JP2016507365A - スプレーノズル装置およびコーティング方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、コーティング材料を含有しているスプレー噴流（１４）を、スプレー方向Ｓに噴霧するためのスプレーノズル装置に関する。スプレー方向Ｓにおいて前記スプレーノズル装置（１５）の向かい側にあり、かつ、スプレー方向Ｓを横切る方向に配置されている表面を当該スプレーノズル装置はコーティングする。前記スプレーノズル装置は、・スプレーノズル（１）と、・少なくとも１つの制御ノズル（３、４）とを有しており、前記スプレーノズル（１）は、自身のスプレーノズル出力部（２）から前記スプレー噴流（１４）を噴霧し、前記制御ノズル（３、４）は、前記スプレー方向Ｓを横切る方向で前記スプレー噴流（１４）に配向可能なまたは配向されている制御ノズル出力部（５、６）を有しており、当該制御ノズル出力部（５、６）から出る制御流（１２、１３）を前記スプレー噴流（１４）に当てて、当該スプレー噴流（１４）の向きを変える装置において、制御信号（９、１０）によって前記制御流（１２、１３）を制御する制御装置が設けられている。本発明はさらに、相応する、コーティング方法に関する。

Description

本発明は、大面積の基板を均一にスプレー塗装するための設備、スプレーノズルおよび方法に関する。

半導体産業において、種々のコーティング方法が使用されている。この中で殊に、スピンコーティングとスプレーコーティングとが際立っている。

スピンコーティングの場合には、塗布されるべき液状物質が基板上に析出される。その後、基板が回転される。この回転によって液体に力が作用し、液体を基板の表面全体にわたって分散させる。コーティングパラメータ、主に、担体基板の回転速度および回転加速度を所期のように選択することによって、数ナノメートルから数マイクロメートルの層厚、極端な場合には、数ミリメートルの層厚を形成することができる。スピンコーティングは、主に、平らな面にフォトラックまたは接着剤をコーティングするのに用いられる。この接着剤は半導体産業において、幾つかの基板を貼り合わせるために使用される。利点は、極めて正確、迅速、効率的かつ低コストな材料塗布である。しかし、スピンコーティングの欠点は、基板がパターニングされているまたは極めて大きい場合に現れる。パターニングされた基板は、塗布されるべき層の厚さを比較的不均一にする。これは殊に、目的の層厚が、基板上の最も高い形状的特徴よりも小さい場合に生じる。この場合には、材料が内側から外側へと分布することによって、形状的特徴の、中心に向かって配向された側壁だけに材料がコーティングされる、ということが生じ得る。これに対して、中心とは反対側にある側では、材料内に泡または欠損箇所が生じてしまう。スピンコーティングのさらなる欠点は、殊に、コーティングされるべき基板の最大の大きさおよび幾何学的形状に関する制限にある。規格化された基板、主にウェハ、多くの場合にはシリコンウェハは、円型の、すなわち放射相称の対称性を有しており、規格化された直径を有している。以前は、２〜１２インチの直径を有する基板が使用されていたが、今後は、１８インチまでの直径を有する基板が半導体産業において使用されるだろう。しかし、上述した放射相称の基板よりも何倍も大きい矩形の基板をコーティングするように指示されている、極めて多くの産業分野がある。例えば、太陽電池産業での使用に対しては、基板、いわゆるパネルがコーティングされなければならない。この基板は、円形ではなく、まして、スピンコーティングのためのコーティング設備に適しているものでもない。このパネルは長方形の基板であり、その長さおよび／または幅はしばしば２メートルを越える。その厚さは、ミリメートルからセンチメートルの範囲にある。同様の問題が全ての種類の基板と、窓用、ディスプレイ用、フロントガラス用等の多くのガラス基板とに対して生じる。

このようなパネルをコーティングするための１つの手法は、スプレーコーティングである。スプレーコーティング用の相応に構成された設備によって、パネルは、有利には流れ作業プロセスにおいて、任意の材料によって全面がコーティングされる。最適なコーティングのための重要な判断基準は殊に、層厚の均一性である。パネルは、スプレーコーティング設備の使用に対して、必ずしも小さいというわけではない面積全体にわたって、材料でコーティングされなければならない。析出される層の層厚は、しばしばマイクロメートル領域、むしろナノメートル領域にある。産業界は、相応するケースに対して、既に種々の解決策を見出している。ある解決策では、幾つかのノズルが相応するスプレーコーティング設備の幅全体に沿って分配して設けられる。これらはそれぞれ最大で、小さい、直接的にその下に位置するパネルの筋をコーティングする。ここで、次のような問題が生じる。すなわち、細かく霧化された粒子が、複数のノズルのコーティング領域が交差している「継ぎ目箇所」に凝集して、層の層厚が均一であるとは言えなくなってしまう、という問題が生じる。既に実行されている他の手法では、コーティング設備の幅全体に沿って、コーティングされるべきパネルにわたって、レールに沿って往復運動する１つまたは複数のノズルが使用される。この形態は最終的に、最初に挙げたケースと比べてより均一な層厚を有する層を形成するが、速度は比較的遅く、高いスループットに適していない。収容ユニット、レール、並びに、その上のノズルが固定されているキャリッジは、相応に動く。従って、摩耗および高い故障確率の影響を受けやすい。ノズルの運動によって、相応する振動および／または乱流が生じる。これは、層の均一性に多大な影響を与える。

ＵＳ２０１０／００７８４９６号は、スプレーノズル装置を開示している。ここでは、相応するスプレーコーティング設備のスプレー噴霧の向きが変えられる。

本発明の課題は、均一なコーティングを可能にするスプレーノズル装置並びに対応する設備およびスプレーノズル装置の動作方法を提供することである。

上述の課題は、特許請求の範囲に記載された特徴によって解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項に記載されている。本発明では、明細書、特許請求の範囲および／または図面に記載されている特徴のうちの少なくとも２つの全ての組み合わせも可能である。値の範囲が示されている場合には、挙げられた境界内にある値も境界値として開示されるべきであり、任意の組み合わせで請求可能である。

本発明は、大きい面積、殊にパネル、有利にはソーラーパネルを本発明のスプレーノズル装置によって最適にコーティングするための設備および方法に関する。これは、基板の、コーティング設備に対して相対的に大きい面積にわたった、殊に、極めて均一な層厚を有する層の形成を意図している。この基板は殊に、５０ｃｍ、有利には１〜２メートルを上回る長さおよび／または幅を有する。基板の厚さは、コーティングされるべき面積に対して、基準に合わせられており、殊に、ミリメートルからセンチメートルの範囲にある。

本発明はここで、次のような着想に基づいている。すなわち、スプレーノズルのスプレー噴流に配向されているまたは配向することが可能な複数の制御ノズルを使用するという着想である。これらの制御ノズルはスプレー噴霧ないしはエアゾール、すなわち液体粒子および／または固形粒子とのガス内での混合物を、できるだけ最適に、線に沿って、ないしはストリップ状の面に沿って、長方形に沿って、特別な渦巻き技術を用いて、さらには円形の面にわたって、しかし一般的には任意の面に沿って、分配してないしは所期のように偏向する。コーティングされるべき基板は、制御ノズルによるスプレー噴霧の駆動制御の間、スプレー方向に対する垂線に沿ってないしはスプレー方向を横切って、または、スプレーノズルの配向を横切って、方向Ｒにおいて並進運動する。すなわち、スプレー噴霧の下を通って移動する。

本発明では有利には、少なくとも、コーティングされるべき基板とスプレーノズルとの間の相対運動を横切る方向において、本発明の設備に対して動かない、殊に回転不可能なスプレーノズルが使用される。これによって、設備を安価に構築することができ、設備のメンテナンスが容易になり、メンテナンス間隔がより長くなる。

本発明の有利な実施形態では、スプレーノズル装置は制御装置を有する。制御装置は、殊に別個に制御される制御信号を有する。これは制御ノズルから生じる、殊に気体の制御流の制御のためのものである。本発明では制御装置は、さらなるタスクを担い得る。これは殊に、スプレーノズルの制御である。さらに、本発明では次のことが可能である。すなわち、制御ノズルおよび／またはスプレーノズルの制御を、スプレーノズルに対する基板の相対運動の速度に依存して行うことが可能である。さらに本発明では次のことが可能である。すなわち複数のセンサをこの制御装置と結合させることが可能である。これは殊に、コーティング材料が入れられている貯蔵部および／または制御流を印加するために充填されるガスが入れられている貯蔵部に対する充填センサである。従って、コーティングにとって重要な部品と流れを、殊に、相互に依存して制御することができる。これによって、基板のより均一なコーティングが可能になる。スプレーノズルおよびまたは制御ノズルは、０〜１０００Ｖの範囲の電圧によって、有利には０〜５００Ｖの範囲の電圧によって、より有利には０〜２５０Ｖの範囲の電圧によって、さらに有利には０〜２００Ｖの範囲の電圧によって、極めて有利には０〜１００Ｖの範囲の電圧によって、最も有利には０〜１０Ｖの範囲の電圧によって動かされる。

スプレーノズルおよび／または制御ノズルのガス流は、０〜１０００ ｌ／ｍｉｎの間にあり、有利には０〜５００ ｌ／ｍｉｎの間にあり、より有利には０〜２５０ ｌ／ｍｉｎの間にあり、さらに有利には０〜２００ ｌ／ｍｉｎの間にある。制御ノズル用の制御ガスとしては一般的に全ての種類のガスおよび／またはガス混合物が使用可能である。しかし有利には、以下のガスおよび／またはガス混合物のうちの１つである。すなわち、
・窒素
・クリーン・ドライ空気（英語でclean dry air,CDA）
・二酸化炭素
・アルゴン
・ヘリウム
・酸素
・不活性ガス
・不活性ガスのガス混合気

スプレーノズルおよび／または制御ノズルのガス圧は０〜１００ｂａｒ（但し０は除く）の範囲にあり、有利には０〜５０ｂａｒ（但し０は除く）の範囲にあり、より有利には０〜２５ｂａｒ（但し０は除く）の範囲にあり、さらに有利には０〜１０ｂａｒ（但し０は除く）の範囲にあり、極めて有利には０〜５ｂａｒ（但し０は除く）の範囲にある。

複数の制御信号が、殊に位相シフトを有する関数として規定されて構成されている場合、スプレー噴流への各制御流の印加の間で所定の、有利にはよりソフトな移行が行われる。位相シフトが、少なくとも大部分、有利には完全に、弱め合い干渉を伴って行われるのは特に有利である。これによって、制御信号の総計が一定になる。従って、より良好な、かつ、より均一なコーティング結果が得られる。

制御信号の形状／関数は有利には、以下の、殊に数学的な関数のうちの１つである。すなわち：
・経験に基づいて求められ、記憶された関数
・理論的に規定された関数
・正弦関数
・鋸歯状関数
・矩形関数
・ディラックのデルタ関数（「無限の」細い矩形信号）
・指数関数
・多項式関数
・対数関数

リストで最初に挙げられ、最も好ましい「経験に基づいて求められ、記憶された関数」は、本発明では、コーティングの層厚または層厚分布の経験的な測定によって最適化され、理論的な考察によって作成することができない制御信号のことである。例えば、多数の基板をある程度の開始条件および周辺条件下でコーティングすることが考えられるだろう。後続の層の評価によって、次のことが推論される。すなわち、使用されている制御信号が所望の結果をもたらしたか否かが推論される。そうでない場合には、開始条件および／または周辺条件、すなわち制御信号が相応に変えられ、コーティングプロセスが繰り返される。悪化が確認されると、制御信号の最適化プロセスが相応に、所望の最適な結果がもたらされるまで続けられる。所望の制御信号は、一般的に、トリビアルな数学的な関数によって表されるのではなく、任意の有利な全単射関数によって表され、デジタルに記憶される。

「一般的な、理論的に考え出された関数」とは、あらゆる数学から公知の関数である。しかしこれは、物理的な考察および／または化学的な考察および／または方法技術的な考察および／または数学的な考察によって、本発明の方法を最適に実行することを可能にするために合理的および／または必要であると思われる。複数の関数の重畳も、本発明では可能である。

全ての制御信号、殊に、「経験に基づいて求められ、記憶された」関数および「一般的な、理論的に考え出された関数」では、目的は、不均一なコーティングへと導くできるだけ多くのノイズ影響を信号形状によって相殺することである。不均一なコーティングの考えられる原因は、殊に以下のものであり得る：
・スプレー装置の種々の構造素子の製造誤差
・基板の特性
・スプレーノズルの特性
・物理的な影響（スプレー噴流の偏向が、信号関数に対して線形でない）
・スプレー材料の特性（例えば、滴の大きさ、粘性等）

本発明の制御信号の周波数は、０〜５００Ｈｚ（但し０は除く）の範囲にあり、有利には０〜４００Ｈｚ（但し０は除く）の範囲にあり、より有利には０〜３００Ｈｚ（但し０は除く）の範囲にあり、さらに有利には０〜２００Ｈｚ（但し０は除く）の範囲にあり、極めて有利には０〜１００Ｈｚ（但し０は除く）の範囲にあり、最も有利には０〜５０Ｈｚ（但し０は除く）の範囲にある。

使用されている塗装剤は、液体および／または気体であり得る。有利には、これはスプレーノズル内の相応する霧化器によって、有利には超音波霧化器によって霧化される液体である。塗装剤には、気体および／または液体の形態の任意の添加剤を添加することができる。

超音波霧化器の出力は、本発明では、０〜１００ワット（但し０は除く）の範囲にあり、有利には０〜５０ワット（但し０は除く）の範囲にあり、より有利には０〜２５ワット（但し０は除く）の範囲にあり、さらに有利には０〜１０ワット（但し０は除く）の範囲にあり、極めて有利には０〜５ワット（但し０は除く）の範囲にある。

有利には、塗装剤はラッカーである。塗装剤の析出レートは、本発明では１〜１０００ μｌ／ｓであり、有利には１〜８００ μｌ／ｓであり、より有利には、１〜６００ μｌ／ｓであり、さらに有利には１〜５００ μｌ／ｓである。特に有利な様式では、制御ノズルの駆動制御は置換可能である。これは、制御信号によって切り替え可能な、制御流の流れ特性に影響を与える機械的および／または流体力学的な部品が設けられることによって行われる。

本発明のスプレーノズルは、本発明の１つの実施形態によって改良される。この実施形態では、スプレーノズルが、少なくとも、コーティングされるべき基板とスプレーノズルとの間の相対運動を横切る方向において、本発明の設備に対して動かないように、殊に回転不可能であるように構成されている。殊に、スプレーノズル装置は固定手段を有している。この固定手段によってスプレーノズル装置が固定可能である。殊に、コーティングの間、スプレーノズルは、スプレーノズルに対する基板の相対運動を横切る方向において、自由度を有していない。従って本発明では、スプレーノズル装置での駆動手段または駆動結合手段を省くことができる。

超音波霧化器および／またはベンチュリノズルを設けることによって、スプレーノズルを発展させることができる。

本発明の別の有利な構成では、制御流はスプレー噴流のスプレー方向Ｓに対して３０°〜１７０°、殊に４５°〜１６０°、有利には９０°〜１２０°の角度Ｗで配向されている。有利には、配向の角度は上述した範囲において設定され、有利には、制御装置を介して制御される。

制御ノズルの開放角度αおよび／またはスプレーノズルの開放角度βは、本発明では殊に、１６０°を下回り、有利には１２０°を下回り、より有利には８０°を下回り、さらに有利には４０°を下回り、極めて有利には５°を下回る。開放角度αおよびβは相違していても、等しくてもよい。有利な実施形態では、各制御ノズルの各開放角度は個々に、および、他の全ての制御ノズルの開放角度に依存しないで調整可能である。これは殊に制御装置によって行われる。

コーティングされるべき基板とスプレーノズルおよび／または制御ノズルとの間隔Ｈは、本発明では０〜１００ｃｍ（但し０は除く）の範囲にあり、有利には０〜８０ｃｍ（但し０は除く）の範囲にあり、より有利には０〜６０ｃｍ（但し０は除く）の範囲にあり、さらに有利には０〜５０ｃｍ（但し０は除く）の範囲にあり、極めて有利には０〜４０ｃｍ（但し０は除く）の範囲にある。

本発明の実施形態によって生成された層厚は１ｎｍ〜１ｍｍの間であり、有利には１０ｎｍ〜１００μｍの間であり、より有利には５０ｎｍ〜５０μｍの間であり、さらに有利には７５ｎｍ〜２５０ｎｍの間であり、極めて有利には１１０ｎｍである。

均一性（英語ではuniformity）は、１％〜３０％の間であり、有利には１％〜２５％の間であり、より有利には１％〜２０％の間であり、さらに有利には１％から１５％の間であり、極めて有利には１％〜１０％の間であり、最も有利には１％〜５％の間である。

独立した発明として、１つの、殊に唯一の、上述したスプレーノズル装置を備えた、基板表面にコーティングするための設備も開示されている。ここでこの設備は、基板とスプレーノズル装置との間の相対運動を実行するための手段を有している。有利には基板は動かされ、また、スプレーノズル装置は少なくとも、コーティングされるべき基板とスプレーノズルとの間の相対運動を横切る方向において、殊に完全に、動かないように設備内に固定されている。

相対運動を基板の並進運動によってＲの方向において行うことによって、本発明の設備は発展する。

独立した発明の態様に関する特別な実施形態では、複数のセンサが、本発明のスプレーノズル装置の前および／または後ろに設けられている。これらのセンサは有利には、基板の運動方向Ｒに対して直角な線に沿って配置されている。これらのセンサのタスクは、本発明のスプレーノズル装置の前および／または後ろに存在している表面および／または層の物理的および／または化学的な特性を測定することである。

基板が本発明のスプレーノズル装置の下に移動される前に基板の面部分を走査するセンサは、前置接続センサと称される。基板が本発明のスプレーノズル装置によってコーティングされた後に基板の面部分を走査するセンサは、後置接続センサと称される。

前置接続センサは、塗装前に面部分の表面状態を求める。求められたこの値は、デジタルに記憶可能であり、有利には、制御コンピュータの相応するソフトウェアによって記憶される。求められた物理的な量の検出はここで、有利には、基板に対して固定された座標系において行われる。

後置接続センサは、塗装／コーティングの後に、面部分の表面状態を求める。求められた値は、ここで同様に、デジタルに記憶される。

さらに有利な実施形態では、後置接続センサは、本発明のスプレーノズル装置によって製造された層を求め、本発明のスプレーノズル装置の制御信号を、所望の均一性が得られるまで整合させる。ここで、最適化アルゴリズムが使用される。この最適化アルゴリズムは、この分野の当業者には公知である。すなわち上述した実施形態は、本発明のスプレーノズル装置の制御信号の全自動のその場での整合である。

従って前置接続センサおよび／または後置接続センサは、少なくとも較正過程の間、調整ループを形成する。センサは、層の状態を測定する。ここから求められた値は、制御信号を調整する。これは、同様に層の均一性に影響を与える。調整ループは、ユーザによって設定された、均一性の閾値に達すると、終了する。

ここで開示された、均一の層の調整の較正方法が、ユーザによって設定された任意の層構造の調整にも使用可能であることは、この分野の当業者に公知である。

有利には、スプレーノズル装置は次のように構成されている。すなわち、１つのスプレー噴流が、制御信号の１つのフェーズの間、基板表面のコーティング幅全体をカバーするように、構成されている。しかし、列におよび／または連続して、すなわち順次連続しておよび／または隣接して位置付けされた、本発明の複数のスプレーノズル装置を使用することも可能である。

独立した発明として、さらに、スプレーノズル装置に対向し、かつ、スプレー方向Ｓを横切って配置されている基板表面を、コーティング材料を含んでいるスプレー噴流を用いてコーティングする方法が開示されている。ここでスプレー噴流は、スプレー噴流のスプレー方向Ｓを横切るように配向されている制御流によって偏向される。

従って本発明では、２つよりも多くの制御ノズルを使用することも可能である。これらは有利には、スプレー方向Ｓを中心に対称に配置されている。

特に有利な実施形態ではむしろ、制御ノズルを１つだけ使用することが可能である。これは、スプレー噴流の方向を、その「静止位置」から、本発明の相応する制御信号によって、１つの方向においてのみ偏向させる。制御信号が撤回されると、スプレー噴流は再び、自身の「静止位置」へと移行する。

別の、特別な実施形態では、制御ノズルは次のように位置付けされており、本発明の機能によって、次のように駆動制御される。すなわち、スパイラル噴霧（英語でVortexnebel）が形成されるように、駆動制御される。制御流が制御装置の制御信号によって別個に制御されることによって、本発明の方法はさらに展開される。

本発明の方法の発展形態では、基板は、表面のコーティングの間、殊に、方向Ｒにおいて並進して、スプレー噴流に対して相対的に動かされる。

本発明の方法の実施形態では、スプレー噴流が交互に、種々の、殊にスプレー方向と鏡映関係にある複数の方向に偏向されるのは特に有利である。

スプレーノズル装置に対して開示されている特徴は、装置に対して開示されているものとしても有効であり、スプレーノズル装置または装置に対して開示されている、方法に即した特徴は、本発明の方法に対して開示されているものとしても有効である。また、その逆も有効である。

相応の制御信号によって本発明の制御ノズルを駆動制御することによって、基板表面に材料が均一に析出される。

本発明のさらなる利点、特徴および詳細は有利な実施例の以降の説明に記載されている、並びに、図面に基づいて記載されている。これらの図面はそれぞれ、概略図である。

スプレーノズル装置の本発明の実施形態の概略図 スプレーノズル装置の動作の概略図 本発明の設備の概略的な平面図 本発明の設備の概略的な側面図

図面では、本発明の利点および特徴が、各識別参照符号とともに、本発明の実施形態に従って示されている。ここで、同じ機能または同様の機能を有する部品ないし特徴には、同一の参照番号が付与されている。

スプレーノズル装置１５は、スプレーノズル１から成る。このスプレーノズルはスプレーノズル出力部２と、相応する制御ノズル出力部５および６を備えた少なくとも２つの制御ノズル３、４とを有している。

スプレーノズル１には、コーティング材料が供給される。このコーティング材料は霧化される。ここでこの霧化は有利にはスプレーノズル１内の超音波霧化器によって、または、ベンチュリノズルによって行われる。スプレーノズル１は、スプレーノズル出力部２で、スプレー方向Ｓに配向されているスプレー噴流１４を形成する。これは殊に、スプレー噴霧であり、その形状は相応に設計されたスプレーノズル出力部２によって事前に調整可能である。

制御ノズル３、４は、制御ノズル出力部５および６で放出される気体の制御流１２、１３をそれぞれ形成する。制御流１２、１３は、スプレー噴流１４に配向されているまたは配向可能である。

圧力、霧化レート、平均速度、温度、霧化されるコーティング材料および／または気体の制御流１２、１３の帯電を制御装置１１によって、殊にソフトウェアによって制御する、調整する、および、変えることができる。本発明では次のことも可能である。すなわち、スプレー噴流１４に対する制御流１２、１３の配向を、殊にスプレーノズル１に対する制御ノズル３、４の傾斜手段および／または回転手段によって調整することができるように構成することも可能である。

本発明の主要な考えは、制御流１２、１３の平均速度および／または圧力を、正確に、一時的にコントロールする、ということである。これらの制御流は、制御ノズル３、４から、制御ノズル出力部５、６を介して放出される。スプレーノズル装置１５の制御装置の制御信号９、１０は、ここで、制御ノズル３、４内の相応する、機械的なおよび／または流体力学的な部品を切り替える。機械的および／または流体力学的な、詳細に示されていない部品とは、有利には、調整弁、有利には比例弁、スイッチ、霧化器、および／または、絞り弁のことである。全てに共通するのは、時間的に迅速に変化可能なないしは制御可能な物理的な特性である。これは、制御流１２、１３の平均速度および／または圧力への直接的な作用、ひいては、霧化されたコーティングガス１４の駆動制御ないしは偏向への作用を有している。

本発明では、制御ノズル５、６を駆動制御するために、殊に、極めて複雑な、経験に基づいておよび／または理論的に求められたないしは計算された関数、あまり有利ではなく、正弦信号および／または三角信号、場合によっては（殊に、上述した信号と組み合わされて）矩形信号も、殊に、制御ノズルにそれぞれ割り当てられているオシロスコープ７、８によって使用される。有利には、２つの信号９と１０は相互に、相応する位相差ないしは位相ずれを有しており、これによって、制御流１２と１３との時間的な移動が保証される。ここで有利には、２つの制御信号９、１０の位相ずれは、弱め合い干渉を伴う。このようにして、極めて均一なコーティングが可能になる。

図２は、タイムラインを示している。このタイムラインに沿って、本発明のスプレーノズル装置１５の３つの異なる状態が示されている。第１の時点ｔ１では、スプレー噴流１４をスプレー方向Ｓから左へ偏向するために、制御ノズル４の制御流１２が使用されている。時点ｔ１は、ここで、制御ノズル４を駆動制御するための制御信号９が最大値を有しており、制御ノズル３を駆動制御するための制御信号１０が最小値を有している状態を示している。駆動制御の状態は、正弦信号の結合時に、例えば正弦信号の最大値に相応し、正弦信号の最小値に相応する。

第２の時点ｔ２では、制御信号９と１０は等しく、殊に０に等しい。従って、２つの制御ノズル５、６で制御流１２、１３はスプレー噴流１４に影響を与えない、または、相互に相殺する制御流１２、１３はスプレー噴流１４に影響を与えない。従ってスプレー噴流１４は、妨害されずに、コーティングされるべき表面に対して垂直に、すなわちスプレー方向Ｓで動く。

第３の時点ｔ３では、時点ｔ１とは反対の状況が生じている。ここでは、制御ノズル３は、スプレー噴流１４を右へ偏向させる。

本発明では、全体的な規定領域で連続する信号が使用され、これによって、制御流１２および１３の流れの特性、殊に、平均速度および／または体積流量が、継続的に変えられる。これに相応して、図２に示された３つの時点は、境界において無限の多数の時点から成る部分のみを示している。これらの時点では、制御信号９および１０によって、制御流１２および１３の継続的な制御が行われる。

換言すれば、スプレー噴流１４は、対称軸であるスプレー方向Ｓを基準にして対向している制御流１２、１３の配置および配向によって、交互に、左と右へ偏向される。従って、基板１７の表面上でのコーティング材料の均一な分布が実現される。

本発明の実施形態によって、よりソフトな制御信号が挿入される。これは、より均一な層を形成し、ひいては従来技術の実施形態に勝る。従って制御信号は、数学的な見地から、恒常的な、有利には恒常的に微分可能な、さらに有利には連続的な、恒常的な微分可能な関数によって表される。

コーティングされるべき基板１７は、制御ノズル３および４の本発明による駆動制御の間、スプレー噴流１４の下で、方向Ｒにおいて、通り抜けるように動かされる。従って、基板１７のコーティングは、基板１７全体に沿って行われる。さらに、本発明によって、基板１７の幅Ｂの大部分Ａがカバーされる。従って、設備に関して固定されている本発明の、唯一のスプレー装置によって、比較的大きい面積を均一にコーティングすることができる。殊に、部分Ａは幅Ｂに相当する。スプレーノズル装置１５と基板１７のコーティングされるべき面との間の間隔Ｈは、面に対して垂線方向において、すなわち、スプレー方向Ｓにおいて、殊に制御可能である。殊に間隔Ｈは、部分Ａよりも小さい。

図３では、複数のセンサ１８が、方向Ｒにおいて、スプレーノズル装置１５の前および／または後ろに配置されている。これらのセンサ１８は、有利には、相互に一直線に並んで、基板１７の運動方向Ｒに対して垂直に配置されており、これらは殊にスプレー方向において均一な高さで、殊に、スプレーノズル装置１５とコーティングされるべき面との間に配置されている。

センサ１８のタスクは、本発明のスプレーノズル装置１５の前および／または後ろの、コーティングされるべき面の物理的および／または化学的な特性を測定することである。

スプレーノズル装置１５の前に接続されているセンサ１８は、コーティング前の面部分の表面の状態を求める。

スプレーノズル装置１５の後ろに接続されているセンサは、コーティング後の、コーティングされるべき面または面部分の状態を求める。

１ スプレーノズル、 ２ スプレーノズル出力部、 ３ 制御ノズル、 ４ 制御ノズル、 ５ 制御ノズル出力部、 ６ 制御ノズル出力部、 ７ オシロスコープ、 ８ オシロスコープ、 ９ 制御信号、 １０ 制御信号、 １１ 制御装置、 １２ 制御流、 １３ 制御流、 １４ スプレー噴流、 １５ スプレーノズル装置、 １７ 基板、 １８ センサ、 Ｈ スプレーノズルと基板との間の間隔、 Ｒ 運動方向、 α 開放角度、 β 開放角度、 Ａ 部分、 Ｂ 幅

Claims (13)

1. コーティング材料を含有しているスプレー噴流（１４）を、スプレー方向Ｓに噴霧するためのスプレーノズル装置であって、スプレー方向Ｓにおいて前記スプレーノズル装置（１５）の向かい側にあり、かつ、スプレー方向Ｓを横切る方向に配置されている表面を当該スプレーノズル装置はコーティングし、
   前記スプレーノズル装置は、
   ・スプレーノズル（１）と、
   ・少なくとも１つの制御ノズル（３、４）とを有しており、
   前記スプレーノズル（１）は、自身のスプレーノズル出力部（２）から前記スプレー噴流（１４）を噴霧し、
   前記制御ノズル（３、４）は、前記スプレー方向Ｓを横切る方向で前記スプレー噴流（１４）に配向可能なまたは配向されている制御ノズル出力部（５、６）を有しており、当該制御ノズル出力部（５、６）から出る制御流（１２、１３）を前記スプレー噴流（１４）に当てて、当該スプレー噴流（１４）の向きを変える装置において、
   制御信号（９、１０）によって前記制御流（１２、１３）を制御する制御装置が設けられている、
   ことを特徴とするスプレーノズル装置。
2. 殊にソフトウェアによってサポートされている前記制御装置（１１）は、殊に複数の制御ノズル（３、４）から出る、殊に気体の複数の制御流（１２）を制御するために、殊に別個に制御される複数の制御信号（９、１０）を制御するように構成されている、請求項１記載のスプレーノズル装置。
3. 前記複数の制御信号（９、１０）は、殊に、位相シフトを有する関数として、有利には少なくとも大部分、より有利には完全に、弱め合い干渉を伴う位相シフトを有する関数として、殊に経験に基づいて求められたまたは理論的に規定された関数として構成されている、請求項１または２記載のスプレーノズル装置。
4. 前記複数の制御ノズル（３、４）は、前記複数の制御信号によって切り替え可能な、機械的および／または流体力学的な部品を有しており、当該部品は前記制御流（１２、１３）の流れ特性に影響を与える、請求項１から３までのいずれか１項記載のスプレーノズル装置。
5. 前記スプレーノズル（１）は、少なくとも、前記コーティングされるべき基板と前記スプレーノズル（１）との間の相対運動を横切る方向において、本発明の設備に対して動かないように、殊に回転不可能であるように構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のスプレーノズル装置。
6. 前記スプレーノズル（１）は、超音波霧化器および／またはベンチュリノズルを含んでいる、請求項１から５までのいずれか１項記載のスプレーノズル装置。
7. 前記制御流（１２、１３）は、前記スプレー噴流（１４）のスプレー方向Ｓに対して３０°〜１５０°、殊に４５°〜１３５°、有利には６０°〜１２０°の角度Ｗで配向されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のスプレーノズル装置。
8. 基板表面をコーティングするための設備であって、当該設備は、請求項１から７までのいずれか１項記載の、１つの、殊に唯一のスプレーノズル装置（１５）を備えており、
   当該設備は、前記スプレー方向Ｓを横切る方向で、前記基板と前記スプレーノズル装置（１５）との間に相対運動を生じさせる手段を有している、
   ことを特徴とする設備。
9. 前記基板の並進運動によって前記相対運動を生じさせる、請求項８記載の設備。
10. スプレーノズル装置（１５）の向かい側にあり、かつ、スプレー方向Ｓを横切る方向に配置されている基板表面を、スプレー方向Ｓの、コーティング材料を含有しているスプレー噴流（１４）を用いてコーティングするための方法であって、
    前記スプレー噴流（１４）の前記スプレー方向Ｓを横切る方向に配向されている少なくとも１つの制御流（１２、１３）によって前記スプレー噴流（１４）の向きを変える方法において、
    前記制御流（１２、１３）の前記制御を、制御装置によって制御される制御信号（９、１０）によって行う、
    ことを特徴とする方法。
11. 前記スプレー噴流（１４）に影響を与えるために複数の制御流（１２、１３）を設定し、制御装置（１１）の制御信号によって当該複数の制御流（１２、１３）を別個に制御する、請求項１０記載の方法。
12. 前記表面をコーティングする間、前記基板を、殊に並進運動で、前記スプレー噴流（１４）に対して相対的に動かす、請求項１０または１１記載の方法。
13. 前記スプレー噴流の向きを交互に、異なる方向に、殊に前記スプレー方向Ｓと鏡映関係にある複数の方向に変える、請求項１０、１１または１２記載の方法。

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