[发明专利]一种高填充率PDMS微透镜阵列的制作装置及方法

权利要求书

1.一种用于高填充率PDMS微透镜阵列制作的多材料电喷印打印机，其特征是，包括多材料电喷印系统、供料系统和电喷印辅助系统；

所述多材料电喷印系统，用于将PDMS弹性体及固化剂进行混合并打印，包括被动微混合装置、电喷印微喷头和三维工作台；所述被动微混合装置中设置有用于高粘度差材料混合的被动微混合器，所述电喷印微喷头设置在被动微混合器的输出口；所述被动微混合装置和供料系统集成在一起，并安装在三维工作台的Z轴工作台上；

所述供料系统主要包括PDMS弹性体微量注射泵和PDMS固化剂微量注射泵；所述PDMS弹性体微量注射泵和PDMS固化剂微量注射泵分别通过供料管路与被动微混合器的输入口连接；

所述辅助系统包括清洗装置和正负气压回路调节装置；所述清洗装置，用于清理被动微混合器、PDMS弹性体微量注射泵及PDMS固化剂微量注射泵中残留液体，通过正负气压回路调节装置驱动清洗装置；

还包括加热载物底板，所述加热载物底板设置在三维工作台的X-Y轴工作台上，所述加热载物底板采用铝板，所述加热载物底板的上表面设置有真空吸盘，真空吸盘连接有真空管路，所述加热载物底板连接有温度控制箱，通过温度控制箱控制加热载物底板的温度。

2.根据权利要求1所述的用于高填充率PDMS微透镜阵列制作的多材料电喷印打印机，其特征是，还包括打印基底和高压脉冲电源，所述打印基底通过真空管路吸附固定在所述载物底板上，所述高压脉冲电源的正极与电喷印微喷头连接，所述高压脉冲电源的负极与加热载物底板连接。

3.一种高填充率PDMS微透镜阵列的制作装置，其特征是，包括如权利要求1-2中任一项所述的用于高填充率PDMS微透镜阵列制作的多材料电喷印打印机、显微摄像模块、高压脉冲控制模块、三维工作台控制模块和主控计算机；所述显微摄像模块设置在被动微混合装置的下部，用于采集电喷印过程中电喷印微喷头内液体图像信息和打印基底上图形的图像信息；所述高压脉冲控制模块与高压脉冲电源连接，用于控制高压脉冲电源输出的电压幅值、频率及占空比；所述三维工作台控制模块与三维工作台连接，用于控制三维工作台的运动轨迹、运动速度及微液滴间的重叠率；所述主控计算机，用于接收所述显微摄像模块传输的数据，并通过高压脉冲控制模块和三维工作台控制模块控制高压脉冲电源和三维工作台。

4.一种高填充率PDMS微透镜阵列的制作方法，其特征是，包括以下步骤：

(1)启动多材料电喷印打印机，并清理打印基座；

(2)通过加热载物底板将打印基座加热到工作温度；

(3)将PDMS弹性体及固化剂分别注入PDMS弹性体微量注射泵和PDMS固化剂微量注射泵中，并设定PDMS弹性体微量注射泵和PDMS固化剂微量注射泵的注射速度，调整电喷印微喷头与打印基底之间的距离，设置电喷印过程中微喷射参数及三维工作台运动参数；

(4)开启PDMS弹性体微量注射泵和固化剂微量注射泵，将PDMS弹性体及固化剂按一定的混合比例注入被动微混合装置；

(5)当PDMS混合液体流至电喷印微喷头处时，启动电喷印微喷射系统，电喷印微喷头根据设置的微喷射参数将PDMS混合液体喷射至打印基底上，形成预固化的PDMS阵列；

(6)待微喷射完成后，将打印基底放置在加热炉中固化一定时间，使高填充率PDMS微透镜阵列完全固化成型；

(7)关闭PDMS弹性体微量注射泵和PDMS固化剂微量注射泵，收集剩余的PDMS弹性体及固化剂，通过清洗装置清洗被动微混合器和电喷印微喷头内的残存PDMS混合液体。

5.根据权利要求4所述的一种高填充率PDMS微透镜阵列的制作方法，其特征是，所述步骤(2)中，通过温度控制箱控制加热载物底板的加热温度为60℃-200℃。