小さなサイズの液体粒子へと細分化することに対応する。３つのケースでは、溶液の初期状態を支配している表面張力及び粘性力に打ち勝つ、それぞれ、加圧力、振動／キャビテーション力、及び静電的反発力／引力によって、溶液を液滴へと変換する。
【００６７】
液体溶液が、加圧したガス、一般に空気と交差することを空気式噴霧が暗に意味するので、空気式噴霧は、「２流体噴霧」の名称によって一般に示される。単純な加圧噴霧、遠心力による噴霧、空気を用いる支援型噴霧、空気ジェットを用いる支援型噴霧、発泡を用いる噴霧、又はさらなるインパクト噴霧（及びベンチュリ効果若しくは衝突効果）などの様々な機構に出会うことがある。
【００６８】
超音波噴霧は、液体溶液と超音波によって励振された表面との間の接触を暗に意味する。この接触を可能にするために２つの道筋が使用される。すなわち、液体が超音波によって励振され振動しているノズルを横切る、又は液体がピエゾ電気セラミック・トランスジューサを装着したガラス容器中へと注がれることのいずれかである。
【００６９】
静電噴霧は、導電性基板及び導電性基板と溶液が通過する金属毛細管ワイアとの間に発せられる非常に高い電圧（３ｋＶと１５ｋＶとの間）を暗に意味する。イオン化された液体中の同じ電荷間の反発によって、毛細管の出口のところで発生された液滴は、課せられた電場に応じた方向に直接向けられる。
【００７０】
液滴への溶液の空気式噴霧法が好ましい。この方法は、インパクトによる空気式噴霧器、やはりベンチュリー効果又は衝突効果による噴霧器とも呼ばれる、によって一般に実行される。原理は、タンクに収容され、浸漬した毛細管内の液体コーティング溶液のベンチュリー効果によって吸引を引き起こす噴霧器中への加圧空気の吸気に基づく。毛細管の浸漬していない端部のところでは、液体を微小液滴へと分割する小さな球などの、インパクタに吸い上げられた液体の射出がある。より大きな液滴は、タンクへと落下し、一方で小さな液滴が、噴霧器の射出口に向かって自動的に向けられるエアロゾルを形成する。
【００７１】
直線状のノズル（長さが処理しようとする表面の幅以下であってもよい）の使用は、被覆欠陥を発生させることがある掃引偏移を調節することを必要とせずに１回だけの掃引で堆積物を生成する可能性を与える。直線状のノズルを、一緒に取り付けられる連続したベース・ユニットとすることができる。ベース・ユニットの数は、掃引幅を定めるであろう。各ユニットは、その長さに応じて１つ又は複数のエアロゾル放射部を備えるであろう。流れの方向を乱すために使用する内部部品を追加することによって、流れを最適化することができる。
【００７２】
その柔軟性によって、本発明は、様々な性質のコーティング溶液から、とりわけ初期には互いに混じることのない溶液から堆積物を生成するという可能性をさらにもたらす。
【００７３】
本発明を、いくつかのエアロゾルにより適用することができる。したがって、ステップ（ｃ）において、異なる性質の、とりわけ異なる膜前駆物質を含むいくつかのエアロゾルを準備することが可能である。事前の蒸気富化で又は注入の前に、これらのエアロゾルを合流させることができる。このように、本発明はやはり、発生、富化、混合、射出の連続するステップを含み、エアロゾルの混合物を用いて表面をコーティングするための方法にも関係する。
【００７４】
上に説明した方法を、同じ表面上に数回適用することができ、これは、このように、例えば、異なる性質のものであり得る膜の重ね合せを得ることが可能である。
【００７５】
射出の前に混合するエアロゾルの割合を変えることによって、堆積する膜の組成傾斜を得ることが、やはり可能である。
【００７６】
本発明はやはり、上に説明した方法を適用するための装置及びシステムにも関する。
【００７７】
装置は、
・  少なくとも１つの溶剤並びにコーティングしようとする表面を覆うことを目的とする、不揮発性、膜形成用、及び可溶性の又は溶剤中に懸濁させることができる若しくは分散させることができる少なくとも１つの材料又はその前駆物質を含有する溶液の容器４１と、
・  容器内に含まれる溶液のエアロゾルを発生させることが可能なエアロゾル発生器３０と、
・  第１の端部１１１を通り容器４１に接続された管５０〜１１０と、
・  任意選択で、管内のエアロゾルを加速するための流れ発生器と、
を備える。
【００７８】
管５０〜１１０は、第２の端部１１２のところに射出ノズル１２０を備える。射出ノズルは、注入口の断面積よりも小さい断面積Ｓを有する射出口を備え、その結果、使用中には、エアロゾルの流れＦが、ノズルの注入口と射出口との間で加速される。
【００７９】
本発明はやはり、処理対象物の表面をコーティングするための完全なシステムにも関係し、システムは、前述の装置並びに処理対象物の支持部を備え、支持部及び装置のノズルの射出口は、互いに対して位置を調節可能である。
【００８０】
有利なことに、本発明によるシステムは、コンピュータによって制御される。この目的のために、システムは、インターフェースを備えた制御ユニット、プロセッサ、及び本発明による方法を適用するためのコンピュータ・プログラムを含むメモリを備える。
【００８１】
典型的には、ユーザは、コーティングしようとする表面及び使用するエアロゾル溶液に応じて、ユーザの装置に最も良く適合している流速を入力することができ、プロセッサは、いずれか、比Ｒ２を用いて、又は比Ｒ１と距離Ｄとの間のα＊ｅｘｐ（β＊Ｄ）のタイプの関係式を用いて、本発明による方法によって必要とされる距離Ｄのところにノズル及び表面を置くために、ノズルの射出口とコーティングしようとする表面との間の動きを自動的に命令するであろう。
【００８２】
システムは、特に表面上で支持されているときに、この表面に対する変位を許容する手段、好ましくは自動化された手段、並びにコーティング装置の特定の変位を許容する手段を好ましくは搭載する。
【００８３】
システムはやはり、例えば、バブラなどの、キャリア・ガス相の溶剤の分圧を調節するための手段を有利なことに備える。
【００８４】
とりわけ様々なサイズ及び形状を有するノズルの可能性のある使用によって、局所的な薄い堆積物（ネットワーク）又は大きな表面を覆う全体の堆積物のような、様々なタイプの堆積物、コーティング又は膜に対して、本発明を使用することができるので、本発明は、包括的な発明である。
【００８５】
可変パターンのマクスの使用は、本発明の範囲内でやはり可能である。表面をこのようにコーティングから部分的に保護することができる。コーティング及び適切なマスクの選択は、当業者の手の届く範囲内である。
【００８６】
例示的な実施例
いくつかの解決策を、本発明による方法を適用するために試験した。これらの溶液の、グラムでの組成が、下記の表にコピーされている。
【００８７】
【表１】
2017512125.tif 000003
【００８８】
使用した噴霧器は、ＴＯＰＡＳ  ＡＴＭ２１０−Ｈ（インパクトによる空気式噴霧器）である。製造業者のデータによれば、単独の水から発生された液滴の平均直径は、０．５μｍと１μｍとの間である。
【００８９】
類似の噴霧器について、メタノール溶剤に基づく溶液から発生された多分散型粒子は、０．００３５μｍと３５．００μｍとの間を有する直径を含むことが示されている。
【００９０】
エアロゾル発生器の射出口のところ及びノズルの射出口のところでの、流量計によって測定したフロー値は、圧力に依存し、対応表が、下記に与えられている。
【００９１】
【表２】
2017512125.tif 000004
【００９２】
堆積条件は、２５℃／大気圧である。キャリア・ガスは、すべてのケースで圧縮され、フィルタを通した乾燥空気である。同じ結果が、純度＞９９．９９％を有する圧縮窒素を用いて得られた。
【００９３】
堆積は、ノズルの前に、エタノール・バブラ中を通した空気（Ｖ＝１５０ｍＬ／Ｔ＝４０〜４５℃／射出口流量≒５〜６ｌ／ｍｉｎ）を含む混合物によるエタノール蒸気を有するキャリア・ガスの富化なし（大気雰囲気）、又は有り（ＥｔＯＨ雰囲気）で実行した。堆積を、０．４ｍｍと１．４ｍｍとの間に含まれるスロット幅ｅを有するノズルを用い、且つ１から１３ｍｍまで変わるノズルと基板との間の距離Ｄで実行した。
【００９４】
試験用に使用したノズルは、長方形スロットを有する射出口を備えている。したがって、射出口の断面積Ｓは、スロットの長さＬ掛ける幅ｅに等しい。
【００９５】
基板は、事前にアセトンで、次いでエタノールで洗浄したシリコン１００の断片である。
【００９６】
ノズル及びコーティングしようとする表面に対する移動速度を、図１を参照してｘ軸の方向に７ｍｍ．ｓ−１に設定した、その結果、光学品質の指標である光干渉に関係する虹色が見える厚さ範囲内の層の形成を可能にするために十分な量の単位表面当たりの溶液を堆積させた。この速度は、層の厚さを調節する可能性をさらに与えている。当然のことながら、本発明は、この堆積速度によって限定されない。
【００９７】
移動中に、同じサンプル上でエアロゾルの流れの速度の効果を比較するために、０．５バールと４．５バールとの間で２０ｍｍ毎に０．５バールだけエアロゾル発生器中へと注入するガスの圧力を段階的に増加することによって、流れの速さが変えられる。
【００９８】
図５〜図８のグラフは、すべての溶液Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥが含む得られた結果をまとめている。
【００９９】
これらのヒストグラム上では、サンプルは、３つのカテゴリにグループ分けされている：棒線ＮＯは、悪い光学品質を有する表面サンプルを表し、棒線Ｏは、良い光学品質を有する表面サンプルを表し、そして棒線Ｉｎｔは、中間の光学品質を有する表面サンプルを表している。
【０１００】
図５及び図６のヒストグラムは、様々な比Ｒ１の区間（流速Ｆ）について各カテゴリ内のサンプルの数を図示している。
【０１０１】
毎秒０メートルから４メートルまでに限っての範囲にわたる速度範囲Ｆ／Ｓでは、サンプルは、良い光学品質又はそれどころか中間の光学品質を有するものはなく、これは、使用した溶液Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ又はＥに無関係である。
【０１０２】
良い光学品質を有するサンプルが得られ始めるのは、毎秒４メートルからに過ぎない（約３．２％）。
【０１０３】
詳しくは、毎秒４メートルから１５メートルまでにわたる範囲では、アルコール系溶液Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤだけが、良い光学品質を有するサンプルを得る可能性を与え：溶液Ａは、良い光学品質を有するわずかなサンプル（１５６個中の２個、すなわち、約１．５％）を得る可能性を与え、溶液Ｂ及び溶液Ｃは、少し多くの良い光学品質を有するサンブル（１５６個中の５個、すなわち、約３．２％）を得る可能性を与え、そして溶液Ｄは、さらに多く（１５６個中の１３個、すなわち、約８．３％）を得る可能性を与える。
【０１０４】
水溶液Ｅは、毎秒１５メートルから良い光学品質のサンプルを得る可能性を与えるに過ぎない。
【０１０５】
比Ｒ１の高い側の範囲は、速度が大きいほど良い光学品質のサンブルの数がより多くに増加することを示している。
【０１０６】
これは、現状技術のすべての傾向に反している。
【０１０７】
キャリア・ガス相の組成が制御されているか否かに拘わらず、これは真実である。当然のことながら、図５と図６との間では、同等の速度においては、良い光学品質のサンプルの得られる割合が大きい：すべての溶液を含め、区間４〜１５、１５〜２８及び２８〜４５について、何らかの雰囲気制御なしにそれぞれ３．２％、２８．９％及び５３．９％の良い光学品質を有するサンプルを得て、そして制御されたエタノールＥｔＯＨ雰囲気下では１９．５％、５２．６％及び７３．３％の良い光学品質を有するサンプルを得るので、制御された雰囲気の存在が、良い光学品質のサンプルを得ることを容易にすることが注目される。
【０１０８】
しかしながら、エアロゾルが表面上に十分な速度で到達することを確実にするために、ノズルは、コーティングしようとする表面から遠過ぎないようにすべきである。これは、様々な比Ｒ２の区間（ノズルの射出口とコーティングしようとする表面との間の距離Ｄで割り算した流れＦの速度）について、各カテゴリ内のサンプルの数を図示している図７及び図８のヒストグラムによって図示されている。
【０１０９】
良い光学品質のサンプルを得るためには、比Ｒ２は少なくとも１，２００秒−１であるべきであることを、これらのヒストグラムは示している。
【０１１０】
図５及び図６のヒストグラムのように、Ｒ２が増加するほど、良い光学品質のサンプルの割合がより多くに増加する。また、エタノール雰囲気の存在は、得られる割合をさらに増加させている。
【０１１１】
光学品質を有するコーティングを準系統的に得るという可能性をもたらす、距離Ｄと放出速度との間の関係が存在することに、本発明者は注目した。
【０１１２】
エアロゾルの速度と距離Ｄとの間の関係は、Ｖ＝α＊ｅｘｐ（β＊Ｄ）のタイプのものであり、ここでは、α及びβが数値係数であり、ｅｘｐが指数関数である。
【０１１３】
実験の結果が、図９及び図１０の曲線によって図示されている。
【０１１４】
一般に、これらの曲線は３つの教示を与える：
・  第１は、関係式Ｆ／Ｓ＝α＊ｅｘｐ（β＊Ｄ）であり、所与の溶液について、曲線Ｆ／Ｓ＝αｓｏｌ＊ｅｘｐ（βｓｏｌ＊Ｄ）の上方に位置する任意の対（Ｆ／Ｓ；Ｄ）は、良い光学品質のサンプルを準系統的に得るという可能性をもたらす。したがって：
ｏ  対２００（３５ｍ．ｓ−１；０．００３ｍ）は、試験した溶液の曲線のすべての上方に位置し、良い光学品質のサンプルを準系統的に得るという可能性をもたらすであろう、
ｏ  対２０１（２５ｍ．ｓ−１；０．００４ｍ）は、アルコール系溶液の曲線のすべての上方に位置し、これらの溶液を用いて良い光学品質のサンプルを準系統的に得るという可能性をもたらすであろう、しかし水溶液Ｅを用いると非常に少ない、
ｏ  対２０２（１７ｍ．ｓ−１；０．００５ｍ）は、溶液Ｄの曲線の上方で且つ溶液Ｂの曲線上に位置する。これら２つの溶液を用いて良い光学品質のサンプルを準系統的に得るという可能性をもたらすであろう、しかし、溶液Ａ及びＣを用いるよりもはるかに少なく、それどころか水溶液Ｅを用いるよりも少ない。
ｏ  対２０３（１０ｍ．ｓ−１；０．００７ｍ）は、試験した溶液の曲線のすべての下方に位置し、良い光学品質の極めて少ないサンプルを得る可能性しか与えないに過ぎないであろう。
・  第２は、等しい距離において、アルコール系溶液は、水溶液よりも遅い速度で良い光学品質のサンプルを得るという可能性をもたらし、必然的結果として、等しい速度において、アルコール系溶液が、より大きな距離Ｄのところで良い光学品質を有するサンプルを得るという可能性をもたらすということである。
・  第３は、エタノールＥｔＯＨ雰囲気の存在が、係数α及びβを減少させることであり、これは、適用しようとする速度が遅く且つ距離Ｄが大きくてもよいので、方法がより柔軟性があることを意味している。
【０１１５】
破線の曲線１及び２は、アルコール系溶液Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤについて経験的に許容できる「適用コリドール（適用帯、ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｃｏｒｒｉｄｏｒ）」を図示している。また、曲線３及び４は、水溶液Ｅについての許容できる「適用コリドール」を経験的に図示している。
【０１１６】
したがって、本発明による方法は、射出速度が大きくなるので、知られている方法を用いるよりもさらに迅速に光学品質を有する表面を得るという可能性をもたらす。２つの異なるＦ／Ｓ比に対して、移動速度パラメータ上で作用させることによって同じ光学品質を得ることが可能である。
【０１１７】
さらに、経済的な装置を必要な寸法に形成するために、流れの速度と表面からのノズルの距離とを組み合わせることが可能である。
【０１１８】
ＴｉＣｌ４タイプ（ＴｉＯ２膜に対して）又はＴＥＯＳ（ＳｉＯ２膜に対して）の前駆物質を用いたゾル−ゲル製法を、メタノール又はイソプロパノールを主溶剤として用いて試験した。
【０１１９】
これらの溶液のグラムでの組成が、下記の表に与えられている。
【０１２０】
【表３】
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【０１２１】
アルコール系溶剤がより揮発性であるほど、溶液が急速に蒸発するリスク及び堆積物が「乾燥され」、したがって最適でない光学品質になるリスクをより多く招く。あまり揮発性ではないアルコール系溶剤を用いると、堆積物が反対に「あまりにも液状」であり、膜の均一性を堆積中に制御することが難しくなる。
【０１２２】
エタノールよりもさらに揮発性であるメタノール系の溶液について、光学品質の堆積物が、（追加の溶剤バブラを適用せずに）０．６ｍｍ未満の幅ｅを有するスロットを含むノズルを使用することによって、そして７ｍｍ未満のノズルと基板との間の距離を用いて得られた。良い結果が、３バールから４バールまでのエアロゾル発生器内に注入されたガス圧で得られた。
【０１２３】
エタノールよりもわずかに小さい揮発性であるイソプロパノール系の溶液について、層の振る舞いは、エタノール溶剤を用いて得られた結果と同様であり、良い光学品質及び良い均一性のために調節すべきパラメータは、ほとんど同じである。
【０１２４】
堆積試験を、５ｃｍの代わりに１６ｃｍに等しい長さＬを有し且つ射出口スロットの幅が０．４ｍｍであるノズルを用いて実行した。基板の被覆が１６ｃｍの幅、すなわち、ノズルの射出口スロットの有効長の全体にわたり実際に存在することが、観察されている。当然のことながら、本発明は、スロットの長さによって限定されない。
【０１２５】
すでに実行した堆積試験は、厚さが均一であり且つ５ｎｍと１，０００ｎｍとの間に含まれる厚さを有する光学品質のコーティングを得るという可能性をもたらした。（特に指定のない化合物の）工業的製法を用いて実行した試験は、均一であり且つ４，４００ｎｍの厚さを有する光学品質のコーティングをもたらした。堆積しようとする化学溶液に応じて、したがって、均一で且つ光学品質を有する堆積物を維持しつつ、本発明による方法を用いて想定される厚さ範囲が、５ｎｍ〜１，０００ｎｍの範囲に制限されるのではなく、５ｎｍから数ミクロンまでの範囲であることを、考えることができる。膜が厚いほど、厚さで不均一であるリスクが高くなる。不均一性は、下記の方法で決定される：
−  層の厚さは、層の異なる点（例えば、１０点）においてエリプソメトリによって又は電子顕微鏡内で測定される、
−  測定した厚さ値を平均する、
−  平均に対する最大偏差が、この平均値のパーセントとして表示され、不均一性を表す。
【０１２６】
本発明の範囲内で、最大偏差が、（薄い厚さのコーティングに対して）６％と（最も厚いコーティングに対して）１４％との間に位置することを見積もることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ−４ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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