液体喷射控制装置、液体喷射系统及控制方法与流程

本发明涉及通过控制施加于压电元件上的驱动电压波形来控制脉冲液体射流的喷射的控制装置等。

背景技术：

已知有以脉冲状喷射液体而对切削对象物切削的技术。脉冲状的液体的喷射是从喷嘴中脉动式地喷射的液体的射流，在本说明书中适当称为“脉冲液体射流(pulsedliquidjet)”。

脉冲液体射流的用途各种各样，例如，在专利文献1中提出了作为医疗领域中的外科手术用而利用的技术。在这种情况下，切削对象物成为生物体组织，液体成为生理盐水。

在生成脉冲液体射流的机构之一中，已知有使用了压电元件的机构。是通过将脉冲波状的驱动电压施加于压电元件从而压电元件使瞬时压力在动作流体(流体)内产生而以脉冲状喷射液体的机构。因此，在变更脉冲液体射流的强度的情况下，就要控制施加于压电元件上的驱动电压。在专利文献2和专利文献3中，已经公开有一种变更施加于压电元件上的驱动电压的特性值例如驱动电压波形的振幅、频率的技术。

通过变更驱动电压而能够改变一次量的脉冲液体射流所涉及的切削深度和切削体积。但是，如果考虑使用脉冲液体射流来切削时的便利性和易用性，只有切削深度和切削体积变化，难说能够满足所有的切削用途而是万能的。例如，也具有想“窄而深”切削这样的要求、想“宽而浅”切削这样的要求等想改变切削时的形态(以下适当称为“切削形态”)这样的要求。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-152127号公报

专利文献2：日本特开2009-39384号公报

专利文献3：日本特开2011-36533号公报

技术实现要素：

本发明鉴于上述的问题而设计出，作为其目的的地方是提供能变更切削形态的脉冲液体射流的喷射控制技术。

用于解决上述问题的第一发明是一种液体喷射控制装置，其通过控制施加于压电元件上的驱动电压波形来控制脉冲液体射流的喷射，具备：第一操作部，接收用于设定所述脉冲液体射流的主射流中的流速峰值时间的指标值的输入；以及控制部，通过根据所述指标值而设定所述驱动电压波形的上升沿部分来对所述驱动电压波形进行变更控制。

详情在后面说明，已知根据驱动电压波形的上升沿部分，脉冲液体射流的主射流上的流速峰值时间变化，通过该主射流上的流速峰值时间变化而切削形态变化。根据第一发明，由于能够根据用户的指标值的输入而变更脉冲液体射流的主射流上的流速峰值时间，因此可以变更为用户所期望的切削形态。

作为更具体的结构，作为第二发明，可以构成如下这样的第一发明的液体喷射控制装置：所述控制部通过使拐点沿着所述上升沿部分中连接上升沿起始点与最大电压的线段移动而进行与所述指标值相对应的所述上升沿部分的设定。

第三发明是第一或第二发明的液体喷射控制装置，其中，还具备所述液体喷射控制装置还具备接收所述脉冲液体射流的动量或动能的指示值的输入的第二操作部，所述控制部根据所述指标值而设定所述上升沿部分，并对所述驱动电压波形进行变更控制，以使达到所述指示值。

根据第三发明，根据已输入的指标值而变更驱动电压波形的上升沿部分，但控制驱动电压波形，以使脉冲液体射流所涉及的动量或动能成为已输入的指示值。如后所述，切削体积与脉冲液体射流所涉及的动量或动能的相关性高。因此，通过直接指示脉冲液体射流所涉及的动量或动能，从而能够实现符合用户的意图和操作感觉的切削体积，与切削形态的变更相结合，能够使易用性进一步提高。

第四发明是第三发明的液体喷射控制装置，其中，所述控制部控制所述驱动电压波形的振幅，以使达到所述指示值。

根据第四发明，能够控制施加于压电元件上的驱动电压波形的振幅，以使脉冲液体射流所涉及的动量或动能成为已输入的指示值。

第五发明是第三或第四发明的液体喷射控制装置，其中，所述控制部控制与所述驱动电压波形的上升沿有关的时间、上升沿频率以及重复频率中的任一个，以使达到所述指示值。

根据第五发明，能够控制施加于压电元件上的驱动电压波形的上升沿涉及的时间、上升沿频率以及重复频率中的任一个，以使脉冲液体射流所涉及的动量或动能成为已输入的指示值。

第六发明是第一至第五中任一个发明的液体喷射控制装置，其中，所述液体喷射控制装置进行动量为2nns(纳牛顿秒)以上2mns(毫牛顿秒)以下、或者动能为2nj(纳焦耳)以上200mj(毫焦耳)以下的所述脉冲液体射流的喷射控制。

根据第六发明，能够在动量为2nns以上2mns以下、或者动能为2nj以上200mj以下的范围内控制脉冲液体射流的喷射。因此，非常适合于切削例如生物体组织或食品、凝胶材料、橡胶或塑料等树脂材料、等柔软原材料。

第七发明是第一至第六中任一个发明的液体喷射控制装置，其中，所述液体喷射控制装置进行用于切削生物体组织的所述脉冲液体射流的喷射控制。

根据第七发明，能够控制适合于例如外科手术用途的脉冲液体射流的强度。

第八发明是一种液体喷射系统，其中，具备：第一～第七中任一项所述的液体喷射控制装置；液体喷射装置，喷射所述脉冲液体射流；以及送液泵，向所述液体喷射装置送液。

根据第八发明，能够实现发挥第一～第七发明的作用效果的液体喷射系统。

第九发明是一种控制方法，通过控制施加于压电元件上的驱动电压波形来控制脉冲液体射流的喷射，包括：接收用于设定所述脉冲液体射流的主射流中的流速峰值时间的指标值的输入；以及通过根据所述指标值而设定所述驱动电压波形的上升沿部分来对所述驱动电压波形进行变更控制。

根据第九发明，能够获得与第一发明同样的作用效果。

附图说明

图1是示出液体喷射系统的整体构成例的图。

图2是示出液体喷射装置的内部结构的图。

图3是示出压电元件的一个周期的驱动电压波形以及液体喷射开口部中的液体的流速波形的图。

图4是从图3中抽出了主射流的流速波形的图。

图5是示出由主射流的流速波形求出的质量通量的图。

图6是示出由主射流的流速波形求出的动量通量的图。

图7是示出由主射流的流速波形求出的能量通量的图。

图8是示出在模拟中作为主射流的流速波形而给出的正弦波的图。

图9是示出在模拟中作为主射流的流速波形而给出的矩形波的图。

图10是示出在模拟中作为主射流的流速波形而给出的三角波的图。

图11是绘制了最大质量通量相对于切削对象物的切削深度的关系的仿真结果的图。

图12是绘制了最大动量通量相对于切削对象物的切削深度的关系的仿真结果的图。

图13是绘制了最大能量通量相对于切削对象物的切削深度的关系的仿真结果的图。

图14是绘制了流出质量相对于切削对象物的切削深度的关系的仿真结果的图。

图15绘制动量相对于切削对象物的切削深度的关系的仿真结果。

图16是绘制了能量相对于切削对象物的切削深度的关系的仿真结果的图。

图17是绘制了最大质量通量相对于切削对象物的切削体积的关系的仿真结果的图。

图18是绘制了最大动量通量相对于切削对象物的切削体积的关系的仿真结果的图。

图19是绘制了最大能量通量相对于切削对象物的切削体积的关系的仿真结果的图。

图20是绘制了流出质量相对于切削对象物的切削体积的关系的仿真结果的图。

图21是绘制了动量相对于切削对象物的切削体积的关系的仿真结果的图。

图22是绘制了能量相对于切削对象物的切削体积的关系的仿真结果的图。

图23是示出将电压振幅和重复频率固定并使上升沿时间阶梯式变化了的驱动电压波形的一个例子的图。

图24是示出在给予了图23的各驱动电压波形的情况下的主射流的流速波形的仿真结果的图。

图25是示出将重复频率和上升沿时间固定并使电压振幅阶梯式变化了的驱动电压波形的一个例子的图。

图26是示出在给予了图25的各驱动电压波形的情况下的主射流的流速波形的仿真结果的图。

图27是示出将电压振幅和上升沿时间固定并使重复频率阶梯式变化了的驱动电压波形的一个例子的图。

图28是示出在给予了图27的各驱动电压波形的情况下的主射流的流速波形的仿真结果的图。

图29是示出在将重复频率固定了的情况下的电压振幅、上升沿频率以及能量的关系的图。

图30是在将流速波形成为三角波的驱动电压波形的电压振幅设为固定并变更了流速上升沿时间比的情况下的切削深度和切削体积的仿真结果的曲线图。

图31是在将流速波形成为三角波的驱动电压波形的电压振幅设为固定并变更了流速上升沿时间比的情况下的切削深度和切削面积的仿真结果的曲线图。

图32是在将流速波形成为正弦平方波的驱动电压波形的电压振幅设为固定并变更了流速上升沿时间比的情况下的切削深度和切削体积的仿真结果的曲线图。

图33是在将流速波形成为正弦平方波的驱动电压波形的电压振幅设为固定并变更了流速上升沿时间比的情况下的切削深度和切削面积的仿真结果的曲线图。

图34是将基本驱动电压波形的上升沿部分放大后的图。

图35是示出第一实施方式中的液体喷射控制装置的操作面板的构成例的图。

图36是示出第一实施方式中的液体喷射控制装置的功能构成例的框图。

图37是示出第一实施方式中的参数表的数据构成例的图。

图38是示出第一实施方式的控制部所执行的处理的流程的流程图。

图39是示出第二实施方式中的液体喷射控制装置的操作面板的构成例的图。

图40是示出第二实施方式中的液体喷射控制装置的功能构成例的框图。

图41是示出第二实施方式中的参数表的数据构成例的图。

图42是示出第二实施方式的控制部所执行的处理的流程的流程图。

图43是示出第三实施方式中的液体喷射控制装置的操作面板的构成例的图。

图44是示出第三实施方式中的液体喷射控制装置的功能构成例的框图。

图45是示出第三实施方式中的参数表的数据构成例的图。

图46是示出第三实施方式的控制部所执行的处理的流程的流程图。

图47是示出第四实施方式中的液体喷射控制装置的操作面板的构成例的图。

图48是示出第四实施方式中的液体喷射控制装置的功能构成例的框图。

图49是示出第四实施方式中的参数表的数据构成例的图。

图50是示出第四实施方式中的变动率表的数据构成例的图。

图51是示出第四实施方式的控制部所执行的处理的流程的流程图。

图52是示出在将重复频率固定了的情况下的电压振幅、上升沿频率以及动量的关系的图。

图53是示出第五实施方式中的液体喷射控制装置的操作面板的构成例的图。

图54是示出第五实施方式中的液体喷射控制装置的功能构成例的框图。

图55是示出第五实施方式中的参数表的数据构成例的图。

图56是示出第五实施方式的控制部所执行的处理的流程的流程图。

图57是示出第六实施方式中的液体喷射控制装置的操作面板的构成例的图。

图58是示出第六实施方式中的液体喷射控制装置的功能构成例的框图。

图59是示出第六实施方式中的参数表的数据构成例的图。

图60是示出第六实施方式的控制部所执行的处理的流程的流程图。

图61是示出第七实施方式中的液体喷射控制装置的操作面板的构成例的图。

图62是示出第七实施方式中的液体喷射控制装置的功能构成例的框图。

图63是示出第七实施方式中的参数表的数据构成例的图。

图64是示出第七实施方式的控制部所执行的处理的流程的流程图。

图65是示出第八实施方式中的液体喷射控制装置的操作面板的构成例的图。

图66是示出第八实施方式中的液体喷射控制装置的功能构成例的框图。

图67是示出第八实施方式中的参数表的数据构成例的图。

图68是示出第八实施方式中的变动率表的数据构成例的图。

图69是示出第八实施方式的控制部所执行的处理的流程的流程图。

符号说明

1液体喷射系统、3主射流、10容器、20送液泵、30液体喷射装置、40脉冲流发生部、41第一外壳、42第二外壳、43第三外壳、44压力室、45压电元件、46隔膜、50喷射管、60喷嘴、61液体喷射开口部、70液体喷射控制装置、80操作面板、81主电源开关、82泵开关、83射流喷射开关、85…射流设定操作部、86平板显示器、88喷射踏板、91连接软管、93连接软管、100操作输入部、200控制部、210压电元件控制部、212能量变更控制部、213动量变更控制部、214切削形态变更控制部、216重复频率变更控制部、218上升沿频率变更控制部、230泵控制部、240显示控制部、300显示部、411凹部、413入口流路、415出口流路、500存储部、501系统程序、502控制程序、510参数表、511能量刻度盘位置、512能量指示值、513切削类型刻度盘位置、514电压振幅、515重复频率刻度盘位置、516重复频率、517上升沿频率刻度盘位置、518上升沿频率、520动量刻度盘位置、521动量指示值、530目标能量指示值、531目标动量指示值、532适用r值、534适用电压振幅、536适用重复频率、538适用上升沿频率、540适用重复周期、542适用上升沿时间、550变动率表、551重复频率、552上升沿频率、553电压振幅、554切削类型刻度盘位置、556主射流能量、557能量变动率、560主射流动量、561动量变动率、851能量刻度盘、853重复频率刻度盘、854上升沿频率刻度盘、856动量刻度盘、858切削类型刻度盘、861主射流能量显示部、862重复频率显示部、863功率显示部、864上升沿频率显示部、865能量变动率显示部、866主射流动量显示部、867每单位时间动量显示部、869动量变动率显示部、l1驱动电压波形、l3流速

具体实施方式

下面，对本发明的液体喷射控制装置、液体喷射装置以及控制方法的实施方式进行说明。此外，并非通过以下说明的实施方式来限定本发明，能应用本发明的方式也并非限定于以下的实施方式。另外，在附图的描述中，对相同的部分标注相同的符号。

第一实施方式

图1是示出本实施方式中的液体喷射系统1的整体构成例的图。

液体喷射系统1应用在将柔软原材料例如生物体组织作为切削对象物的外科手术用、将食品作为切削对象物的食品加工用、凝胶材料的加工用、橡胶和塑料等树脂材料的切削加工用等用途上，喷射动量为2[nns(纳牛顿秒)]以上2[mns(毫牛顿秒)]以下、或者动能为2[nj(纳焦耳)]以上200[mj(毫焦耳)]以下的脉冲液体射流来对切削对象物切削。在以下，例示将液体喷射系统1应用在外科手术用的用途上并进行患部(生物体组织)的切开、切除或破碎(将它们总括地称为“切削”)的情况。另外，所谓本实施方式中的动量通量及动量，是指只考虑了脉冲液体射流的喷射方向成分的标量即大小而进行说明。

液体喷射系统1具备：容纳液体的容器10、送液泵20、用于向切削对象物(在本实施方式中生物体组织)以脉冲状喷射液体的液体喷射装置30、以及液体喷射控制装置70。

在该液体喷射系统1中，液体喷射控制装置70具备用户在手术时操作的操作面板80。操作面板80用于输入动能的增减操作等各种操作。另外，液体喷射控制装置70具备用于用户用脚踩踏而切换脉冲液体射流的喷射开始及喷射停止的喷射踏板88。

容器10容纳水或生理盐水、药液等液体。送液泵20将容器10中所容纳的液体经由连接管91、93而以预定的压力或预定的流量供给液体喷射装置30的脉冲流发生部40。

液体喷射装置30是在手术时用户手持操作的被称为“手持”的部分。液体喷射装置30具备向从送液泵20中供给的液体赋予脉动而使脉冲流产生的脉冲流发生部40和管状的喷射管50。液体喷射装置30将由脉冲流发生部40产生的脉冲流通过喷射管50并从前端的喷嘴60中作为脉冲液体射流而喷射。

在此，所谓脉冲流是指液体的流速和压力随时间大且急剧地变化的液体的脉动性流动。同样地，所谓以脉冲状喷射液体是指通过喷嘴的液体的流速随时间大大地变化的、液体的脉动性喷射。在本实施方式中，虽然例示喷射通过向定常流赋予周期性的脉动而产生的脉冲液体射流的情况，但是，本发明也能够同样地适用于重复液体的喷射与非喷射的间歇性的、断续性的脉冲液体射流的喷射。

图2是示出将液体喷射装置30沿着液体的喷射方向而切开后的切断面的图。此外，为便于图示，部件和部分的纵横的比例尺与实际的不同。

脉冲流发生部40构成为在由第一外壳41、第二外壳42以及第三外壳43形成的筒状的内部空间中配设有用于使压力室44的容积变化的压电元件45以及隔膜46。各外壳41、42、43在彼此相对的面上接合而被一体化。

隔膜46是圆盘状的金属薄板，其外周部分夹持在第一外壳41与第二外壳42之间而被固定。压电元件45例如为层叠型压电元件，在隔膜46与第三外壳43之间，一端被固定于隔膜46，另一端被固定于第三外壳。

压力室44是由隔膜46和形成于第一外壳41的与隔膜46相对的面上的凹部411围成的空间。在第一外壳41上，形成有各自与压力室44连通的入口流路413和出口流路415。出口流路415的内径形成得比入口流路413的内径大。入口流路413与连接管93连接，将从送液泵20中供给的液体导入压力室44。在出口流路415上连接有喷射管50的一端，将在压力室44内流动的液体导入喷射管50。在喷射管50的另一端(前端)，插入附着有喷嘴60，其具有比喷射管50的内径缩小了的内径的液体喷射开口部61。

容器10中所容纳的液体通过被液体喷射控制装置70驱动控制的送液泵20以预定的压力或预定的流量并经由连接管93而供给至脉冲流发生部40。而且，当驱动信号从液体喷射控制装置70向压电元件45输出而施加驱动电压时，压电元件45伸长、收缩(图2的箭头a)。

驱动电压以预定的重复频率(例如几十[hz]～几百[hz])被重复施加，因此每周期重复压电元件45的伸长和收缩。由此，脉动被赋予在压力室44内流动的定常流的液体，并从液体喷射开口部61中重复喷射脉冲液体射流。

具体而言，压电元件45当施加正的电压时伸长，隔膜46被压电元件45推压而向压力室44侧挠曲。当隔膜46向压力室44侧挠曲时，压力室44的容积变小，压力室44内的液体从压力室44中被挤出。在此，由于出口流路415的内径比入口流路413的内径大，因此出口流路415的流体惯性及流体阻力比入口流路413的流体阻力小。因此，由于压电元件45急剧地伸长而从压力室44中被挤出的液体的大部分都通过出口流路415而被导入喷射管50，并通过比其内径小径的液体喷射开口部61而成为脉冲状的液滴即“脉冲液体射流”被高速喷射。

在驱动电压已上升沿至电压振幅的电压为止之后缓慢地下降的过程中，压电元件45花费比上升沿时间长的时间来收缩，与其同时，隔膜46被压电元件45拉引而向第三外壳43侧挠曲。另一方面，由于送液泵20将液体以预定压力或预定流量一直供给脉冲流发生部40，因此当隔膜46向第三外壳43侧挠曲而压力室44的容积变大时，液体就从入口流路413中向压力室44内导入、补充，并经过出口流路415而填充至喷射管50。然后，接着在压电元件45急剧地伸长的过程中，下一次的脉冲液体射流从液体喷射开口部61中喷射。

此外，即使在不进行压电元件45的伸缩动作的情况下，在送液泵20可移动的情况下，液体也从入口流路413中向压力室44进入，再经过出口流路415并通过喷射管50而从液体喷射开口部61中流出。该流出由于是恒速且低速的液流，因此能够视为定常流。

图3是示出施加于压电元件45上的一个周期的驱动信号的驱动电压波形l1和液体喷射开口部61中的液体的流速波形l3的例子的图。

驱动电压波形l1的重复周期tp是驱动电压波形l1的一个周期的时间，其倒数成为重复频率fp。重复周期tp设定为1[ms(毫秒)]～100[ms(毫秒)]左右。

驱动电压波形l1的上升沿时间tpr是驱动电压波形l1上升沿至最大电压为止所需要的时间，其倒数成为上升沿频率fpr。上升沿时间tpr设定为10[μs(微秒)]～1000[μs(微秒)]左右。

重复周期tp作为比上升沿时间tpr长的时间而被设定，重复频率fp作为比上升沿频率fpr低的频率而设定。上升沿频率fpr以及上升沿时间tpr均为驱动电压波形l1的上升沿所涉及的上升沿指标值的一个。

脉冲液体射流在驱动电压波形l1迎来了电压振幅vm之后可包括多个液块。其中，应该关注的是紧接驱动电压的上升沿之后产生的最高峰值的流速波形(顶头波的射流)。将该波形的放大图示于图4。其它低的峰值起因于当压电元件45伸长时在压力室44内所产生的压力变动的波在喷射管50内往复反射而被附带喷射的射流，但决定切削对象物的破坏状态即切削对象物的切削深度和切削体积的是流速最大的顶头波的射流(主射流)。

图4是抽出了主射流的流速波形的图。

主射流3的持续时间t是流速波形l3从定常流的流速ubg开始增加而达到了峰值之后直至恢复为原来的流速ubg为止的时间。持续时间t成为直至流速迎来峰值为止所需要的流速上升沿时间tr与直至流速从峰值恢复为原样所需要的流速下降时间tf之和。

[原理]

接着，对用于使其能尽量不改变切削体积而从“窄而深”至“宽而浅”调整由脉冲液体射流进行的切削形态的原理进行说明。

首先，对用于实现“尽量不改变切削体积”的前提部分的原理进行说明。

使脉冲液体射流具有特征的是一个脉冲的射流在液体喷射开口部61中的流速波形l3，但决定切削对象物的破坏状态即切削深度和切削体积、切削面积的是流速最大的主射流3。

因此，着眼于主射流3的流速波形l3(参照图4)，研究了由该主射流3的流速波形l3决定的几个参数与切削深度及切削体积的相关。

具体而言，根据主射流在液体喷射开口部61中的流速波形l3，对通过液体喷射开口部61的主射流的质量通量[kg/s]、动量通量[n]以及能量通量[w]进行了研究。此外，质量通量是通过液体喷射开口部61的液体的每单位时间的质量[kg/s]。动量通量是通过液体喷射开口部61的液体的每单位时间的动量[n]。能量通量是通过液体喷射开口部61的液体的每单位时间的能量[w]。所谓能量是指动能，以下简称为“能量”。

在液体喷射开口部61中，液体被释放到自由空间，因此能够将压力视为“0”。另外，也能够将与液体的射流喷射方向正交的方向(液体喷射开口部61的径向)的速度视为“0”。如果假设在液体喷射开口部61的径向上没有液体的速度分布，则通过液体喷射开口部61的质量通量jm[kg/s]、动量通量jp[n]以及能量通量je[w]能够由下式(1)、(2)、(3)求出：s[m²]表示喷嘴截面积，ρ[kg/m³]表示动作流体密度。

jm＝s·ρ·v…(1)

jp＝s·ρ·v²…(2)

je＝1/2·ρ·s·v³…(3)

图5～图7分别为由主射流3的流速波形l3求出的质量通量jm、动量通量jp以及能量通量je的曲线图。如果将这些质量通量jm、动量通量jp以及能量通量je的各个在从主射流的流速波形的上升沿开始直至下降开始为止的时间(持续时间t)内积分，则就能够求出作为主射流3而从液体喷射开口部61中喷射的液体的质量、动量以及能量。

认为，按上述的要领算出的质量通量jm、动量通量jp、能量通量je、质量、动量以及能量的各值可决定一个脉冲的主射流3的切削深度及切削体积。但是，均为包括定常流成分的物理量，重要的是将定常流的贡献部分减去后的值。

因此，关于图5的质量通量jm，定义从质量通量jm的峰值(最大值)中减去了定常流的质量通量jm_bg[kg/s]后的最大质量通量jm_max[kg/s]和从作为主射流而从液体喷射开口部61流出的液体的质量中除去了定常流部分后的流出质量m[kg](图5中的阴影线部分)两个参数。流出质量m由下式(4)表示：

数1

m＝∫(jm-jm_bg)dt…(4)

关于图6的动量通量jp，定义从动量通量jp的峰值(最大值)中减去了定常流的动量通量jp_bg[n]后的最大动量通量jp_max[n]和从作为主射流而从液体喷射开口部61流出的液体的动量中除去了定常流部分后的动量p[ns](图6中的阴影线部分)两个参数。动量p由下式(5)表示：

数2

p＝∫(jp-jp_bg)dt…(5)

关于图7的能量通量je，定义从能量通量je的峰值(最大值)中减去了定常流的能量通量je_bg[w]后的最大能量通量je_max[w]和从作为主射流而从液体喷射开口部61流出的液体的能量中除去了定常流部分的能量e[j](图7中的阴影线部分)两个参数。能量e由下式(6)表示：

数3

e＝∫(je-je_bg)dt…(6)

但是，上述式(4)、(5)、(6)中的积分区间是在各流速波形中从主射流3的上升沿直至下降为止的时间(持续时间t)。

然后，利用数值模拟而研究了最大质量通量jm_max、流出质量m、最大动量通量jp_max、动量p、最大能量通量je_max、以及能量e六个参数各自与切削深度及切削体积在什么程度上相关。

在此，脉冲液体射流为流体，切削对象物为柔软的弹性体。因此，为了进行由脉冲液体射流产生的切削对象物的破坏行为的模拟，就必须在柔软弹性体侧设定了恰当的破坏阈值之后再进行所谓的流体与结构体(这里为柔软弹性体)的耦合分析(流体-结构耦合分析(fsi))。作为模拟的计算方法，例如，可列举采用了有限元法(fem：finiteelementmethod)的方法、采用了以sph(smoothedparticlehydrodynamics，光滑粒子流体动力学)等为代表的粒子法的方法、组合了有限元法与粒子法的方法等。所应用的方法并没有特别的限制，因此不作详述，但考虑分析结果的稳定性、计算时间等而选择最合适的方法，进行了模拟。

在模拟时，设定为：流体密度＝1[g/cm³]、液体喷射开口部61的直径＝0.15[mm]、相隔距离(从液体喷射开口部61直至切削对象物表面为止的距离)＝0.5[mm]。另外，将切削对象物假设为表面平坦的柔软弹性体，作为其物理模型，使用了密度＝1[g/cm³]、具有按杨氏模量换算9[kpa]左右(按剪切弹性模量换算3[kpa]左右)的弹性模量的mooney-rivlin超弹性体。破坏阈值使用了偏差等效应变＝0.7。

关于主射流的流速波形，设想各种各样的主射流的流速波形，准备了对正弦波、三角波以及矩形波三个种类的波形在12[m/s]～76[m/s]的范围内变更了三种振幅(流速的最大值)、在63[μs]～200[μs]的范围内变更了三种持续时间的波形总计27种。此外，定常流的流速设定为1[m/s]。

图8～图10分别为示出在模拟中作为主射流的流速波形而给予的正弦波、矩形波、三角波的图，用实线示出了持续时间为63[μs]的情况，用一点划线示出了持续时间为125[μs]的情况，用双点划线示出了持续时间为200[μs]的情况。然后，将这些波形作为主射流的流速波形给予而生成脉冲液体射流，并对在打进了所述的柔软弹性体时的柔软弹性体的破坏行为进行模拟，进行了切削深度和切削体积的研究。

图11～图16为分别绘制了最大质量通量jm_max(图11)、最大动量通量jp_max(图12)、最大能量通量je_max(图13)、流出质量m(图14)、动量p(图15)、以及能量e(图16)相对于切削对象物的切削深度的关系的仿真结果的图。

在这些图中，用“＊”绘图示出作为主射流的流速波形而在给予了持续时间为63[μs]的正弦波时的仿真结果，用“◆”绘图(plot)示出在给予了125[μs]的正弦波时的仿真结果，用“-”绘图示出在给予了200[μs]的正弦波时的仿真结果。

并且，用“+”绘图示出作为主射流的流速波形而在给予了持续时间为63[μs]的三角波时的仿真结果，用“×”绘图示出在给予了125[μs]的三角波时的仿真结果，用“■”绘图示出在给予了200[μs]的三角波时的仿真结果。

另外，用“●”绘图示出作为主射流的流速波形而在给予了持续时间为63[μs]的矩形波时的仿真结果，用全面涂黑的三角形的绘图示出在给予了125[μs]的矩形波时的仿真结果，用“－”绘图示出在给予了200[μs]的矩形波时的仿真结果。

如图11～图13所示，最大质量通量jm_max、最大动量通量jp_max以及最大能量通量je_max三个各参数与切削深度的关系根据作为主射流的流速波形而给予的波形的形状，差异很大，可知双方的相关低。尤其是质量通量是与流速成正比的值，由此表明，切削深度只由主射流的最大流速不能决定。

接下来，试看一下图14～图16所示的流出质量m、动量p以及能量e三个各参数与切削深度的关系，关于流出质量m与切削深度的关系，根据作为主射流的流速波形而给予的波形的形状而差异很大，相关低。与此相反，在与动量p和能量e的关系上，由所给予的波形的形状引起的差异小，各绘图(plot)都分布在大致同一曲线上。在动量p和能量e中，动量p的差异更小。因此，可以说，切削深度与动量p和能量e的相关性高，尤其是与动量p高度相关。

此外，在此虽然对将液体喷射开口部的直径设定为0.15[mm]、将相隔距离设定为0.5[mm]的情况进行了模拟，但是在其它液体喷射开口部直径和其它相隔距离上也进行模拟，并已确认，切削深度与动量p和能量e的相关性高这种定性上的趋势没有太大的变化。

图17～图22为分别绘制了最大质量通量jm_max(图17)、最大动量通量jp_max(图18)、最大能量通量je_max(图19)、流出质量m(图20)、动量p(图21)、以及能量e(图22)相对于切削对象物的切削体积的关系的仿真结果的图。作为主射流的流速波形而给予的波形与绘图(plot)的种类的关系与图11～图16同样。

如图17～图19所示，最大质量通量jm_max、最大动量通量jp_max、以及最大能量通量je_max三个各参数与切削体积的关系虽然不像与切削深度的关系那样，但根据作为主射流的流速波形而给予的波形的形状而有差异，认为双方的相关低。

接下来，试看一下图20～图22所示的流出质量m、动量p、以及能量e三个各参数与切削体积的关系，关于流出质量m与切削体积的关系，与切削深度同样地，根据作为主射流的流速波形而给予的波形的形状而差异很大，相关低。另一方面，在与动量p和能量e的关系上，与切削深度同样地，由所给予的波形的形状引起的差异小，各绘图都分布在大致同一直线上。另外，与动量p相比，能量e一方差异更小。因此，可以说，切削体积与动量p和能量e的相关性高，尤其是与能量e高度相关。

此外，这里虽然对将液体喷射开口部的直径设定为0.15[mm]、将相隔距离设定为0.5[mm]的情况进行了模拟，但是，在其它液体喷射开口部直径和其它相隔距离上也进行模拟，并已确认，切削体积与动量p和能量e的相关性高这种定性上的趋势没有太大的变化。

根据以上的研究结果，在本实施方式中，作为用于“使其能尽量不改变切削体积而从‘窄而深’至‘宽而浅’调整切削形态”的一个例子，通过着眼于能量e而控制驱动电压波形l1，从而几乎不改变切削体积而实现切削形态的变更。

为此，首先，变更驱动电压波形l1的控制参数(上升沿频率fpr、电压振幅vm、重复频率fp)并通过模拟而求出了主射流3的流速波形l3。模拟能够利用基于例如将液体喷射装置的流路系统替换成了流体(流路)阻力、流体惯性、流体柔量等的模型的、等效电路法数值模拟而进行。或者，如若进一步求出精度，可以利用采用了有限元法(fem)、有限体积法(fvm)等的流体模拟。

第一，给予将电压振幅vm及重复频率fp固定并阶梯式地改变了上升沿频率fpr的驱动电压波形l1而通过模拟求出了主射流3的流速波形l3。

图23是示出所给予的驱动电压波形l1的一个例子的图。各驱动电压波形l1是将电压振幅设为v2、将重复周期tp设为t2并使上升沿时间tpr从t21至t25阶梯式地变长了的波形即使上升沿频率fpr阶梯式地降低了的波形。

图24为示出在给予了图23所示的、上升沿频率fpr不同的各驱动电压波形l1的情况下的主射流3的流速波形l3的仿真结果的图。

如这些图所示，当使上升沿频率fpr降低(按上升沿时间tpr来说变长)时，主射流3的流速波形l3在上升沿的起始时间没有变化的前提下上升沿的期间的持续时间t变长，流速振幅(流速的最大值)也变小。

第二，给予将上升沿频率fpr及重复频率fp固定并阶梯式地改变了电压振幅vm的驱动电压波形l1而通过模拟求出了主射流3的流速波形l3。

图25是示出所给予的驱动电压波形l1的一个例子的图。各驱动电压波形l1是将上升沿时间tpr设定为t31、将重复周期tp设定为t33并使电压振幅从v31至v35阶梯式地变小的波形。

图26为示出在给予了图25所示的、电压振幅vm不同的驱动电压波形l1的情况下的主射流的流速波形的仿真结果的图。

如这些图所示，当使电压振幅vm变小时，主射流的流速波形l3与使上升沿频率fpr降低下去的图23、图24的情况不同，始终维持上升沿的期间的持续时间t，流速振幅(流速的最大值)变小。

第三，给予将上升沿频率fpr及电压振幅vm固定并阶梯式地改变了重复频率fp的驱动电压波形l1而通过模拟求出了主射流3的流速波形l3。

图27是示出所给予的驱动电压波形l1的一个例子的图。各驱动电压波形l1是将上升沿时间tpr设定为t4、将电压振幅设定为v4、并通过将驱动电压已上升沿至最大电压为止之后的下降形状在时间轴方向上扩展而使重复周期tp从t41至t45阶梯式地变长(使重复频率fp阶梯式地降低)后的波形。

图28为示出在给予了图27所示的、重复频率fp不同的驱动电压波形l1的情况下的主射流3的流速波形l3的仿真结果的图。

如这些图所示，当使重复频率fp降低(按重复周期tp来说变长)时，主射流3的流速波形l3与使上升沿频率fpr降低下去的图23、图24的情况相比虽然程度小，但持续时间t仍变长。另外，流速振幅(流速的最大值)始终维持着。

接着，对所得到的主射流3的流速波形l3的各个求出能量e。详细而言，一边按参照图27～图28而已说明的要领改变重复频率fp，一边对每各个重复频率fp进行了按参照图23～图24而已说明的要领将电压振幅vm固定并改变了上升沿频率fpr的情况下的模拟和按参照图25～图26而已说明的要领将上升沿频率fpr固定并改变了电压振幅vm的情况下的模拟。然后，求出了在各模拟中得到的主射流3的流速波形l3的能量e。

图29是示出在预定的重复频率(例如标注为“f51”)上得到的能量e与上升沿频率fpr及电压振幅vm的对应关系的图，通过在将纵轴设定为上升沿频率fpr、将横轴设定为电压振幅vm的坐标空间中画出关于能量e的等高线而获得。各等高线的能量e51、e52，…左下方不断降低，越朝着右上方去，越以预定量不断增大。此外，未图示，如果将在另外的重复频率fp上得到的能量e绘制于同样的坐标空间并画出等高线，则获得对应于该重复频率fp上的能量e与上升沿频率fpr及电压振幅vm的对应关系的等高线图。

这里，应该关注的是能量e相对于各坐标轴方向的参数未呈线性变化。

例如，考虑在能量e与上升沿频率fpr及电压振幅vm的对应关系中将上升沿频率fpr设定为固定(例如f5)并将电压振幅vm设定为变更而控制压电元件45的驱动电压波形l1的情况。

如果想为了使切削体积尽量不改变而使能量e的变化量为一定，能量e51～e52间，必需电压振幅v51～v52间的电压振幅变化，能量e52～e53间，必需电压振幅v52～v53间的电压振幅变化。但是，电压振幅v51～v52的电压振幅间隔与电压振幅v52～v53的电压振幅间隔不同。这种现象随着能量e的增大而表现得显著。

因此，可以说，为了使切削体积尽量不改变，即使进行将上升沿频率fpr设为固定并使电压振幅vm以一定量变化的控制，也可能发生能量e变化的事态。在进行将电压振幅vm设定为固定而使上升沿频率fpr以一定量变化的操作的情况下，也可以说同样的情况。

因此，在本实施方式中，作为在手术中用户进行的操作，至少接收能量e的设定操作，根据如上所述按每重复频率fp得到的等高线图，将每个重复频率fp的、能量e与上升沿频率fpr及电压振幅vm的对应关系预先作为表格数据而准备。然后，从该表格数据中决定能够实现由用户已设定操作的能量e的各控制参数的值(重复频率fp、上升沿频率fpr、电压振幅vm)的组合而控制压电元件45的驱动。由此，实现几乎不改变切削体积的控制。

那么，接下来，作为用于“使尽量不改变切削体积而从‘窄而深’至‘宽而浅’调整切削形态变为可能”的驱动电压波形l1的控制，对“使切削形态可调整”部分的原理进行说明。

图30～图32是将驱动电压波形l1的电压振幅vm设为固定并变更了流速上升沿时间比的情况下的、表示切削形态(削去情况)的三要素(切削深度、切削体积、切削面积)的仿真结果的曲线图。切削面积是与进行切削的深度方向正交面的面积，是削得窄还是削得宽的指标。

脉冲液体射流为流体，切削对象物为柔软的弹性体。因此，脉冲液体射流的切削形态作为由脉冲液体射流产生的切削对象物的破坏行为而进行了模拟。此外，作为模拟的计算方法，在本实施方式中，在柔软弹性体侧设定了恰当的破坏阈值之后采用了流体与结构体(这里为柔软弹性体)的耦合分析(流体-结构耦合分析(fsi：fluidstructureinteraction)，但也可以使用例如采用了有限元法(fem：finiteelementmethod)的方法、采用了以sph(smoothedparticlehydrodynamics：光滑粒子流体动力学)等为代表的粒子法的方法、组合了有限元法与粒子法的方法等。

在模拟时，设定为：液体喷射开口部61的直径＝0.15[mm]、相隔距离(从液体喷射开口部61直至切削对象物表面为止的距离)＝1.0[mm]。并且，切削对象物假设为表面平坦的柔软弹性体，作为其物理模型，设定为具有按杨氏模量换算9[kpa]左右(按剪切弹性模量换算3[kpa]左右)的弹性模量的mooney-rivlin超弹性体。破坏阈值设定为偏差等效应变＝0.7。液体的密度及柔软弹性体的密度均设定为1[g/cm³]。

打入在喷嘴孔出口处强制给予的切削对象物质中的主射流3的流速波形l3将使流速的最大振幅固定于50[m/s]、持续时间固定于125[μs]、流速上升沿时间为62.5[μs]的流速波形作为“基准波形”而设想了在各种各样的时刻成为最大流速这样的各种各样的流速波形l3。具体而言，作为关于流速波形l3而取得最大流速的时间(＝流速上升沿时间tr)，设想了1[μs]、25[μs]、62.5[μs]、100[μs]、124[μs]五个水准。此外，定常流的流速设定为1[m/s]。

流速波形l3设想了由式(7)表示的三角波和由式(8)表示的正弦平方波。图30及图31是采用了前者的仿真结果，图32及图33是采用了后者的仿真结果。

数4

数5

在这些式子中，ubg为定常流1[m/s]，δum为流速最大振幅50[m/s]，t为主射流持续时间125[μs]。tr为流速上升沿时间，tf为流速下降时间，tr与tf之和为主射流3的持续时间t(t＝tr与+tf)。

而且，作为想留意的点，对于所使用的两种主射流流速波形各个，尽管流速上升沿时间不同，但都使关于将背景部分(定常流的部分)除去后的脉动成分的最大质量通量[kg/s]、最大动量通量[ns/s＝n]、最大能量通量[j/s＝w]、并且流出质量[kg]、流出动量[ns]、流出能量[j]变为了分别完全相同。

根据图30～图33的仿真结果，不论流速波形的种类如何，切削深度都具有随“tr/t”的增加而减少的相同趋势。换另外的说法，可以说，越是以主射流3中的流速峰值时间相对快的流速波形来喷射主射流，越能够“窄而深”地切削。反之，可以说，越是以主射流中的流速峰值时间相对慢的流速波形来喷射主射流，越能够“宽而浅”地切削。也就是，即使主射流3的动量p或能量e相同，通过调整“tr/t”，也能够实现从“窄而深”至“宽而浅”各种各样的切屑形态下的切削。

此外，对于由式(7)表示的三角波和由式(8)表示的正弦平方波以外的流速波形，也进行了同样的模拟，但是，这种趋势并没有变化。

接下来，对调整流速上升沿时间之比“tr/t”的方法、换种说法调整主射流3中的流速峰值时间的方法进行说明。

在使用的使用中，就会以每一秒几十次至几百次即几十[hz]至几百[hz]的重复频率fp施加驱动电压波形的一个周期的驱动电压波形l1(基本驱动电压波形：参照图3)。一个周期的驱动电压波形l1可看作由两个波形部分构成。即是从电压“0”开始直至到达电压振幅vm为止的“上升沿部分”和从电压振幅vm缓慢地减少而再到达电压“0”的“下降部分”。

图34是将一个周期的驱动电压波形l1的上升沿部分放大后的图。

着眼于波形曲线的拐点(在图34的例子中r＝0.5的位置)来看“上升沿部分”可知，由从驱动电压“0”沿着向下凸的曲线而一直增加直至到达“拐点”为止的过程和从“拐点”沿着向上凸的曲线而到达电压振幅vm的过程两个曲线部分组成。压电元件45相对于驱动电压而几乎呈线性地伸长，因而可以说，“拐点”相当于主射流3的流速波形l3中的峰值。因此，能够通过使拐点的位置移动来调整流速上升沿时间之比“tr/t”、即调整主射流3上的流速峰值时间。

接着，对使拐点移动的基本驱动电压波形(一个周期的驱动电压波形l1)的变形方法进行说明。

在本实施方式中，使拐点沿着连接驱动电压波形的“上升沿起始点(驱动电压＝0的点)”和“上升沿终止点(驱动电压＝电压振幅)”的线段上移动。由此，不很大地改变主射流3的动量p和能量e而改变“tr/t”、可以说是上升沿部分的前后比。由此，不改变对象物质的切削量而实现“窄而深”、“宽而浅”等多样的切削形态。

具体而言，基本驱动电压波形的驱动电压vp能够如下式(9)这样表示为将时刻t作为变量、将该时刻t的上限作为重复周期tp的定义域上的函数。

vp＝v(t)(0≦t≦tp)…(9)

另外，直至上升沿时间tpr为止的上升沿部分上的驱动电压vp能够按下式(10)这样记述：

vp＝v(t)(0≦t≦tpr)…(10)

在该上升沿部分中，基本驱动电压波形(一个周期的驱动电压波形l1)在时刻“0”上升沿起始点处的驱动电压vp为“0”，在时刻tpr上升沿终止点处的驱动电压vp为电压振幅vm。即，下式(11)成立：

v(0)＝0，v(tpr)＝vm…(11)

在此，上升沿部分与连接上升沿起始点和上升沿终止点的线段在时刻tprc相交。将此处称为“交点”。如果将那时的基本驱动电压波形(一个周期的驱动电压波形l1)的电压设为vc，则下式(12)成立：

v(tprc)＝vc＝(vm/tpr)tprc…(12)

然后，基于以下的第一)～第三)的想法而使上升沿部分变形：

即：

第一)在“交点”之前，将“上升沿起始点(驱动电压＝0)”作为基点而在电压轴方向及时间轴方向上等倍地扩大或缩小。

第二)在“交点”之后，将“上升沿终止点(电压振幅vm)”作为基点而在电压轴方向及时间轴方向上等倍地缩小或扩大。

第三)在“交点”的移动目标处，平滑地连接上升沿部分和下降部分。

具体而言，想到，将“上升沿起始点”及“上升沿终止点”作为基点而以将“交点”在电压轴方向及时间轴方向上变为m倍及m’倍的方式分别变形，并想到上升沿部分上的点(t、vp)移动到了点(t＊、vp＊)。于是，下式(13)～式(14)成立：

t＊/t＝vp＊/vp＝m(0≦t＜tprc)…(13)

(tpr－t＊)/(tpr－t)＝(vm－vp＊)/(vm－vp)＝m’

(tprc≦t≦tpr)…(14)

但是，m’由下式(15)表示：

m’＝(tpr－mtprc)/(tpr－tprc)＝(vm－mvc)/(vm－vc)…(15)

因此，在移动了“交点”之后的上升沿部分能够由下式(16)表示：

数6

在此，作为表示移动后的“交点”的时刻mtprc相对于上升沿时间tpr的比例的指标而导入式(17)：

r＝mtprc/tpr…(17)

其结果，在移动了“交点”之后的上升沿部分重新被一般化为下式(18)：

数7

接着，对变形前的基本驱动电压波形的“交点”为“拐点”且“拐点”位于上升沿区域的正中央(t＝tprc＝tpr/2)的情况进行说明。

在这种情况下，由于能够使r在0＜r＜1的范围内变化，因而用户使r的变更操作输入变为可能。例如，使r的值可通过刻度盘开关或按钮开关来变更操作。变更幅度和可变更的档数能适当设定，例如，能够设定为“0.1”“0.3”“0.5”“0.7”“0.9”这样的情况。在r＝0.5时，基本驱动波形没有变化。在这种情况下，变形操作后的上升沿部分能够更简单地由下式(19)表示：

数8

如果将驱动电压波形的微分波形变为三角波并以流速波形成为三角波的方式而设定驱动电压波形，则上升沿部分的式(19)能够由下式(20)表示：

数9

而且，如果形成为用户能用刻度盘开关、按钮开关等设定r的值的结构，则上升沿部分如下式(21)这样表示：

数10

另一方面，如果将驱动电压波形的微分波形设为慢启动且慢下降(上升沿起始点及上升沿终止点处的二阶微分系数为0)的正弦平方波(sin²(x))，则上升沿部分由下式(22)表示：

数11

而且，如果形成为用户能用刻度盘开关、按钮开关等设定r的结构，则上升沿部分如下式(23)这样表示：

数12

在此，对“下降部分”预先说明。

下降部分是基本驱动电压(一个周期的驱动电压波形l1)从到达了电压振幅vm之后缓慢地减少而不久返回至驱动电压“0”的减少过程，虽然对流速波形带来一些影响，但是该影响并不那么大。但是，优选与前后的上升沿部分平滑地连接。即，可以是下降部分与上升沿部分的电压振幅vm平滑地连接，从那里起花费比上升沿时间足够长的时间来平稳地减少而到达驱动电压“0”，并与下一个周期的上升沿部分平滑地连接。下降部分的波形能适当设定例如一次函数的波形等，但鉴于优选上升沿部分与下降部分平滑地连接这点，在本实施方式中，设定为例如下式(24)或式(25)：

数13

数14

[用户界面的说明]

图35是示出本实施方式中的液体喷射控制装置70的操作面板80的构成例的图。本实施方式的操作面板80具备：主电源开关81、泵开关82、射流喷射开关83、射流设定操作部83、以及平板显示器86。

主电源开关81接收液体喷射系统1(参照图1)的主电源的on/off操作。

泵开关82接收送液泵20(参照图1)的on/off操作。当使该开关接通时，送液泵20驱动，液体从容器10向液体喷射装置30供给。

射流喷射开关83接收脉冲流发生部40的驱动/停止的操作，提供与图1所示的喷射踏板88同样的功能。如果只使泵开关82已接通，只不过定常流被供给液体喷射装置30，只是液体在没有脉冲的状态(定常流的状态)下从喷嘴60中流出。但是，当使射流喷射开关83接通时，就会在脉冲流发生部40的压电元件45(参照图2)上施加对应于射流设定操作部85中的设定操作输入的驱动电压，脉冲液体射流就会从喷嘴60中喷射。

射流设定操作部85接收用于将脉冲液体射流调节为用户所希望的状态的各种设定操作。本实施方式的射流设定操作部85包括能量刻度盘851和切削类型刻度盘858。

能量刻度盘851是接收主射流3的能量e的设定值的输入即主射流3的强弱的设定的操作部。构成为可选择标有例如“1”～“5”刻度的五档的刻度盘位置。在各刻度盘位置上，例如以与所对应的刻度的数值成正比而以一定量增大的方式预先分配有能量指示值。用户通过切换能量刻度盘851的指示位置而能够操作主射流3的强弱。此外，刻度盘位置的档数并非限定于五档，也可以采用“大”“中”“小”三档或者允许无级调整等适当设定。

切削类型刻度盘858是接收“窄而深”、“宽而浅”等切削形态(切削情况)的设定的操作部。具体而言，在切削类型刻度盘858上设定有作为r的值(参照图34)的“0.1”“0.3”“0.5”“0.7”“0.9”的各刻度盘位置。即，切削类型刻度盘858是接收驱动电压波形中的上升沿部分的拐点位置的设定操作的操作部，作为接收用于设定脉冲液体射流的主射流中的流速峰值时间的指标值的输入的操作部而发挥作用。

平板显示器86显示涉及脉冲液体射流的各种信息。显示内容能适当设定，而在本实施方式中，包括主射流能量显示部861、重复频率显示部862以及功率显示部863。

主射流能量显示部861显示一个脉冲的主射流的能量e[μj]。

重复频率显示部862显示重复频率fp即基本驱动电压波形(一个周期的驱动电压波形l1)的重复频率[hz]。

功率显示部863显示使在主射流能量显示部861上显示的能量值乘以在重复频率显示部862上显示的频率后的每单位时间的能量即功率[mw]。

此外，这些各显示部的显示方式能适当设定。在图35中，虽然例示了基于数值(在图中用“x”代替)的数字显示，但是，既可以为仪表显示，也可以用曲线图显示能量e、重复频率等随着从脉冲液体射流的喷射开始的增减操作的变化。

[功能结构的说明]

图36是示出本实施方式中的液体喷射控制装置的功能构成例的框图。本实施方式的液体喷射控制装置70具备：操作输入部100、显示部300、控制部200以及存储部500。

操作输入部100通过按钮开关或杠杆开关、刻度盘开关、踏板开关等各种开关；触摸面板、触控板、鼠标等输入装置来实现，将对应于操作输入的操作信号输出至控制部200。在本实施方式中，图1的喷射踏板88、图35的主电源开关81和泵开关82、射流喷射开关83、射流设定操作部85的能量刻度盘851及切削类型刻度盘858符合。

控制部200通过cpu(centralprocessingunit：中央处理单元)或dsp(digitalsignalprocessor：数字信号处理器)等微处理器、asic(applicationspecificintegratedcircuit：专用集成电路)等控制装置及运算装置来实现，综合性地控制液体喷射系统1的各部。而且，本实施方式的控制部200具备：压电元件控制部210、泵控制部230、以及显示控制部240。此外，构成控制部200的各部可以由专用的模块电路等硬件构成。

压电元件控制部210控制压电元件45的驱动。具体而言，根据上述的式(18)优选式(19)(作为具体例子，式(21)或式(23)等)而生成驱动电压波形。而且，本实施方式的压电元件控制部210包括能量变更控制部212和切削形态变更控制部214。

能量变更控制部212根据用户的能量设定操作而使一个脉冲的主射流3的能量e变更。在本实施方式中，参照存储部500中已存储的参数表510而决定与能量刻度盘851的刻度盘位置已相关联的重复频率fp、上升沿频率fpr以及电压振幅vm的组合。然后，根据重复频率fp及上升沿频率fpr分别决定重复周期tp及上升沿时间tpr。

切削形态变更控制部214根据用户的切削形态设定操作而变更控制驱动电压波形。在本实施方式中，参照存储部500中已存储的参数表510，将与切削类型刻度盘858的刻度盘位置对应的r值(指标值；参照图34)应用于上述的式(18)优选式(19)(作为具体例子，式(21)或式(23)等)。即，根据与切削类型刻度盘858的刻度盘位置对应的指标值而设定上升沿部分(驱动电压波形的上升沿部分)的拐点的位置，从而设定该上升沿部分的流速峰值时间，使驱动电压波形变形。

泵控制部230生成、输出驱动信号而使送液泵20驱动。

显示控制部240进行用于使涉及脉冲液体射流的各种信息显示于显示部300的显示控制和显示信号的生成。在本实施方式中，进行图35的平板显示器86上所显示的各种信息的算出和显示控制。

显示部300通过lcd(liquidcrystaldisplay：液晶显示器)、el显示器(electroluminescencedisplay：电致发光显示器)等显示装置来实现，基于从控制部200输入的显示信号而显示显示画面等各种画面。在本实施方式中，图35的平板显示器86相当于此。

存储部500通过rom(readonlymemory：只读存储器)或快闪rom、ram(randomaccessmemory：随机存取存储器)等各种ic(integratedcircuit：集成电路)存储器、硬盘等存储介质来实现。在存储部500中预先存储有用于使液体喷射系统1动作而实现该液体喷射系统1所具备的各种功能的程序和在该程序的执行中使用的数据等。并且，作为控制部200的作业用存储区域而存储各种各样的数据。

于是，在本实施方式的存储部500中，存储：系统程序501、控制程序502、参数表510、目标能量指示值530、适用r值532、适用电压振幅534、适用重复频率536、适用上升沿频率538、适用重复周期540、以及适用上升沿时间542。当然，能够使其它数据例如计时用的计时器、计数器等适当存储于存储部500中。

系统程序501是用于使液体喷射控制装置70作为计算机而发挥作用的基本程序。控制程序502是用于使控制部200安装作为压电元件控制部210、泵控制部230、显示控制部240的功能的程序。此外，控制程序502可以作为系统程序501的一部分而构成。另外，在控制部200所具有的各功能部(压电元件控制部210、泵控制部230、显示控制部240)通过硬件来实现的情况下，能够从程序中适当省略用于实现该功能部的要素。

参数表510定义用于设定驱动电压波形的各种控制参数的值。在本实施方式中，定义控制参数的各值(电压振幅vm、重复频率fp、以及上升沿频率fpr)，其用于控制驱动电压波形以便使一个脉冲的主射流3的能量e(流速能量)成为与能量刻度盘851的刻度盘位置已对应的能量指示值。

具体而言，例如像图37那样，与能量刻度盘位置511相关联而存储能量指示值512。而且，每个能量刻度盘位置511及能量指示值512都与五个种类的切削类型刻度盘位置513(r值；拐点指示值)、电压振幅514、重复频率516以及上升沿频率518相关联而存储。

电压振幅514、重复频率516以及上升沿频率518的各值的组合能够预先通过模拟来决定。

模拟能够基于例如将液体喷射装置30的流路系统置换为了流体(流路)阻力、流体惯性、流体柔量等的模型而作出，并利用等效电路法数值模拟来设定涉及驱动电压波形的各种控制参数。或者，如若进一步求出精度，可以利用采用了有限元法(fem)、有限体积法(fvm)等的流体模拟。

具体而言，一边分别变更作为涉及驱动电压波形的各种控制参数的电压振幅vm、上升沿频率fpr以及重复频率fp，一边通过模拟而算出一个脉冲的主射流3的能量e。然后，当将重复频率fp设为固定并变更电压振幅vm和上升沿频率fpr时，能够画出主射流3的能量e的等高线(图29)。

在本实施方式中，由于将一定间隔的五档的能量指示值512分配于能量刻度盘851，因而设定至少五条等高线。例如，就图29的例子而言，可以将重复频率516设为固定，沿着从曲线图的左下向右上倾斜地画出的虚线而读取与五档能量指示值(五条等高线)的交点的值，并分别存储于参数表510的电压振幅514及上升沿频率518中。

当然，存储于参数表510的各值的选择方法并非限定于此。也可以将电压振幅514及重复频率516作为固定值，对能量指示值512只设定上升沿频率518。即，可以读取图29的设定为“vm＝固定”的线(例如从驱动电压v54起而与纵轴平行地画出的线段)与等高线的交点的上升沿频率fpr。

同样地，既可以将重复频率516和上升沿频率518作为固定值而对能量指示值512只设定电压振幅514，也可以将电压振幅514、重复频率516以及上升沿频率518都不作为固定值而设定。这些情况按重复频率fp不同而制作多个与图29同样的曲线图，从那些曲线图中横穿式地读取。

此外，可以一边分别变更作为涉及驱动电压波形的各种控制参数的电压振幅vm、上升沿频率fpr、重复频率fp以及r值四要素，一边通过模拟而算出一个脉冲的射流的能量。即，可以按由切削类型刻度盘位置513的r值、电压振幅514、重复频率516以及上升沿频率518四要素的组合来实现能量指示值512的方式在模拟中决定参数表510的各值。

返回至图36，目标能量指示值530是在生成驱动电压波形时由一个脉冲的主射流实现的能量的目标值。存储有与能量刻度盘851的刻度盘位置对应的指标值、设定值。

适用r值532是当根据式(18)优选式(19)(作为具体例子，式(21)或式(23)等)而生成驱动电压波形时所使用的r值。在本实施方式中，存储有与切削类型刻度盘858的刻度盘位置对应的r值即拐点位置的指示值。

适用电压振幅534是当根据式(18)优选式(19)(作为具体例子，式(21)或式(23)等)而生成驱动电压波形时所使用的电压振幅vm。在本实施方式中，参照参数表510而决定。

适用重复频率536是当根据由式(18)优选式(19)(作为具体例子，式(21)或式(23)等)表示的上升沿部分以及由式(24)或式(25)等表示的下降部分而生成驱动电压波形时所使用的重复频率fp。在本实施方式中，参照参数表510而决定。

适用上升沿频率538是当根据式(18)优选式(19)而生成驱动电压波形时使用的上升沿频率fpr。在本实施方式中，参照参数表510而决定。

适用重复周期540是当根据由式(18)优选式(19)(作为具体例子，式(21)或式(23)等)表示的上升沿部分以及由式(24)或式(25)等表示的下降部分而生成驱动电压波形时使用的重复周期tp。在本实施方式中，由适用重复频率536算出。

适用上升沿时间542是当根据式(18)优选式(19)而生成驱动电压波形时使用的上升沿时间tpr。在本实施方式中，由适用上升沿频率538算出。

动作的说明

图38是示出本实施方式的控制部200执行的处理的流程的流程图，通过控制部200执行控制程序502而安装。

如果操作面板80的泵开关82接通(步骤s2的是；参照图35)，则控制部200使送液泵20驱动(步骤s4)。如果泵开关82断开(步骤s2的否)，使送液泵20停止(步骤s6)。

另外，如果射流喷射开关83断开(步骤s10的否)，即使操作面板80的泵开关82接通，控制部200也不进行驱动电压波形向压电元件45(参照图2)的输出。

如果操作面板80的泵开关82接通且射流喷射开关83接通(步骤s10的是)，控制部200从参数表510(参照图27)中读出与当前的能量刻度盘851的刻度盘位置对应的能量指示值512，并设定为目标能量指示值530(步骤s20；参照图36)

接着，控制部200根据当前的切削类型刻度盘858的类型刻度盘位置而从参照表510中读出与和目标能量指示值530一致的能量指示值512已相关联的任一个切削类型刻度盘位置513而设定适用r值532(步骤s22)。也就是说，设定上升沿部分中的拐点位置。换种说法，设定主射流3的流速峰值时间。

并且，控制部200从参照表510中读出对应于目标能量指示值530与适用r值532的组合的电压振幅514、重复频率516、上升沿频率518，并分别设定作为适用电压振幅534、适用重复频率536、适用上升沿频率538(步骤s30)。然后，控制部200由适用重复频率536导出适用重复周期540，由适用上升沿频率538导出适用上升沿时间542(步骤s40)。

到此为止，式(18)优选式(19)(具体而言，式(21)或式(23)等)中的变量全部都已准备好，因而控制部200根据式(18)优选式(19)(具体而言，式(21)或式(23)等)而算出驱动电压vp，并将具有该驱动电压vp的驱动信号向压电元件45输出(步骤s42)。然后，算出主射流能量的值及功率(每单位时间的能量)的值，并更新平板显示器86的各显示(步骤s44；参照图35)。

以上，根据第一实施方式，提供一种能灵活地处理对在各种各样的使用情景中的细微切削形态的要求的脉冲液体射流的喷射控制技术成为可能。而且，使其可不改变切削体积而调整切削深度与切削面积的关系成为可能。

第二实施方式

接下来，对应用了本发明的第二实施方式进行说明。

本实施方式基本上与第一实施方式同样地实现，但是，用户能够变更重复频率fp这点不同。此外，在以后，主要对与第一实施方式的差异进行说明，对于与第一实施方式同样的构成部分，给予相同的符号并省略重复的说明。

图39是示出本实施方式中的操作面板80b的构成例的图。操作面板80b基本上与第一实施方式的操作面板同样，但是，在本实施方式的射流设定操作部85b上具备用于设定重复频率fp的重复频率刻度盘853。

重复频率刻度盘853接收重复频率fp的设定操作。在本实施方式中，由赋予了“1”～“5”五档刻度的刻度盘构成，等间隔的频率分别与各刻度已相关联，根据重复频率刻度盘853的刻度盘位置而决定适用重复频率536。此外，重复频率刻度盘853的刻度能适当设定。例如，可以形成为能无级设定重复频率fp的结构。

图40是示出本实施方式的液体喷射控制装置70b的功能构成例的功能框图。液体喷射控制装置70b具有基本上与第一实施方式的液体喷射控制装置70同样的功能结构，但是，本实施方式的控制部200b的压电元件控制部210b具有重复频率变更控制部216。

重复频率变更控制部216根据重复频率的设定操作而变更控制在驱动电压波形的生成中使用的重复频率fp。在本实施方式中，参照参数表510b，将按重复频率刻度盘853的刻度盘位置而预先已相关联的值设定为适用重复频率536。

图41是示出本实施方式的参数表510b的数据构成例的图。参数表510b使每个能量刻度盘位置511(能量指示值512)与重复频率刻度盘位置515(重复频率516b)两要素的组合都与五种切削类型刻度盘位置513相关联。重复频率516b是按重复频率刻度盘853的刻度盘位置预先已相关联的固定值。

而且，每个能量刻度盘位置511(能量指示值512)、重复频率刻度盘位置515(重复频率516b)以及切削类型刻度盘位置513三要素的组合都与电压振幅514和上升沿频率518相关联而存储。

本实施方式的电压振幅514及上升沿频率518被设定为通过与对应的重复频率516b组合而实现对应的能量指示值512。具体而言，可以按重复频率准备与图29同样的曲线图，并从与能量指示值512的等高线的交点上读取而设定。

或者，也可以通过使本实施方式的电压振幅514及上升沿频率518与对应的重复频率516b及切削类型刻度盘位置513所示的r值两要素组合来实现对应的能量指示值512这样地进行模拟而设定。

图42是用于说明本实施方式的由控制部200b进行的处理的流程的流程图。本实施方式中的处理的流程基本上与第一实施方式的处理的流程同样，但是，追加了步骤s24，执行步骤s32来代替步骤s30。

即，在步骤s22之后，控制部200b参照参数表510b而读出与当前的重复频率刻度盘853的刻度盘位置对应的重复频率516b，从而设定适用重复频率536(参照图40)(步骤s24)。

并且，控制部200b参照参数表510b而读出对应于目标能量指示值530、适用r值532以及适用重复频率536的组合的电压振幅534和上升沿频率538，并分别设定为适用电压振幅534和适用上升沿频率538(步骤s32)。

以上，根据本实施方式，可获得与第一实施方式同样的效果。而且，用户能够在使用中变更重复频率。

第三实施方式

接下来，对应用了本发明的第三实施方式进行说明。

本实施方式基本上与第二实施方式同样地实现，但是，用户能够变更上升沿频率fpr这点不同。此外，在以后，主要对与第一～第二实施方式的差异进行说明，对于与第二实施方式同样的构成部分，给予相同的符号并省略重复的说明。

图43是示出本实施方式中的操作面板80c的构成例的图。操作面板80c基本上与第二实施方式的操作面板同样，但是，在本实施方式的射流设定操作部85c上具备用于设定上升沿频率fpr的上升沿频率刻度盘854，在平板显示器86上还显示上升沿频率显示部864。

上升沿频率刻度盘854接收上升沿频率fpr的设定操作。在本实施方式中，由赋予了“1”～“5”5五档刻度的刻度盘构成，等间隔的频率分别与各刻度已相关联，根据上升沿频率刻度盘854的刻度盘位置而决定适用上升沿频率538。此外，上升沿频率刻度盘854的刻度能适当设定。例如，可以形成为能不分档设定上升沿频率fpr的结构。

图44是示出本实施方式的液体喷射控制装置70c的功能构成例的功能框图。

液体喷射控制装置70c具有基本上与第二实施方式的液体喷射控制装置7b同样的功能结构，但是，本实施方式的控制部200c的压电元件控制部210c具有上升沿频率变更控制部218。

上升沿频率变更控制部218根据上升沿频率的设定操作而变更控制在驱动电压波形的生成中使用的上升沿频率fpr。在本实施方式中，参照参数表510c，将按上升沿频率刻度盘854的刻度盘位置而预先已相关联的值设定为适用上升沿频率538。

并且，本实施方式的显示控制部240能够使平板显示器86显示上升沿频率显示部864。

图45是示出本实施方式的参数表510c的数据构成例的图。参数表510c基本上与第二实施方式的参数表同样，但是，每个能量刻度盘位置511(能量指示值512)与重复频率刻度盘位置515(重复频率516b)的组合都与五个种类的上升沿频率刻度盘位置517及上升沿频率518c相关联。上升沿频率518c是按上升沿频率刻度盘854的刻度盘位置而预先已相关联的固定值。

而且，每个能量刻度盘位置511(能量指示值512)、重复频率刻度盘位置515(重复频率516b)以及上升沿频率刻度盘位置517(上升沿频率518)三要素的组合都与切削类型刻度盘位置513和电压振幅514相关联而存储。

本实施方式的电压振幅514被设定为通过与对应的重复频率516b及上升沿频率518c两要素组合而实现对应的能量指示值512。能够根据模拟的结果而预先设定。

或者，也可以通过使本实施方式的电压振幅514与对应的重复频率516b、上升沿频率518c及切削类型刻度盘位置513的r值三要素组合来实现对应的能量指示值512这样地进行模拟而设定。

即，控制部200c参照参数表510c而读出与当前的重复频率刻度盘853的刻度盘位置对应的重复频率516b，从而设定适用重复频率536(参照图44)。

另外，本实施方式的显示控制部240能够使平板显示器86显示上升沿频率显示部864。

图46是用于说明本实施方式的由控制部200c进行的处理的流程的流程图。本实施方式中的处理的流程基本上与第二实施方式的处理的流程同样，但是，追加了步骤s26，执行步骤s34来代替步骤s32，执行步骤s46来代替步骤s44。

即，在步骤s24之后，控制部200c参照参数表510c而读出与当前的上升沿频率刻度盘854的刻度盘位置对应的上升沿频率518c，从而设定适用上升沿频率538(步骤s26)。

并且，控制部200c从参数表510c中检索与目标能量指示值530一致的能量指示值512、与适用重复频率536一致的重复频率516b以及与适用上升沿频率538一致的上升沿频率518的组合中的、与适用上升沿频率538一致的切削类型刻度盘位置513。然后，读出与检索到的切削类型刻度盘位置513已相关联的电压振幅514，从而设定适用电压振幅534(步骤s34)。

并且，在步骤s42之后，控制部200c更新平板显示器86(参照图43)的主射流能量显示部861、重复频率显示部862、功率显示部863、以及上升沿频率显示部864的显示(步骤s46)。

以上，根据本实施方式，可获得与第二实施方式同样的效果。而且，用户能够变更上升沿频率fpr。

第四实施方式

接下来，对应用了本发明的第四实施方式进行说明。

本实施方式基本上与第三实施方式同样地实现。此外，在以后，主要对与第三实施方式的差异进行说明，对于与第一～第三实施方式同样的构成部分，给予相同的符号并省略重复的说明。

图47是示出本实施方式中的操作面板80d的构成例的图。操作面板80d基本上与第三实施方式的操作面板同样，但是，在平板显示器86上显示能量变动率显示部865。

能量变动率显示部865显示在将能量、重复频率、上升沿频率的设定值作为已设定的值并使r值从预定的基准值(上升沿部分的拐点的基准位置)上变化了的情况下的主射流3的能量e的变动率。

图48是示出本实施方式的液体喷射控制装置70d的功能构成例的功能框图。液体喷射控制装置70d具有基本上与第三实施方式的液体喷射控制装置70c同样的功能结构，但是，本实施方式的显示控制部240能够控制能量变动率显示部865的显示。并且，本实施方式的存储部500存储参数表510d和变动率表550。

图49是示出本实施方式的参数表510d的数据构成例的图。参数表510d基本上与第三实施方式的参数表510c同样，但不包括切削类型刻度盘位置513。也就是说，本实施方式的驱动电压波形的控制参数的值(重复频率fp、上升沿频率fpr、电压振幅vm)不受基于切削类型刻度盘位置513的r值(拐点的位置)的变更的影响而决定。

变动率表550存储预先通过模拟而得到的能量变动率。例如，如图50所示，每个重复频率551、上升沿频率552以及电压振幅553三要素的组合都存储五档的切削类型刻度盘位置554(与切削类型刻度盘位置513同样)及主射流能量556、能量变动率557。

主射流能量556是由对应的重复频率551、上升沿频率552、电压振幅553以及切削类型刻度盘位置554的r值四要素决定的主射流3的能量的值。能够通过模拟而预先求出。

能量变动率557是在不改变重复频率551、上升沿频率552、电压振幅553以及切削类型刻度盘位置554的r值四要素的组合的前提下主射流能量556与r＝0.5的情况作比较的比率。r通过改变切削类型刻度盘位置554而变化。此外，虽然将r＝0.5作为了基准，但也可以将其它r值作为基准。

图51是用于说明本实施方式的由控制部200d进行的处理的流程的流程图。本实施方式中的处理的流程基本上与第三实施方式的处理的流程同样，但是，执行步骤s36来代替步骤s34，执行步骤s48来代替步骤s46。

即，在步骤s26之后，控制部200d从参数表510d中读出与如下三要素的组合已相关联的电压振幅514：与目标能量指示值530一致的能量指示值512、与适用重复频率536一致的重复频率516b以及与适用上升沿频率538一致的上升沿频率518，从而设定适用电压振幅534(步骤s36)。

并且，在步骤s42之后，控制部200d更新平板显示器86的主射流能量显示部861、重复频率显示部862、功率显示部863、、上升沿频率显示部864的显示。并且，参照变动率表550而读出与如下三要素的组合已相关联的能量变动率557：与适用重复频率536一致的重复频率551、与适用上升沿频率538一致的上升沿频率552以及与适用电压振幅534一致的电压振幅553，并更新能量变动率显示部865的显示(步骤s48)。

以上，根据本实施方式，即使是从决定、固定了驱动电压波形的控制参数的值之后变更切削形态(r值；拐点位置)的结构，也可获得与第三实施方式同样的效果。并且，在这种情况下，能够向用户报告由于切削形态的变更而主射流的能量变化了多少。

第五实施方式

接下来，对应用了本发明的第五实施方式进行说明。

本实施方式基本上与第一实施方式同样地实现。但是，在第一实施方式中，在设定驱动电压波形的控制参数的值(重复频率fp、上升沿频率fpr、电压振幅vm)时，着眼于为了使切削量不改变而保持主射流3的能量e，而在本实施方式中，着眼于主射流3的动量p而决定，这点不同。此外，在以后，主要对与第一实施方式的差异进行说明，对于与第一实施方式同样的构成部分，给予相同的符号并省略重复的说明。

图52是相当于第一实施方式的图29的曲线图，是示出在预定的重复频率(例如标注为“f51”)上得到的主射流3的动量p与上升沿频率fpr及电压振幅vm的对应关系的仿真结果的图。

即，一边按参照图27～图28而已说明的要领改变重复频率fp，一边对各个重复频率fp中的每一个进行了按参照图23～图24而已说明的要领将电压振幅vm固定并改变了上升沿频率fpr的情况下的模拟和按参照图25～图26而已说明的要领将上升沿频率fpr固定并改变了电压振幅vm的情况下的模拟。然后，求出在各模拟中得到的主射流的动量p。

图52通过在将纵轴设为上升沿频率fpr、将横轴设为电压振幅的坐标空间中画出关于动量p的等高线而得到。各等高线的动量p51、p52、···在左下低，越朝着右上去，越以预定量不断增大。此外，未图示，如果将在另外的重复频率fp上得到的动量p绘制于同样的坐标空间并画出等高线，则就获得对应于该重复频率fp上的动量p与上升沿频率fpr及电压振幅vm的对应关系的等高线图。

这里，应该关注的是动量p相对于各坐标轴方向的参数未呈线性变化。

例如，在动量p与上升沿频率fpr及电压振幅vm的对应关系中考虑将上升沿频率fpr设为固定(例如f5)并将电压振幅vm设为可变而控制压电元件45的驱动电压波形的情况。

如果想为了使切削体积不改变而使动量p的变化量变为一定，动量p51～p52间，就必需电压振幅v51～v52间的电压振幅变化，动量p52～p53间，就必需电压振幅v52～v53间的电压振幅变化。但是，电压振幅v51～v52的电压振幅间隔与电压振幅v52～v53的电压振幅间隔不同。这种现象随着动量p的增大而表现得显著。

因此，为了使切削体积不改变，将上升沿频率fpr设为固定并使电压振幅vm以一定量变化的控制不恰当。相反，将电压振幅vm设为固定并使上升沿频率fpr以一定量变化的控制也不恰当。

因此，在本实施方式中，作为用户进行的操作，至少接收动量p的设定操作，根据按每重复频率fp所得到的等高线图，将每个重复频率fp的动量p与上升沿频率fpr及电压振幅vm的对应关系预先作为表格数据而准备。

然后，从该表格数据中决定能够实现由用户已设定操作的动量p的各控制参数的值(重复频率fp、上升沿频率fpr、电压振幅vm)的组合而控制压电元件45的驱动。由此，不改变切削体积而实现从“窄而深”至“宽而浅”的切削形态的调整。

图53是示出本实施方式中的液体喷射控制装置70e的操作面板80e的构成例的图。本实施方式的操作面板80e具有基本上与第一实施方式的操作面板同样的结构，但是，在本实施方式的射流设定操作部85e上具有动量刻度盘856以代替能量刻度盘851。

动量刻度盘856是接收主射流的动量p的指示值的输入即主射流的强弱的设定的操作部。构成为可选择标有例如“1”～“5”刻度的五档的刻度盘位置。在各刻度盘位置上，例如以与所对应的刻度的数值成正比而以一定量增大的方式预先分配有动量指示值。用户通过切换该刻度盘的位置而能够操作主射流3的强弱。此外，刻度盘位置的档数并非限定于五档，也可以采用“大”“中”“小”三档或者使无级调整变为可能等适当设定。

另外，在本实施方式的平板显示器86上，作为涉及脉冲液体射流的各种信息，除重复频率显示部862以外，还包括主射流动量显示部866以代替主射流能量显示部861，还包括每单位时间动量显示部867以代替功率显示部863。

主射流动量显示部866显示一个脉冲的主射流的动量[μns]。

每单位时间动量显示部867显示使在主射流动量显示部866上显示的动量乘以在重复频率显示部862上显示的频率后的每单位时间的动量[mn]。

图54是示出本实施方式的液体喷射控制装置70e的功能构成例的功能框图。

液体喷射控制装置70e具有基本上与第一实施方式的液体喷射控制装置70同样的功能结构，但是，本实施方式的控制部200e的压电元件控制部210e具有动量变更控制部213以代替能量变更控制部212。

动量变更控制部213根据用户的动量设定操作而使一个脉冲的主射流的动量p变更。在本实施方式中，参照存储部500中已存储的参数表510e而决定与动量刻度盘856的刻度盘位置已相关联的重复频率fp、上升沿频率fpr以及电压振幅vm的组合。然后，根据重复频率fp及上升沿频率fpr分别决定重复周期tp及上升沿时间tpr。

另外，本实施方式的显示控制部240能够使主射流动量显示部866以代替主射流能量显示部861，使每单位时间动量显示部867显示以代替功率显示部863。

并且，本实施方式的存储部500存储参数表510e来代替参数表510，存储目标动量指示值531来代替目标能量指示值530。

图55是示出本实施方式的参数表510e的数据构成例的图。参数表510e基本上与第一实施方式的参数表510同样，但是，存储动量刻度盘位置520来代替能量刻度盘位置511，存储动量指示值521来代替能量指示值512。

图56是用于说明本实施方式的由控制部200e进行的处理的流程的流程图。本实施方式中的处理的流程基本上与第一实施方式的处理的流程同样，但是，执行步骤s21来代替步骤s20，执行步骤s31来代替步骤s30，执行步骤s50来代替步骤s44。

即，控制部200e在步骤s10中已判断为yes之后，根据动量刻度盘856的刻度盘位置而设定目标动量指示值531(步骤s21)。

并且，在步骤s22之后，控制部200e从参照表510e中读出与目标动量指示值531和适用r值532的组合已相关联的电压振幅514、重复频率516以及上升沿频率518，并分别设定为适用电压振幅534、适用重复频率536、适用上升沿频率538(步骤s31)。

并且，在步骤s42之后，控制部200e更新平板显示器86上的主射流动量显示部866、重复频率显示部862、以及每单位时间动量显示部867的显示(步骤s50)。

以上，根据本实施方式，能够获得与第一实施方式同样的效果。

第六实施方式

接下来，对应用了本发明的第六实施方式进行说明。

本实施方式基本上与第五实施方式同样地实现，但是，用户能够变更重复频率fp这点不同。此外，在以后，主要对与第五实施方式的差异进行说明，对于与第一～第五实施方式同样的构成部分，给予相同的符号并省略重复的说明。

图57是示出本实施方式中的操作面板80f的构成例的图。操作面板80f基本上与第五实施方式的操作面板同样，但是，在射流设定操作部85f上具备重复频率刻度盘853。

图58是示出本实施方式的液体喷射控制装置70f的功能构成例的功能框图。液体喷射控制装置70f具有基本上与第五实施方式的液体喷射控制装置70e同样的功能结构，但是，本实施方式的控制部200f的压电元件控制部210f具有重复频率变更控制部216。并且，存储部500具有参数表510f。

图59是示出本实施方式的参数表510f的数据构成例的图。参数表510f使每个动量刻度盘位置520(每个动量指示值521)与五个种类的重复频率刻度盘位置515和重复频率516b相关联。而且，每个动量刻度盘位置520(动量指示值521)与重复频率刻度盘位置515(重复频率516b)两要素的组合都与五个种类的切削类型刻度盘位置513、电压振幅514、以及上升沿频率518相关联而存储。

本实施方式的电压振幅514及上升沿频率518能够通过与对应的重复频率516b组合而实现对应的动量指示值521。具体而言，可以按每个重复频率516而准备与图52同样的曲线图，并从与动量指示值521的等高线的交点上读取而设定。

图60是用于说明本实施方式的由控制部200f进行的处理的流程的流程图。本实施方式中的处理的流程基本上与第五实施方式的处理的流程同样，但是，紧接着步骤s22执行步骤s24(参照图42)，并执行步骤s33来代替步骤s31。

在步骤s33中，控制部200f从参数表510f中读出与目标动量指示值531、适用r值532以及适用重复频率536三要素的组合已相关联的电压振幅514和上升沿频率518，并分别设定为适用电压振幅534、适用上升沿频率538(步骤s33)。

以上，根据本实施方式，可获得与第五实施方式同样的效果。而且，用户能够变更重复频率。

第七实施方式

接下来，对应用了本发明的第七实施方式进行说明。

本实施方式基本上与第六实施方式同样地实现，但是，用户还能够变更上升沿频率fpr这点不同。此外，在以后，主要对与第六实施方式的差异进行说明，对于与第一～第六实施方式同样的构成部分，给予相同的符号并省略重复的说明。

图61是示出本实施方式中的操作面板80g的构成例的图。操作面板80g基本上与第六实施方式的操作面板同样，但是，在本实施方式的射流设定操作部85g上具备用于设定上升沿频率fpr的上升沿频率刻度盘854，在平板显示器86上包括上升沿频率显示部864。

图62是示出本实施方式的液体喷射控制装置70g的功能构成例的功能框图。液体喷射控制装置70g具有基本上与第六实施方式的液体喷射控制装置70f同样的功能结构，但是，本实施方式的控制部200g的压电元件控制部210g具有上升沿频率变更控制部218。并且，本实施方式的显示控制部240能够使平板显示器86显示上升沿频率显示部864。并且，存储部500具有参数表510g。

图63是示出本实施方式的参数表510g的数据构成例的图。参数表510g将每个动量指示值521与重复频率516b两要素的组合都与五个种类的上升沿频率刻度盘位置517及与其对应的上升沿频率518c相关联而存储。而且，使每个动量指示值521、重复频率516b以及上升沿频率518c三要素的组合都与五个种类的切削类型刻度盘位置513和电压振幅514相关联而存储。

本实施方式的电压振幅514通过组合动量指示值521、重复频率516b以及上升沿频率518c来控制驱动电压，能够实现对应的动量指示值521。在设定这些值时，可以对每个重复频率516b准备与例如图52同样的曲线图，并从与动量指示值521的等高线的交点上读取而设定。

图64是用于说明本实施方式的由控制部200g进行的处理的流程的流程图。本实施方式中的处理的流程基本上与第六实施方式的处理的流程同样，但是，紧接着步骤s24执行步骤s26(参照图46)，并执行步骤s35来代替步骤s33，执行步骤s52来代替步骤s50。

在步骤s35中，控制部200f从参数表510g中读出适合于目标动量指示值531、适用r值532、适用重复频率536以及适用上升沿频率538四要素的组合的电压振幅514，并设定为适用电压振幅534(步骤s35)。

并且，在步骤s52中，控制部200f在平板显示器86上更新主射流动量显示部866、重复频率显示部862、每单位时间动量显示部867、上升沿频率显示部864的显示(步骤s52)。

以上，根据本实施方式，可获得与第六实施方式同样的效果。而且，用户能够变更上升沿频率。

第八实施方式

接下来，对应用了本发明的第八实施方式进行说明。

本实施方式基本上与第七实施方式同样地实现。此外，在以后，主要对与第七实施方式的差异进行说明，对于与第一～第七实施方式同样的构成部分，给予相同的符号并省略重复的说明。

图65是示出本实施方式中的操作面板80h的构成例的图。操作面板80h基本上与第七实施方式的操作面板同样，但是，在平板显示器86上包括动量变动率显示部869。

动量变动率显示部869显示在将动量p、重复频率fp、上升沿频率fpr的设定值保持原样而使r值从预定的基准值(上升沿部分的拐点的基准位置)上变化了的情况下的动量p的变动率。

图66是示出本实施方式的液体喷射控制装置70h的功能构成例的功能框图。液体喷射控制装置70h具有基本上与第七实施方式的液体喷射控制装置70g同样的功能结构，但是，本实施方式的显示控制部240能够控制动量变动率显示部869的显示。并且，本实施方式的存储部500存储参数表510h和变动率表550h。

图67是示出本实施方式的参数表510h的数据构成例的图。参数表510h基本上与第七实施方式的参数表510g同样，但不包括切削类型刻度盘位置513。也就是说，以由重复频率fp、上升沿频率fpr、电压振幅vm三要素的组合来实现动量指示值521的方式决定。

图68是示出本实施方式的变动率表550h的数据构成例的图。变动率表550h对每个重复频率551、上升沿频率552以及电压振幅553三要素的组合都存储五档切削类型刻度盘位置554(与切削类型刻度盘位置513同样)、每个该档的主射流动量560、以及动量变动率561。

主射流动量560是由对应的重复频率551、上升沿频率552以及电压振幅553三要素决定的主射流3的动量。能够通过模拟而预先求出。

动量变动率561是在将r＝0.5的主射流动量560作为基准的情况下的按照切削类型刻度盘位置554的主射流动量560的比率。此外，基准不局限于r＝0.5，也可以为其它r值。

图69是用于说明本实施方式的由控制部200h进行的处理的流程的流程图。本实施方式中的处理的流程基本上与第七实施方式的处理的流程同样，但是，执行步骤s37来代替步骤s35，执行步骤s54来代替步骤s52。

即，在步骤s26之后，控制部200h从参数表510h中读出与如下三要素的组合已相关联的电压振幅514：与目标动量指示值531一致的动量指示值521、与适用重复频率536一致的重复频率516b以及与适用上升沿频率538一致的上升沿频率518c，从而设定适用电压振幅534(步骤s37)。

并且，在步骤s42之后，控制部200h更新平板显示器86的主射流动量显示部866、重复频率显示部862、每单位时间动量显示部867、上升沿频率显示部864、动量变动率显示部869的显示(步骤s54)。

当更新动量变动率显示部869的显示时，参照变动率表550h而读出与如下三要素的组合已相关联的动量变动率561：与适用重复频率536一致的重复频率551、与适用上升沿频率538一致的上升沿频率552以及与适用电压振幅534一致的电压振幅553，并更新动量变动率显示部869的显示。

以上，根据本实施方式，即使是从决定、固定了驱动电压波形的控制参数的值之后变更切削形态(r值；拐点位置)的结构，也可获得与第七实施方式同样的效果。并且，在这种情况下，能够向用户报告由于切削形态的变更而主射流的动量变化了多少。

变形例

以上，虽然对应用了本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明的方式并非限定于这些，能够适当进行构成要素的追加、省略、变更。

例如，在上述实施方式中，虽然将能量刻度盘851、切削类型刻度盘858、重复频率刻度盘853、上升沿频率刻度盘854、动量刻度盘856作为进行分级切换的点击(click)式刻度盘而例示，但也可以构成为volume式的刻度盘。也就是说，可以形成为能无级设定操作分配给这些各刻度盘的参数值的结构。具体而言，若列举能量刻度盘851为例，在选择了刻度间的刻度盘位置的情况下，可以读出与前后的刻度的刻度盘位置已相关联的能量指示值512而通过线性插值、多项式插值等进行插值，进而确定对应于当前的已选择的刻度盘位置的能量指示值。

另外，在上述的实施方式中，虽然根据式(18)优选式(19)(具体而言式(21)或式(23)等)生成驱动电压波形，但也可以预先准备可取得的驱动电压波形的波形数据，再读出适合于由用户已选择的参数值的波形数据而重建。具体而言，如果是第一实施方式，也能进行如下构成：对每个目标能量指示值530与适用r值532两个的组合预先生成一个周期的基本驱动电压波形，作为与该组合已相关联的波形数据而预先备于存储部500中。如果是第二实施方式，可以对每个目标能量指示值530、适用r值532以及适用重复频率536三个的组合准备波形数据。

另外，也可以代替上述的实施方式中的r值，将tr/t值(参照图4；主射流流速波形中的、流速上升沿时间tr对持续时间t的比)作为“主射流流速上升沿时间位置指标r＊”来使用。

在设定为该结构的情况下，另行准备预定了r值与r＊值(tr/t)的对应关系的表格数据并使其预先存储于存储部500中。然后，在算出适用r值532的处理步骤中，可以根据该表格数据而从r＊值换算r值来设定。