[发明专利]一种基于挤压打印的球面型或圆柱面型微透镜加工装置及其加工方法

摘要

一种基于挤压打印的球面型及圆柱面型微透镜加工装置及其加工方法。本发明涉及基于挤压打印的球面型及圆柱面型微透镜加工装置及其加工方法。本发明目的是为了解决目前加工微透镜的方法存在的可控性差、效率低、难以制造圆柱面型透镜以及喷墨打印加工方法对墨水原料的粘度要求高的问题。产品包括气压控制器、注射器针管、微喷嘴、基底、三轴线性运动平台、控制驱动器、光学显微镜、COMS相机和计算机。方法：一、材料装填及装置连接；二、基底疏水处理；三、加工；四、固化。本发明提出的基于挤压打印的微透镜加工方法具有良好的可控性及灵活性，可有效实现微透镜尺寸及形状的调节。

主权项

1.一种基于挤压打印的球面型或圆柱面型微透镜加工装置，其特征在于一种基于挤压打印的球面型及圆柱面型微透镜加工装置包括气压控制器(1)、注射器针管(2)、微喷嘴(3)、基底(4)、三轴线性运动平台(5)、控制驱动器(6)、光学显微镜(7)、COMS相机(8)和计算机(9)；所述注射器针管(2)一端与气压控制器(1)相连，所述注射器针管(2)另一端与微喷嘴(3)相连；所述控制驱动器(6)的一个通信端口与三轴线性运动平台(5)相连，所述控制驱动器(6)的另一个通信端口与计算机(9)相连；所述COMS相机(8)设置在光学显微镜(7)上以获得图像信息，所述COMS相机(8)的信号输出端与计算机(9)相连；所述基底(4)固定在三轴线性运动平台(5)上；利用该加工装置加工基于挤压打印的球面型及圆柱面型微透镜的方法，按以下步骤进行：一、材料装填及装置连接：将可固化预聚物装入注射器针管(2)中，然后将基于挤压打印的球面型及圆柱面型微透镜加工装置连接好；二、基底疏水处理：将基底(4)进行超声清洗后用氮气吹干，然后在基底(4)上均匀喷涂超疏水防水剂，再在超疏水防水剂表面均匀喷涂全氟辛烷磺酸溶液，加热烘干后，形成一层纳米级疏水薄膜，完成基底(4)表面的疏水处理，然后将疏水处理后的基底(4)固定在三轴线性运动平台(5)上；三、加工：通过控制驱动器(6)驱动三轴线性运动平台(5)垂直运动，使微喷嘴(3)与基底(4)接触，通过气压控制器(1)调节气压至使可固化预聚物连续稳定的从微喷嘴(3)中挤出，然后按照计算机(9)设定的加工参数开始进行加工：当使微喷嘴(3)与基底(4)间断性接触时，得到球面型微透镜液滴；当使微喷嘴(3)与基底(4)连续性接触时，得到圆柱面型微透镜液滴；四、固化：加工结束后，对基底(4)上的可固化预聚物液滴进行固化，得到基于挤压打印的球面型或圆柱面型微透镜；所述微喷嘴(3)通过用拉针仪将直径为1mm的毛细玻璃管从中间拉断制备而成；且所述微喷嘴(3)喷嘴口内径为5μm～20μm；步骤三中加工球面型微透镜时，使微喷嘴(3)与基底(4)间断性接触，并通过控制三轴线性运动平台(5)运动使基底(4)与微喷嘴(3)之间产生方波型周期性相对运动，可得到球面型微透镜液滴阵列；其中所述接触时间为0.1s～3.0s，气压为100kPa～400kPa；步骤三中加工圆柱面型微透镜时，使微喷嘴(3)与基底(4)连续性接触，并通过控制三轴线性运动平台(5)运动使基底(4)与微喷嘴(3)之间产生周期性相对运动，可得到圆柱面型微透镜液滴阵列；其中所述相对运动速度为1.0mm/s～5.0mm/s，气压为100kPa～500kPa。