JP4031818B2

JP4031818B2 - 材料シートの物理的特性を測定するセンサシステム

Info

Publication number: JP4031818B2
Application number: JP16956997A
Authority: JP
Inventors: ピーターズエリック; エイキュビィジョエル; エフハッブルザサードフレッド; ジェイウォレススタンリー; ジェイウェルナージュニアアラン; エンリケヴィトゥーロアール
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1997-06-11
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2017-06-11
Also published as: US5835975A; EP0814316B1; DE69724873D1; JPH1062275A; DE69724873T2; EP0814316A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタや複写機などにおいて、用紙などの材料シートの特性を測定するセンサシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ａ．複写装置
紙などの記録可能な媒体から、レーザプリンタ、ゼログラフィプリンタ、スキャナあるいはインクジェットプリンタ等によって読み出しまたは書き込みが行われるテキストまたは画像の品質は、媒体の物理的特性によって大きく左右される。記録される媒体の厚み、カール、質量、および剛性は、どれもプリンタが記録可能媒体シートを搬送する速度および正確さ、ならびにテキストまたは画像の媒体転写時の精度に影響する。一般に、プリンタまたはコピー機がうまく動作できる用紙の種類は限られており、その特定の種類について用紙搬送機構および画像転写機構が最適化されなければならない。極端な場合は、適当な印刷品質を得るためには、製造業者から供給される特別に開発された用紙で、かつ製造直後の本来の状態が保たれ、曲がっておらず一定の湿度レベルに保たれて紙の曲がりが抑制されている用紙だけしか使用できない。用紙が分厚すぎたり、薄すぎたり、またはほんのわずかに曲がっていても、紙詰まりや用紙搬送機構の妨げとなる危険性を増大させるかもしれない。
【０００３】
この問題に対する一つの解決策は、プリンタ、コピー機、およびスキャナ用に多種類の用紙を設定可能とすることである。これにより用紙の搬送エラーを防ぎ、かつ製造業者が供給する特定の用紙を必ずしも用いなくても画像品質を向上できる。例えば分厚い用紙または薄いボール紙を用紙搬送機構に送る場合は、ユーザは用紙の厚さを手動で「厚い」に設定する。するとピンチローラ間の間隔と搬送速度とが自動的に調整されて、分厚くなった用紙の厚みを補償する。残念ながら、この解決方法ではプリンタに供給される記録可能媒体の正確なグレードまたは種類をユーザが特定するという余分な労力が必要になる。さらに、このシステムは多種類の用紙が混じっている場合は幾分操作が複雑である。なぜなら、多種類の用紙が用紙搬送機構に送られるので、用紙の厚さの「厚い」という設定を常にオン／オフしなければならないからである。
【０００４】
従って、用紙特性を自動的に検出し、かつ検出した用紙特性に基づいて用紙搬送機構の設定を自動的に調整して、用紙の取り扱い速度、間隔、またはその他の用紙搬送上の特徴を最適化する、費用の安い用紙処理システムが必要とされている。このようなシステムではユーザ入力は最小限ですみ、用紙処理特徴を自動的に最適化して、広範な種類の記録可能媒体を使用できる。このためかかる用紙処理装置は、品質や粘稠度（コンシステンシー）の異なるリサイクル可能用紙の利用を促進し、かつ品質の低いまたは少し損傷のある用紙の使用により用紙の無駄を抑えながら、新たに製造された無傷の用紙を使用した場合に匹敵する用紙搬送結果を示すことが可能である。
【０００５】
また、用紙特性に関する情報を提供して画像転写機構中の調整を最適化できる用紙処理システムも必要とされている。かかるシステムでは、熱容量、熱伝導率、誘電定数、または抵抗といった用紙特性が画像転写の前に決定されれば、テキストまたは画像を可能な限り最良に転写するように画像転写機構を最適化できる。
【０００６】
Ｂ．シリコン圧電トランスデューサ
素子の微細化に対する要求からシリコン圧電トランスデューサが開発された。図１は先行技術の典型的なシリコン圧電トランスデューサ１００を示す。トランスデューサ１００は正方形のシリコン（１００）からなるダイヤフラム１０２で、結晶の〈１１０〉方向に整列しており、面積は１ｍｍ² である。ダイヤフラム１０２は４つのピエゾ抵抗器１２４，１２６，１２８および１３０を含む。ピエゾ抵抗器１２４および１２８は関連する辺１０４および１０６にそれぞれ直交し、かつ圧縮応力が最大となる領域内に入るようにこれら辺に非常に近接して配置される。ピエゾ抵抗器１２４および１２８はダイヤフラム１０２に力が加えられると長手方向に応力を受ける。これに対してピエゾ抵抗器１２６および１３０は関連した辺１０８および１１０にそれぞれ平行に、かつ圧縮応力が最大となる領域内に入るようにこれら辺に非常に近接して配置される。ピエゾ抵抗器１２６および１３０はダイヤフラム１０２に力が加えられると横方向に応力を受ける。これらのピエゾ抵抗器はホイートストンブリッジ型に接続されるため、ピエゾ抵抗器１２４および１２８の長手方向の応力（＋ΔＲ）はピエゾ抵抗器１２６および１３０の横方向の応力（−ΔＲ）と釣り合う。ホイートストンブリッジの出力電圧はダイヤフラム１０２にかけられる圧力に比例する。
【０００７】
図２はダイヤフラム１０２に均一に圧力をかけた時のダイヤフラム１０２の４分の１に対するひずみ一定の輪郭を示すグラフである。図３は同様にダイヤフラム１０２に均一に圧力をかけた時のダイヤフラム１０２の４分の１についての応力のｙ成分が一定となる輪郭を示すグラフである。図４はやはり同様にダイヤフラム１０２に均一に圧力をかけた時のダイヤフラム１０２の暗視野光学顕微鏡写真である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、複写機やプリンタなどの装置において、シートの物理的特性を検出するのに好適なセンサシステムを提供し、シートの取扱上での諸特性の自動的な調整を可能とすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
簡潔に説明すると、本発明は、互いに対向しかつ記録可能媒体からなるシートに接するように配置される表面とダイヤフラムとを含む用紙特性センサシステムである。矩形の小さいダイヤフラムは第一および第二のピエゾ抵抗器対を備える。第一のピエゾ抵抗器対の各抵抗器はダイヤフラムの一方の長辺に直交しかつ隣接して配置される。第二のピエゾ抵抗器対の各抵抗器は第一のピエゾ抵抗器対の間にこれら抵抗器と平行に、かつダイヤフラムの短辺から離れて配置される。ホイートストンブリッジ中で第一と第二のピエゾ抵抗器対同士を平衡させることによって、用紙の厚さに依存する電圧が発生する。第一の抵抗器対の抵抗器同士および第二の抵抗器対の抵抗器同士を、それぞれ互いに平衡させることによって、用紙の摩擦係数に依存する電圧が発生する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図５は本発明に係る用紙特性センサシステム２００を適用する複写機９を示す。用紙特性センサシステム２００は複写機９中に現在給紙されている用紙の厚さおよび摩擦係数に応じて、複写機９にその用紙の取り扱い方法を変更させる。簡潔に説明すると、用紙特性センサシステム２００の実施形態では、互いに対向しかつ用紙と接する表面と、ダイヤフラムとを含む。矩形の小さいダイヤフラムは第一および第二のピエゾ抵抗器対を備える。第一のピエゾ抵抗器対の各抵抗器はダイヤフラムの長辺の一方に直交しかつ非常に近接して配置される。第二のピエゾ抵抗器対の各抵抗器は第一のピエゾ抵抗器対の間に該抵抗器対と平行に、かつダイヤフラムの短辺から離れて配置される。ホイートストンブリッジ中で第一のエピゾ抵抗器対と第二のピエゾ抵抗器対とを平衡させると、用紙の厚さに依存する電圧が発生する。第一および第二のピエゾ抵抗器対の抵抗器同士をそれぞれ平衡させると、用紙の摩擦係数に依存する電圧が発生する。
【００１１】
用紙特性システム２００は複写機９だけでなく、用紙搬送機構を備えた装置であればどのような装置にもその一部として適用可能である。
【００１２】
Ａ．複写機
本発明の用紙特性センサシステム２００をより詳細に説明する前に、図５に示す複写機９について考察する。複写機９は光導電表面を有するベルト１０を備える。ベルト１０は図中の矢印１２の方向に移動して、光導電表面の各部を、帯電ステーションから順に各処理ステーションを通過させる。帯電ステーションは、光導電表面を比較的高いほぼ均一な電位に帯電させるコロナ発生装置１４を含む。
【００１３】
光導電表面は帯電ステーションから作像ステーションへと進行する。作像ステーションでは、文書取扱ユニット１５が原稿１６をその表側を露光系１７に向けた状態に配置する。露光系１７は透明プラテン１８上で文書１６を照射するランプ２０を備える。文書１６から反射した光線はレンズ２２を通ってベルト１０の帯電部分上に光を集め、電荷を選択的に放散させる。これによりベルト１０の光導電表面上に原稿１６の静電潜像を記録する。
【００１４】
プラテン１８は移動可能に設置され、図中の矢印２４の方向に移動して複写中の原稿の倍率を調整する。レンズ２２はプラテン１８と同期して動き、原稿１６の光像をベルト１０の帯電部分上へ集める。
【００１５】
文書取扱ユニット１５は保持トレーから原稿を次々とプラテン１８へ送り、該トレーに支持された原稿スタックへ用紙を再循環させて戻す。その後、ベルト１０は静電潜像を現像ステーションへ進める。
【００１６】
現像ステーションでは、一対の磁気ブラシ現像ローラ２６および２８が現像器とベルト１０上の静電潜像とを接触させる。静電潜像は現像器のキャリア粒からトナー粒子を引きつけ、ベルト１０上にトナー粉末像を形成する。
【００１７】
静電潜像の現像後、ベルト１０は転写ステーションへ進む。転写ステーションでは、コピー用紙とトナー粉末像とが接触させられる。転写ステーションはコピー用紙の裏側にイオンを噴射する発生器３０を備える。こうしてベルト１０の光導電表面上のトナー粉末像をコピー用紙へ引きつける。
【００１８】
コピー用紙はトレー３４または３６のいずれかから転写ステーションへ給紙される。トナー像転写後、コンベヤー３２は用紙を溶着ステーションへ進める。溶着ステーションは転写されたトナー粉末像をコピー用紙に永久定着させる溶着アセンブリを備える。好適には、溶着アセンブリは加熱されたローラ４２とバックアップローラ４４とを備える。
【００１９】
用紙特性センサシステム２００は、コピー用紙搬送経路中でコピー用紙トレー３４および３６とコンベヤー３２との間の好都合な位置に設置される。用紙特性センサシステム２００から与えられる情報によって、コントローラ３８はコンベヤー３２，３７および４６の速度調整、ニップ（ｎｉｐ）３９、４１間の間隔の調整、ならびにローラ４２−４４間の間隔の調整を行って紙詰まりを防止できる。
【００２０】
コントローラ３８はプロセッサおよびメモリを含む。プロセッサはメモリに電子的に記憶された用紙特性センサシステム２００の制御命令等の命令を実行することによって、複写機９の動作を制御および調整する。本明細書で説明する方法を表す命令は任意の適当な機械言語で実現可能である。メモリ実現に使用可能な半導体論理素子は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、プログラマブル読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、および電気的消去可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）（フラッシュメモリ等）などである。
【００２１】
Ｂ．触覚センサ
用紙特性センサシステム２００は少なくとも１つの触覚センサ２０２を含み、システム２００に、該触覚センサ２０２と接触しかつそこを通過する任意の材料シートの厚さと摩擦係数とを測定させる。図６は触覚センサ２０２の平面図である。触覚センサ２０２は結晶方向〈１１０〉に整列した矩形のシリコン（１００）ダイヤフラムであり、この中へ複数のピエゾ抵抗器対が拡散によって設けられる。ダイヤフラム２０２はｎ型シリコンからなり、ピエゾ抵抗器対はｐ型シリコンからなるのが好適である。対向する平行な辺２０４、２０６の長さは１〜２ｃｍであり、同様の辺２０８、２１０の長さは１〜３ｍｍである。これ以外の寸法でもよいが、アスペクト比は１より大きくなければならない。以上が要求される。つまりダイヤフラム２０２は性能上の理由から正方形であってはならない。シリコンダイヤフラム２０２の厚さは幅より小さく、好ましくは幅の１０分の１未満である。ダイヤフラム２０２はキャビティ（図示せず）上方で辺２０４，２０６，２０８および２１０に沿って固定される。
【００２２】
ダイヤフラム２０２は複数のタクセル（ｔａｘｅｌ）２２０を含む。各タクセルは２対のピエゾ抵抗器を含む。ピエゾ抵抗器２２２および２２４（参照番号Ａ２およびＡ１）が一方の対となり、ピエゾ抵抗器２２６および２２８（参照番号Ｂ１およびＢ２）が他方の対となる。ピエゾ抵抗器２２２および２２４はどちらも関連した辺２０４および２０６にそれぞれ直交して配置される。ピエゾ抵抗器２２２および２２４は圧縮応力（−ΔＲ）が最大となるように関連した辺に非常に近接して配置される。ダイヤフラム２０２に圧力がかけられると、ピエゾ抵抗器２２２および２２４にはその長手方向の軸に沿って主に力が作用する。ピエゾ抵抗器２２６および２２８はピエゾ抵抗器２２２と２２４との間に平行に配置され、また抵抗器２２６と２２８とは、互いに間隔をあけて平行に配置される。またピエゾ抵抗器２２６および２２８は、辺２０８および２１０のどちらからも少なくとも辺２０８の半分の長さだけ離して配置される。このためダイヤフラム２０２に圧力がかけられると、ピエゾ抵抗器２２６および２２８にはその長手方向の軸に沿って主に力が作用する。ピエゾ抵抗器２２６および２２８は引張り応力（＋ΔＲ）が最大となる領域中に位置する。
【００２３】
図７はダイヤフラム２０２のｚ方向のひずみ一定の輪郭を示し、図８は同じく応力のｙ成分が一定の輪郭を示す。図８の中央の黒い部分２５０はダイヤフラム２０２中で引張り応力がもっとも高い部分を示す。ここにピエゾ抵抗器Ｂ１およびＢ２が位置する。図８の外側の黒い部分２５２はダイヤフラム２０２中で圧縮応力がもっとも高い部分を示す。ここにピエゾ抵抗器Ａ１およびＡ２が位置する。
【００２４】
図９はタクセルに対してかけられる垂直力を表す出力電圧を発生するホイートストンブリッジ２６０ａを示す。この垂直力はダイヤフラム２０２の上を通過する用紙の厚さに比例する。図１０はタクセルに対してかけられるせん断力を表す電圧を発生するホイートストンブリッジ２６０ｂを示す。回路２６０ａおよび２６０ｂ中のピエゾ抵抗器間の接続点は接合パッド２１４に接続される。
【００２５】
図１１〜図１３はダイヤフラム２０２を図６の線２１６に沿って切り取った断面図である。これらの断面図ではダイヤフラム２０２の下にキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）２０３が示されている。加圧されない場合はダイヤフラム２０２は水平である。図１２はダイヤフラム２０２が垂直力Ｎを受けた場合のダイヤフラムの変形の様子を示す。垂直力Ｎはダイヤフラム２０２をｚ軸に対称に曲げ、ピエゾ抵抗器Ａ１およびＡ２に均等に応力を誘起する。ホイートストンブリッジ２６０ａからの出力を用いると、垂直力Ｎは次式に従って求められる。
【００２６】
【数１】
Ｎ∝［（Ａ１−Ｂ１）］＋（Ａ２−Ｂ２）］／２
つまり垂直力Ｎはダイヤフラム２０２の上を通過する材料シートの厚さを表す。
【００２７】
図１３はダイヤフラム２０２に垂直力Ｎとせん断力Ｓとがかけられた場合のダイヤフラムの変形の様子を示す。せん断力Ｓは非対称な変形を生じ、ピエゾ抵抗器Ａ１およびＡ２に不均一な応力を誘起する。ホイートストンブリッジ２６０ｂの出力を用いると、せん断力は次式に従って求められる。
【００２８】
【数２】
Ｓ∝［Ａ１−Ａ２］
つまり垂直力Ｎに対するせん断力Ｓの比はダイヤフラム２０２の上を通過する材料シートの摩擦係数を表す。
【００２９】
触覚センサ２０２は他の多くのマイクロマシンデバイスと同様、標準的な半導体バッチ製造方法およびウェハ処理方法を用いて作製可能である。
【００３０】
Ｃ．用紙特性センサシステム
図１４は用紙特性センサ２００の平面図である。用紙特性センサ２００はニップ（ｎｉｐ：くわえ部）であり、図にはその一方の表面２７０だけを示す。ニップ２００の両方の表面は記録可能媒体シート２７２がニップ間を図中の矢印２７４方向に移動するときにシート２７２と接触する。シート２７２が給紙されない間は、表面２７０の触覚アレイ２０２は対向する表面と接触しているのが好ましい。このようにすれば、用紙特性センサシステム２００の実施形態のうち表面２７０とその対向する表面との間に隙間を有する実施形態のように厳密なトレランスが必要なくなる。触覚アレイ２０２とその対向する表面とを常時接触させるにはダイヤフラム２０２に過剰圧力ΔＰをかける。過剰圧力ΔＰはキャビティ２０３をダイヤフラム２０２の下に封じこめることによって得られる。この代わりに、ヒータ抵抗を用いて、反作用の力（ｒｅａｃｔｉｏｎｆｏｒｃｅ）を一定に保つのに必要な圧力変化を測定して、過剰圧力ΔＰを調整してもよい。
【００３１】
触覚アレイ２０２は好適には表面２７０の長手方向の軸に沿って配置され、用紙２７２がニップ２０２を通って進むとき、用紙２７２に接触するタクセルとしないタクセルとができる。定常的な接触と組み合わせれば、このように接触するタクセルと接触しないタクセルができることによって、空間および時間における差分測定ができるようになる。空間における差分測定は、用紙２７２と接触しているタクセルからの出力と接触していないタクセルからの出力とを測定して行う。図１５はタクセル出力電圧とタクセル位置との関係を示すグラフである。用紙２７２と接触すると出力電圧がΔＶだけ増加し、これを用いて用紙２７２の端を特定できる。時間における差分測定は、用紙２７２がニップ２００を通過中のタクセルの出力と、ニップ２００を通過していない間のタクセルの出力とを測定して行う。時間および空間における差分測定によって、触覚センサ２０２の圧力応答において、温度変化や表面２７０の磨耗から生じる短期および長期的ドリフトを相殺できる。
【００３２】
図１６は用紙特性センサシステム２００の一形態の断面図である。ローラ２８０は表面２７０およびその表面の触覚アレイ２０２と向き合う。図中の矢印２７４は用紙２７２がニップ２００を通過する方向を示す。皮膜２９０はダイヤフラム２０２の磨耗を防止し、触覚アレイ２０２に力を均等に配分する。図１７は用紙特性センサシステム２００の別の形態の断面図であり、２枚の表面２７０と３００とが互いに向き合っている。一方の表面の触覚アレイは他方の表面の触覚アレイと対向するように設けられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のシリコン圧電トランスデューサを示す図である。
【図２】従来の圧電トランスデューサのひずみ一定の輪郭を示すグラフである。
【図３】従来の圧電トランスデューサの応力のｙ成分が一定の輪郭を示すグラフである。
【図４】従来の圧電トランスデューサに均一な圧力をかけたときの様子の一例の顕微鏡写真である。
【図５】本発明の用紙特性センサシステムが適用される複写機を示す図である。
【図６】本発明に係る触覚センサを示す図である。
【図７】触覚センサのひずみ一定の輪郭の一例の顕微鏡写真である。
【図８】触覚センサの応力のｙ成分が一定の輪郭の一例の顕微鏡写真である。
【図９】タクセルにかけられる垂直力を測定するためのホイートストンブリッジ構成を示す図である。
【図１０】タクセルにかけられるせん断力を測定するためのホイートストンブリッジ構成を示す図である。
【図１１】触覚センサの断面図である。
【図１２】触覚センサが垂直力を受けた場合の様子を示す断面図である。
【図１３】触覚センサが垂直力及びせん断力を受けた場合の様子を示す断面図である。
【図１４】本発明に係る用紙特性センサの平面図である。
【図１５】タクセルの出力電圧と触覚アレイ位置との関係を示すグラフである。
【図１６】本発明に係る用紙特性センサシステムの一形態を示す断面図である。
【図１７】本発明に係る用紙特性センサシステムの別の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
２００用紙特性センサシステム、２０２ダイヤフラム、２１４接合パッド、２２０タクセル、２２２，２２４，２２６，２２８ピエゾ抵抗器。

Claims

材料シートの物理的特性を測定するセンサシステムであって、
ａ）前記材料シートに接する表面と、
ｂ）前記表面に対向しかつ前記材料シートに接触して配置される第一のダイヤフラムと、
を含み、
前記ダイヤフラムは矩形で一対の短辺と一対の長辺とを有し、前記長辺の長さは２ｃｍ未満であり、前記短辺は第一の長さを有し、前記ダイヤフラムは第一のピエゾ抵抗器対および第二のピエゾ抵抗器対を備え、
前記第一のピエゾ抵抗器対の各ピエゾ抵抗器は、それぞれ前記長辺の一方に隣接かつ直交して配置され、
前記第二のピエゾ抵抗器対の各ピエゾ抵抗器は、それぞれ前記第一のピエゾ抵抗器対の間に前記長辺と直交して配置され、かつ前記各短辺から前記第一の長さの少なくとも半分の長さだけ離して配置され、
前記第一のピエゾ抵抗器対と第二のピエゾ抵抗器対とは、電気的に結合されて、前記材料シートの摩擦係数を表す第一の電気信号を発生するセンサシステム。
材料シートの物理的特性を測定するセンサシステムであって、
ａ）前記材料シートに接する表面と、
ｂ）前記表面に対向しかつ前記材料シートに接触して配置される第一のダイヤフラムと、
を含み、
前記ダイヤフラムは矩形で一対の短辺と一対の長辺とを有し、前記長辺の長さは２ｃｍ未満であり、前記短辺は第一の長さを有し、前記ダイヤフラムは第一のピエゾ抵抗器対および第二のピエゾ抵抗器対を備え、
前記第一のピエゾ抵抗器対の各ピエゾ抵抗器は、それぞれ前記長辺の一方に隣接かつ直交して配置され、
前記第二のピエゾ抵抗器対の各ピエゾ抵抗器は、それぞれ前記第一のピエゾ抵抗器対の間に前記長辺と直交して配置され、かつ前記各短辺から前記第一の長さの少なくとも半分の長さだけ離して配置され、
前記第一のピエゾ抵抗器対と第二のピエゾ抵抗器対とは、電気的に結合されて、前記材料シートの厚みを表す第二の電気信号を発生するセンサシステム。
請求項１又は２に記載のセンサシステムにおいて、前記ダイヤフラムは別の第一のピエゾ抵抗器対および別の第二のピエゾ抵抗器対を含むことを特徴とするセンサシステム。
請求項３に記載のセンサシステムにおいて、
前記第一のピエゾ抵抗器対の一方のピエゾ抵抗器と前記第二のピエゾ抵抗器対の一方のピエゾ抵抗器とは、前記材料シートから作用する力を受けるように配置され、前記第一のピエゾ抵抗器対の他方のピエゾ抵抗器と前記第二のピエゾ抵抗器対の他方のピエゾ抵抗器とは、前記材料シートから作用する力を受けないように配置されることを特徴とするセンサシステム。
請求項１又は２に記載のセンサシステムにおいて、前記第一および第二のピエゾ抵抗器対は互いに結合されてホイートストンブリッジを形成することを特徴とするセンサシステム。
シートの厚さ及び摩擦係数を検出するニップであって、
互いに対向し、用紙から作用する力を受けるように配置された一対の半導体ダイヤフラムを有し、
この一対のうちの各半導体ダイヤフラムは、矩形で一対の短辺と一対の長辺と厚さとを有し、前記長辺の長さは２ｃｍ未満であり、前記短辺は第一の長さを有し、前記厚さは実質的に前記第一の長さ未満であり、前記各半導体ダイヤフラムは第一のピエゾ抵抗器対および第二のピエゾ抵抗器対を備え、
前記第一のピエゾ抵抗器対の各ピエゾ抵抗器は、それぞれ前記長辺の一方に隣接かつ直交して配置され、
前記第二のピエゾ抵抗器対の各ピエゾ抵抗器は、それぞれ前記第一のピエゾ抵抗器対の間に前記長辺の一方と直交して配置され、かつ前記各短辺から前記第一の長さの少なくとも半分の長さだけ離して配置され、
前記第一のピエゾ抵抗器対と第二のピエゾ抵抗器対とは、電気的に結合されてシートの厚さを表す第一の電気信号を生成する第一のホイートストンブリッジを形成するニップ。
シートの厚さ及び摩擦係数を検出するニップであって、
互いに対向し、用紙から作用する力を受けるように配置された一対の半導体ダイヤフラムを有し、
この一対のうちの各半導体ダイヤフラムは、矩形で一対の短辺と一対の長辺と厚さとを有し、前記長辺の長さは２ｃｍ未満であり、前記短辺は第一の長さを有し、前記厚さは実質的に前記第一の長さ未満であり、前記各半導体ダイヤフラムは第一のピエゾ抵抗器対および第二のピエゾ抵抗器対を備え、
前記第一のピエゾ抵抗器対の各ピエゾ抵抗器は、それぞれ前記長辺の一方に隣接かつ直交して配置され、
前記第二のピエゾ抵抗器対の各ピエゾ抵抗器は、それぞれ前記第一のピエゾ抵抗器対の間に前記長辺の一方と直交して配置され、かつ前記各短辺から前記第一の長さの少なくとも半分の長さだけ離して配置され、
前記第一のピエゾ抵抗器対と第二のピエゾ抵抗器対とは、電気的に結合されてシートの摩擦係数を表す第二の電気信号を生成する第二のホイートストンブリッジを形成するニップ。