KR20110115437A - 화상형성장치 - Google Patents

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KR20110115437A
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air
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flow path
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김건욱
박진호
설광조
이병조
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삼성전자주식회사
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Abstract

화상형성장치가 개시되어 있다. 이 화상형성장치는, 본체하우징과; 본체하우징에 수용되며 인쇄매체를 공급하는 매체공급유닛과; 본체하우징에 수용되며 인쇄매체 상에 화상을 형성하는 화상형성유닛과; 본체하우징에 수용되며 화상형성유닛에 의해 형성된 화상을 정착시키는 정착유닛과; 공기가 소통하게 본체하우징에 형성된 흡입부 및 배출부를 가지고 이 흡입부 및 배출부 사이를 연장하며 정착유닛에 인접하게 형성된 유로와, 유로 상에 설치되며 유로를 따라서 이동하는 공기 중의 이물질과 반응하는 이온을 생성하여 공기를 정화하는 공기정화모듈을 가지고, 정착유닛에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 냉각유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

화상형성장치{IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 인쇄매체 상에 현상제에 의한 화상을 형성하는 화상형성장치에 관한 것으로서, 상세하게는 화상을 정착시키는 정착유닛에서 발생하는 열에 의해 온도가 높아진 공기를 장치 외부로 방출하는 구조의 화상형성장치에 관한 것이다.
화상형성장치는 일반적으로 프린터, 복사기, 복합기 등으로 구현되며, 인쇄매체 상에 현상제 또는 잉크 등에 의한 가시 화상을 형성하는 프린팅 작업을 수행하는 장치이다. 현상제가 적용되는 화상형성장치는 현상제에 의한 가시 화상을 인쇄매체 상에 형성하는 화상형성유닛과, 화상형성유닛에 의해 형성된 화상을 인쇄매체 상에 정착시키는 정착유닛을 포함한다.
이러한 화상형성장치는 프린팅 작업 시 필연적으로 장치 내부에서 열이 발생하며, 장치 내부의 고온의 공기를 장치 일측에 형성된 배기구를 통해 장치 외부로 배출시킨다.
그런데, 화상형성장치의 내부는 대체적으로 외부와 차단되어 있으며, 장치 내 여러 구성요소로부터 열이 발생하고, 먼지나 현상제 등의 비산이 발생하는 바, 이로 인하여 장치 내부에는 세균 등의 미생물이나, 미세먼지 또는 나노 더스트(nano-dust)가 발생한다. 상기한 배기구를 통해 이러한 미생물 또는 미세먼지가 화상형성장치 내부로부터 외부로 배출됨으로써, 사용 환경의 공기가 오염될 수 있다.
또한, 화상형성장치 내부에서는 정착을 위한 열을 발산하는 정착유닛 주변이 가장 높은 온도를 나타내며, 대체적으로 대기중의 미생물 및 미세먼지의 밀도 또한 정착유닛 주변에서 높은 수치를 나타낸다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 정착유닛 주변의 고온 공기를 장치 외부로 효율적으로 방출시켜 정착유닛을 냉각시키며, 이 방출되는 공기의 미생물 및 미세먼지를 제거하여 정화된 공기를 장치 외부로 방출시키는 구조의 화상형성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치는, 본체하우징과; 상기 본체하우징에 수용되며 인쇄매체를 공급하는 매체공급유닛과; 상기 본체하우징에 수용되며 상기 인쇄매체 상에 화상을 형성하는 화상형성유닛과; 상기 본체하우징에 수용되며 상기 화상형성유닛에 의해 형성된 화상을 정착시키는 정착유닛과; 공기가 소통하게 상기 본체하우징에 형성된 흡입부 및 배출부를 가지고 상기 흡입부 및 배출부 사이를 연장하며 상기 정착유닛에 인접하게 형성된 유로와, 상기 유로 상에 설치되며 상기 유로를 따라서 이동하는 공기 중의 이물질과 반응하는 이온을 생성하여 공기를 정화하는 공기정화모듈을 가지고, 상기 정착유닛에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 냉각유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 공기정화모듈은, 상기 유로의 공기가 상기 본체하우징 외부로 배출되게 상기 유로 일단에 형성된 상기 배출부에 설치될 수 있다.
또한, 상기 정착유닛은 열을 생성하는 히팅롤러를 포함하며, 상기 유로는 상기 히팅롤러에 인접하게 상기 히팅롤러의 길이방향을 따라서 연장 형성될 수 있다.
또한, 상기 공기정화모듈은, 양이온을 발생시키는 양이온발생부와; 상기 양이온발생부로부터 공기가 이동하는 방향으로 이격 설치되며 음이온을 발생시키는 음이온발생부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 음이온발생부는 전자를 방출하여 활성산소(O2 -)를 생성시킬 수 있다.
또한, 상기 양이온발생부는 수소이온(H+)을 생성시킬 수 있다.
여기서, 상기 공기정화모듈은, 상기 양이온발생부 및 상기 음이온발생부를 함께 작동시켜 수소원자(H)를 생성시킬 수 있다.
또한, 상기 공기정화모듈은 수소원자 및 활성산소를 생성하며, 상기 생성된 수소원자 및 활성산소에 의해 하이드로페록시 라디칼(HO2, Hydroperoxy Radical)을 생성할 수 있다.
또한, 상기 공기정화모듈에서 생성되는 양이온 및 음이온의 발생 여부의 선택과 발생량의 조절이 가능하게 마련된 사용자입력부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유로는 실질적으로 직선 경로를 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 화상형성장치 내부에서 가장 온도가 높은 영역인 정착유닛의 히팅롤러에 인접하게 히팅롤러의 길이방향을 따라서 연장된 유로를 형성하고, 이 유로를 통해 공기가 장치 외부로 배출되게 함으로써, 화상형성장치 내부의 온도를 효율적으로 낮출 수 있다. 그리고, 유로를 통해 배출되는 공기를 정화시키는 공기정화모듈을 적용함으로써, 화상형성장치의 사용 환경의 공기 오염을 최소화할 수 있다.
또한, 상기한 유로는 실질적인 직선 경로를 형성함으로써, 공기 이동에 대한 간섭을 최소화하여 장치 내부의 냉각 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 공기정화모듈은 양이온 및 음이온 중 어느 하나를 선택적으로 생성하거나 또는 양이온 및 음이온을 함께 생성함으로써, 사용 환경에 따라서 공기 중의 나노 더스트와 같은 미세먼지와, 세균 등의 미생물에 대한 제거를 선택적으로 대응할 수 있다.
또한, 사용자가 양이온 및 음이온 발생 여부의 선택과, 각 이온의 발생량의 조절 선택을 가능하게 하는 사용자입력부를 적용함으로써, 화상형성장치의 사용 환경의 변화에 대응하여 공기 정화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 측단면도,
도 2는 도 1의 화상형성장치에서, 복수의 작동 예시에 따라서 유로 상의 미세먼지를 측정한 결과를 나타낸 그래프,
도 3은 도 1의 화상형성장치에서 냉각유닛의 배치 형태를 개략적으로 나타낸 요부 사시도,
도 4는 도 3의 냉각유닛에서 공기정화모듈의 측단면도,
도 5는 도 3의 냉각유닛에서 공기정화모듈의 제어 구성을 나타낸 블록도,
도 6은 도 4의 공기정화모듈이 생성하는 양이온 및 음이온에 의해 공기 중의 미생물 및 미세먼지가 제거되는 예시를 나타낸 개념도,
도 7은 도 4의 공기정화모듈에 의해 공기 중 미세먼지가 제거되는 정도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 이하 실시예에서는 본 발명의 사상과 직접적인 관련이 있는 구성들에 관해서만 설명하며, 그 외의 구성에 관해서는 설명을 생략한다. 그러나, 본 발명의 사상이 적용된 화상형성장치(1)를 구현함에 있어서, 이와 같이 설명이 생략된 구성이 불필요함을 의미하는 것이 아님을 밝힌다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치(1)의 측단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 화상형성장치(1)는 컬러 화상을 생성 가능한 복사기(copier)로 구현되는 것으로 표현하나, 본 발명의 사상은 인쇄매체(M) 상에 화상을 형성하는 프린터(printer), 복합기(multi-function printer, MFP) 등에도 적용될 수 있다.
도면에 나타난 각 방향에 대해서 설명한다. X, Y, Z 방향은 기본적으로 각각 가로, 세로 및 높이 방향을 나타내며, X, Y, Z 방향의 반대방향은 각각 -X, -Y, -Z 방향으로 나타낸다. X 방향은 인쇄매체(M)가 화상형성장치(1) 외부로 배출되는 방향, Y 방향은 X 방향에 대해 직교하는 방향, Z 방향은 X 방향 및 Y 방향에 모두 직교하는 상하방향을 의미한다.
본 실시예에 따른 화상형성장치(1)는 장치 외형을 형성하는 본체하우징(10)과, 소정의 원고를 스캐닝(scanning)하여 스캔화상을 취득하는 스캐닝유닛(20)과, 인쇄매체(M)를 1매씩 픽업하여 공급하는 매체공급유닛(100)과, 매체공급유닛(100)으로부터 공급되는 인쇄매체(M) 상에 현상제에 의한 화상을 형성하는 화상형성유닛과, 열과 압력에 의해 인쇄매체(M) 상의 화상을 정착시키는 정착유닛(300)과, 화상이 정착된 인쇄매체(M)를 본체하우징(10) 외부로 배출시키는 매체배출유닛(400)을 포함한다.
그리고, 화상형성유닛은 표면 상에 정전잠상 및 가시 화상을 형성하는 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)와, 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)를 노광시켜 정전잠상을 형성시키는 노광유닛(220)과, 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)의 정전잠상에 현상제를 공급하여 가시 화상을 형성시키는 현상유닛(230Y, 230M, 230C, 230K)과, 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)의 가시 화상을 중간전사 방식에 따라서 인쇄매체(M) 상에 전사하는 전사유닛(240)을 포함한다. 본 실시예에 따르면, 화상형성장치(1)는 각 컬러 별 현상제에 각기 대응하는 복수의 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)를 가지는 싱글 패스(single-pass) 방식으로 구현되나, 본 발명의 사상이 이에 한정되지 않는다.
이하, 각 구성요소들에 관해 설명한다.
스캐닝유닛(20)은 소정의 원고를 스캐닝하여 해당 원고에 대한 스캔화상을 생성한다. 스캐닝유닛(20)은 하이브리드(hybrid) 방식으로 구현되어, 위치가 고정된 상태의 원고를 스캐닝하거나, 이송되는 상태의 원고를 스캐닝할 수 있다. 스캐닝유닛(20)은 생성한 스캔화상을 인쇄매체(M)에 화상으로 형성되게 화상형성유닛으로 전달하거나, 화상형성장치(1)에 로컬 또는 네트워크로 연결된 호스트(미도시)로 전달할 수 있다.
매체공급유닛(100)은 복수의 인쇄매체(M)가 적재되며, 프린팅 작업이 개시되면 이 적재된 인쇄매체(M) 중에서 1매를 픽업롤러(110)로 픽업하여 화상형성유닛으로 전달한다. 매체공급유닛(100)은 인쇄매체(M)를 적재하는 위치 및 이에 대응하는 픽업롤러(110)가 복수 개 설치됨으로써, 각 적재 위치의 인쇄매체(M)를 선택적으로 공급할 수 있다. 매체공급유닛(100)은 본체하우징(10) 내부에 설치되거나, 본체하우징(10) 내부로 인쇄매체(M)를 공급할 수 있도록 본체하우징(10) 외측에 결합되는 옵션박스(option box)로 구현될 수도 있다.
상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)는 대전 및 노광에 의해 표면상의 전위차를 형성 가능한 감광체로 구현된다. 싱글 패스 방식에 따라서 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)는 각 컬러 별로 복수 개가 마련되어, 상호 평행하게 배치된다. 본 실시예에 따르면, 복수의 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)는 옐로우(yellow), 마젠타(magenta), 시안(cyan) 및 블랙(black)의 네 가지 컬러에 각각 대응한다.
상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)는 노광유닛(220)에 의해 각 컬러 별 화상 데이터에 기초하는 정전잠상을 표면상에 형성한다. 이러한 정전잠상에 현상제가 공급되면, 현상제는 전위차에 따라서 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)의 표면에 선택적으로 부착되는 바, 이로써 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)는 표면상에 현상제에 의한 가시 화상을 형성한다.
노광유닛(220)은 각 컬러 별 화상 데이터에 기초하여, 균일하게 대전된 각 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K) 표면에 광빔을 주사함으로써 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K) 상에 정전잠상을 형성시킨다. 노광유닛(220)은 광원(미도시), 폴리곤렌즈(미도시) 및 다양한 광학렌즈(미도시)를 포함하는 광주사유닛(light scanning unit)으로 구현된다.
현상유닛(230Y, 230M, 230C, 230K)은 각 컬러 별 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)에 각기 대응하도록 복수 개가 설치된다. 현상유닛(230Y, 230M, 230C, 230K)은 내부에 각 컬러 별 현상제를 저장하며, 저장된 현상제를 각 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)에 공급함으로써, 각 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K) 표면상에 컬러 별 가시 화상을 형성시킨다.
현상유닛(230Y, 230M, 230C, 230K)은 내부에 저장된 현상제의 소모에 따라서, 현상유닛(230Y, 230M, 230C, 230K)에 현상제를 공급하는 현상제 컨테이너(231)가 별도로 설치된다. 또는, 현상유닛(230Y, 230M, 230C, 230K)은 본체하우징(10)에 대해 착탈 가능하게 카트리지(cartridge)로 구현됨으로써 교체 가능하게 마련될 수도 있다.
전사유닛(240)은 각 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)의 컬러 별 가시 화상을 상호 중첩되게 1차적으로 중간전사한 후, 이 중간전사된 가시 화상을 인쇄매체(M)에 최종 전사한다.
전사유닛(240)은 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)에 접하며 무한궤도 방식으로 이동하는 중간전사벨트(241)와, 중간전사벨트(241)를 사이에 두고 각 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K)에 대응하게 설치된 복수의 중간전사롤러(242Y, 242M, 242C, 242K)와, 중간전사벨트(241)를 이동시키도록 회전하는 구동롤러(243)와, 중간전사벨트(241)에 장력을 제공하는 텐션롤러(244)와, 인쇄매체(M)의 이송경로에서 중간전사벨트(241)와의 접점 지역에 설치된 최종전사롤러(245)와, 최종전사롤러(245)에 대해 중간전사벨트(241)를 백업하는 백업롤러(246)와, 중간전사벨트(241) 외측면에 접촉하게 설치된 클리닝유닛(247)을 포함한다.
중간전사벨트(241)는 프린팅 작업의 수행 시, 구동롤러(243)의 회전에 의해 회동한다. 중간전사벨트(241)가 1회전하는 1사이클 동안에, 각 중간전사롤러(242Y, 242M, 242C, 242K)는 각 상담지체(210Y, 210M, 210C, 210K) 상의 컬러 별 가시 화상을 중간전사벨트(241)의 외주면 상에 상호 중첩되게 중간전사시킨다. 이 때, 중간전사벨트(241)의 이동 방향에 따라서, 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙 컬러의 가시 화상이 순차적으로 중간전사된다.
최종전사롤러(245)는 이와 같이 중간전사벨트(241) 상에 중간전사된 최종 컬러 화상을 인쇄매체(M) 상에 전사시킨다.
클리닝유닛(247)은 상기한 전사 과정에서 인쇄매체(M)에 전사되지 못한 중간전사벨트(241) 상의 폐현상제, 또는 잔류 현상제를 클리닝한다. 클리닝유닛(247)은 중간전사벨트(241)의 잔류 현상제를 클리닝하고, 이 클리닝한 잔류 현상제를 별도 설치된 컨테이너(미도시) 내에 수집한다.
정착유닛(300)은 열을 발생하는 히팅롤러(310)와, 히팅롤러(310)와의 사이에 닙(nip)을 형성하는 가압롤러(320)를 포함한다. 가압롤러(320)는 히팅롤러(310)와 평행하게 배치되며, 히팅롤러(310)에 대해 소정의 탄성력으로 가압된다. 이에 의하여, 히팅롤러(310) 및 가압롤러(320) 사이에 형성된 닙에 열과 압력이 작용하며, 화상이 형성된 인쇄매체(M)가 이 닙을 통과함으로써 정착이 이루어진다.
화상형성장치(1)의 이러한 구성에 의하여, 프린팅 작업이 수행되면 본체하우징(10) 내부의 상기한 구성요소들의 작동으로 열이 발생하여, 본체하우징(10) 내부의 온도가 상승한다. 특히, 정착유닛(300)의 히팅롤러(310)은 정착을 위한 열을 직접 생성하므로, 본체하우징(10) 내부에서는 히팅롤러(310)의 인접 영역이 가장 높은 온도를 나타낸다.
본 실시예에서는 이러한 히팅롤러(310)의 열을 보다 효율적으로 냉각시키기 위하여, 히팅롤러(310)에 인접하도록 히팅롤러(310)의 길이방향을 따라서 연장된 유로(510)가 형성된다. 이러한 유로(510)를 구현하는 구성방법은 한정되지 않으며, 히팅롤러(310)를 따라서 에어덕트(air-duct)를 설치하거나, 또는 본체하우징(10) 내부의 프레임(frame) 등과 같은 다양한 구조물에 의해 유로(510)가 형성되도록 하는 것도 가능하다.
도 1에서는 유로(510)가 히팅롤러(310) 및 현상제 컨테이너(231) 사이에 배치된 것으로 나타나 있다. 유로(510)는 양 단부가 본체하우징(10) 외부와 연통되어 있다. 외부로부터 유로(510)에 유입되는 공기는 히팅롤러(310)에서 발산되는 열을 흡수하면서 이동하여 외부로 배출됨으로써, 히팅롤러(310)의 열을 본체하우징(10) 외부로 배출시킨다. 이로써, 히팅롤러(310)의 열이 본체하우징(10) 내부의 기타 구성요소의 작동을 저해하는 영향을 미치는 것을 최소화할 수 있다.
그런데, 본체하우징(10) 내부는 대체적으로 외부와 차단되어 있고, 구성요소들의 작동으로 인해 외부보다 높은 온도를 나타내거나, 화상형성장치(1)의 작동 중에 현상제가 비산되거나 나노 더스트와 같은 미세먼지가 발생한다. 이러한 다양한 요인으로 인해, 본체하우징(10) 내부에는 세균 등의 미생물과 미세먼지가 존재한다.
이러한 미생물 및 미세먼지는 유로(510)로부터 배출되는 공기에 포함되므로, 화상형성장치(1)의 사용 환경을 오염시키는 원인이 된다.
도 2는 화상형성장치(1)의 여러 작동 예시에 따라서, 유로(510)에서 발생하는 미세먼지를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 이 그래프에 나타난 수치들은 하나의 측정 데이터에 불과한 것인 바, 측정 대상이 되는 화상형성장치(1)에 따라서 상이하게 나타날 수 있는 값이다.
도 2의 그래프에서, 가로축은 미세먼지의 직경을, 세로축은 단위면적당 미세먼지 입자의 개수를 나타낸다.
각 커브 중에서, C1은 화상형성장치(1)의 최초 인쇄매체(M)에 대한 프린팅 작업 시, C2는 화상형성장치(1)의 웜업(warm-up) 또는 백색 프린팅 시, C3는 일반 프린팅 시 각각의 경우에서 유로(510)의 미세먼지를 측정한 결과를 나타낸다. C4는 화상형성장치(1) 사용 환경의 대기에서 미세먼지 상태이다.
그래프에서 영역 A1은 프린팅 작업이 수행되지 않는 경우를 의미하며, 영역 A2 및 A3는 프린팅 작업이 수행되는 경우를 의미한다. 각 영역을 비교하면, 프린팅 작업이 수행되는 동안의 유로(510)에는 대기보다 훨씬 많은 양의 미세먼지가 발생하는 것을 알 수 있다. 또한, 영역 A3가 나타내는 바와 같이, 프린팅 작업 시에 상대적으로 입자가 작은 미세먼지가 발생하는 것을 알 수 있다.
미세먼지는 그 입자가 작기 때문에 공기를 따라서 용이하게 부유하므로, 이러한 미세먼지를 제거하기 위해서는 미세먼지를 응집시켜 그 입자를 상대적으로 크게 하는 것이 유리하다. 미세먼지의 입자를 크게 하면, 공기필터(미도시)에 의해 필터링하는 것이 용이하며, 그 무게 때문에 공기를 따라서 부유하는 것이 곤란해진다.
본 실시예에 따르면, 상기한 바와 같이 설치된 유로(510)를 가지고 히팅롤러(310)의 열을 냉각시키는 냉각유닛(500)을 화상형성장치(1)에 적용하되, 냉각유닛(500)은 유로(510)에서 배출되는 공기에 포함된 미세먼지를 응집시키고 미생물을 제거하여 공기를 정화시키는 공기정화모듈(540)을 가진다. 이로써, 히팅롤러(310)의 열을 본체하우징(10) 외부로 방출시키며, 방출되는 공기를 정화시켜 사용 환경의 대기 오염을 방지할 수 있다.
이하, 냉각유닛(500)의 구성에 관해 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본체하우징(10) 내부에서 냉각유닛(500)의 배치를 나타낸 요부 사시도이다. 도면에는 냉각유닛(500)의 배치를 보다 명확히 나타내기 위해, 스캐닝유닛(20)과 정착유닛(300)을 비롯한 기타 구성요소들을 도시하지 않았음을 밝힌다.
도 3에 도시된 바와 같이, 냉각유닛(500)은 정착유닛(300), 보다 자세하게는 히팅롤러(310)의 길이방향인 Y 방향을 따라서 연장 형성된 유로(510)와, 유로(510)의 일단의 본체하우징(10)에 형성되며 외부 공기가 유로(510)에 유입되는 흡입부(520)와, 유로(510) 타단의 본체하우징(10)에 형성되며 유로(510)의 공기가 외부로 배출되는 배출부(530)와, 유로(510) 상에 설치되며 유로(510)의 공기를 이온에 의해 정화하는 공기정화모듈(540)을 포함한다.
공기정화모듈(540)의 설치 위치는 유로(510) 내에서 유로(510)를 따라 이동하는 공기의 경로 상 어디에도 가능하다. 다만, 본 실시예에 따르면 공기정화모듈(540)은 배출부(530)에 설치됨으로써, 배출부(530)로부터 배출되는 공기를 이온에 의해 정화하는 것으로 설명하나, 본 발명의 사상이 이에 한정되지 않으며, 유로(510) 내에 설치되는 구성도 가능하다. 다만, 공기정화모듈(540)은 배출부(530)에 설치됨으로써, 타 위치에 설치된 경우에 비해 최종적으로 배출부(530)로부터 배출되는 공기의 정화 효과를 향상시킬 수 있다.
본 실시예에는 배출부(530)에서 배출되는 공기의 경로가 유로(510)의 연장방향에 직교하는 것으로 나타나 있으나, 이는 공기정화모듈(540)의 설치 구조에 따라서 다양하게 설계변경이 가능한 것이다. 설계 방식에 따라서, 배출부(530)가 유로(510)의 연장방향에 평행하게 설치되는 경우, 공기정화모듈(540) 또한 이에 대응하게 그 형태가 변형될 수 있다.
유로(510)는 실질적인 직선으로 연장됨으로써, 흡입부(520)에서 유입되는 공기의 이동에 있어서 간섭을 최소화하여 열의 방출이 용이하게 수행되도록 한다. 유로(510)는 공기가 이동하면서 히팅롤러(310)에서 발생하는 열을 흡수하도록 히팅롤러(310)에 인접하게 형성된다.
흡입부(520) 및 배출부(530)는 공기의 흡입 또는 배출을 위하여, 본체하우징(10)에 적어도 하나 이상의 홀이 관통됨으로써 형성된다. 흡입부(520) 및 배출부(530)는 설계 방식에 따라서, 공기에서 이물질을 필터링하기 위한 필터(미도시)를 가질 수 있다.
공기정화모듈(540)은 유로(510)의 일단부 및 배출부(530)에 설치되며, 유로(510)에서 배출되는 공기를 이온에 의해 정화시킨다.
이하, 공기정화모듈(540)의 자세한 구성에 관해 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 공기정화모듈(540)의 측단면도이며, 도 5는 공기정화모듈(540)의 제어 구성 블록도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 공기정화모듈(540)은 유로(510) 내의 공기가 이동하는 방향으로 유로(510) 단부에 설치된다. 공기정화모듈(540)은 내부에 공기의 이동 경로를 제공하는 모듈하우징(541)과, 모듈하우징(541) 내에 설치되며 유로(510)를 통하여 공기를 이동시키도록 동작하는 송풍팬(543)과, 모듈하우징(541) 내 공기의 이동 경로 상에 설치되며 이온을 발생시키는 이온발생부(545, 547)를 포함한다.
또한, 화상형성장치(1)는 이온발생부(545, 547) 및 송풍팬(543)을 비롯한 여러 구성요소에 대해 전원을 공급하는 전원공급부(550)와, 전원공급부(550)의 전원 공급을 제어하는 제어부(560)와, 본체하우징(10) 외부에 패널 방식으로 설치된 사용자입력부(570)를 포함한다. 본 실시예에서, 화상형성장치(1)의 전원공급부(550) 및 제어부(560)는 이온발생부(545, 547)에 전원을 공급하여 이온을 생성시키고 또한 이온 생성 여부를 제어하는 것으로 표현하나, 이는 일 실시예에 불과하며, 화상형성장치(1) 시스템 전체와는 별도로 전원공급 및 제어 구성이 공기정화모듈(540)에 설치되는 것도 가능하다.
모듈하우징(541)은 내부 공간이 유로(510)의 일단부 및 배출부(530)와 연통되어, 유로(510)를 통해 이동하는 공기가 모듈하우징(541) 내부를 거쳐서 배출부(530)로 이동할 수 있도록 한다. 모듈하우징(541)은 유로(510)에 대한 배출부(530)의 상대적 위치에 따라서, 그 내부의 공기 이동 경로의 다양한 변경설계가 가능하다.
송풍팬(543)은 모듈하우징(541) 내부에 설치되어 회전함으로써 공기를 배출부(530) 쪽으로 이동시킨다. 다만, 이는 일 실시예에 불과한 것으로, 송풍팬(543)의 구성 없이 공기가 자연적으로 이동하도록 구성할 수도 있으며, 송풍팬(543)의 배치 위치는 모듈하우징(541) 내부가 아닌 흡입부(520), 배출부(530), 또는 유로(510)의 한정되지 않은 위치에 적어도 하나 이상이 설치될 수도 있다.
이온발생부(545, 547)는 양이온을 발생시키는 양이온발생부(545)와, 양이온발생부(545)로부터 이격 배치되며 음이온을 발생시키는 음이온발생부(547)를 포함한다.
양이온발생부(545)는 전원공급부(550)로부터 인가되는 전압에 의해 양이온을 생성시킨다. 양이온발생부(545)는 플라즈마 방전을 일으킴으로써, 공기 중의 수분(H2O)을 해리시켜 수소이온(H+)을 발생시킨다.
양이온을 생성하기 위한 양이온발생부(545)의 구성은 한정되지 않으며 다양한 구성이 적용될 수 있다. 예를 들면, 양이온발생부(545)는 상호 이격 설치된 방전전극(미도시) 및 유도전극(미도시)과, 이들 사이를 절연하는 세라믹 플레이트(ceramic plate)(미도시)를 포함하고, 방전전극(미도시) 및 유도전극(미도시) 사이에 인가되는 전압에 의하여 세라믹 플레이트(미도시)에서 플라즈마 방전을 발생시키는 구성이 가능하다.
음이온발생부(547)는 전원공급부(550)로부터 인가되는 전압에 의해 음이온을 생성시킨다. 음이온발생부(547)는 그 구현 방식이 한정되지 않으나, 예를 들면 침상 모양의 전극(미도시)을 포함함으로써, 전극 단부로부터 전자(electron)를 방출한다.
음이온발생부(547)로부터 방출된 전자 중 일부는 공기 중의 산소분자(O2)와 결합함으로써 음이온인 슈퍼옥사이드 아니온, 즉 활성산소(O2 -, Super Oxide Anion)를 발생시킨다.
음이온발생부(547)는 모듈하우징(541) 내부에서 공기가 이동하는 방향을 따라서, 양이온발생부(545)로부터 이격 배치된다.
양이온발생부(545)에 의해 생성된 수소이온(H+)은 이동하는 공기에 따라서 음이온발생부(547) 쪽으로 이동한다. 음이온발생부(547) 주위에서는 방출된 전자의 일부가 산소와 결합하여 활성산소(O2 -)를 형성한다. 활성산소(O2 -)를 형성하지 않은 나머지 일부의 전자는, 음이온발생부(547)로 접근 이동하는 수소이온(H+)과 결합함으로써 수소원자(H)를 생성한다. 양이온발생부(545) 및 음이온발생부(547)가 모두 이온을 생성하게 작동하는 경우, 이온발생부(545, 547)는 수소원자(H) 및 활성산소(O2 -)를 생성할 수 있다.
즉, 이온발생부(545, 547)가 수소원자(H)를 생성하기 위해서는 공기의 이동 방향을 따라서 음이온발생부(547)가 양이온발생부(545)로부터 소정 거리 이격되어 설치되어야 한다. 여기서, 음이온발생부(547) 및 양이온발생부(545)의 이격거리에 따라서, 수소이온(H+)이 수소원자(H)로 변환되는 양이 달라질 수 있다. 그러므로, 양이온발생부(545)가 형성하는 수소이온(H+)의 양, 음이온발생부(547)가 방출하는 전자의 양, 송풍팬(543)에 의한 공기의 유속 등 다양한 요인들을 고려하여, 음이온발생부(547) 및 양이온발생부(545) 사이의 이격 거리는 당업자에 의해 설계변경이 가능하다.
사용자입력부(570)는 사용자에 의해 조작되어, 양이온발생부(545) 및 음이온발생부(547)에 의한 양이온 및 음이온의 발생 여부를 선택하거나, 또는 이들 이온의 발생량의 조절을 선택 가능하게 마련된다. 사용자는 사용자입력부(570)를 통해, 양이온 및 음이온 중 어느 하나만을 생성시키거나, 또는 양이온 및 음이온을 함께 생성시키도록 지정할 수 있다. 이러한 선택은 미세먼지 및 미생물 중에서 어느 것의 제거에 중점을 두는가에 따라서 달라질 수 있으며, 이에 관해서는 후술한다.
제어부(560)는 사용자입력부(570)의 선택 결과에 따라서, 양이온발생부(545) 및 음이온발생부(547)에 대한 전원공급부(550)의 전원 공급 여부 및 공급전원의 레벨을 선택적으로 적용한다. 이에 의하여, 제어부(560)는 사용자입력부(570)의 선택에 대응하여 공기정화모듈(540)에서 발생하는 이온의 특성 및 양을 제어할 수 있다.
이하, 공기정화모듈(540)이 생성하는 이온에 의하여 공기가 정화되는 과정에 관해, 도 6을 참조하여 설명한다. 이하 실시예에서는 양이온발생부(545) 및 음이온발생부(547)가 모두 작동하는 경우에 관해 설명한다.
도 6은 공기정화모듈(540)이 생성하는 양이온 및 음이온에 의해, 이동하는 공기 중의 미생물 및 미세먼지가 제거되는 예시를 나타낸 개념도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 사용자가 공기를 정화시키도록 사용자입력부(570)를 통해 선택하면, 제어부(560)는 이 선택에 따라서 양이온발생부(545) 및 음이온발생부(547)에 전원을 인가하도록 전원공급부(550)를 제어한다.
양이온발생부(545)는 플라즈마 방전에 의해 공기 중의 수분(H2O)을 해리시켜 수소이온(H+)을 발생시키며, 음이온발생부(547)는 전자를 방출한다. 양이온발생부(545)에 의해 생성된 수소이온(H+)은 공기의 흐름을 따라서 음이온발생부(547) 쪽으로 이동한다.
음이온발생부(547)에서 방출된 전자는 불안정한 상태이므로 타 원소와 결합하고자 하는 특성이 강하다. 이에, 전자 중 일부는 공기 중의 산소분자(O2)와 결합하여 활성산소(O2 -)를 생성하며, 나머지 일부의 전자는 양이온발생부(545)로부터 이동해 온 수소이온(H+)과 결합하여 수소원자(H)를 형성한다. 이러한 과정으로 형성된 수소원자(H) 및 활성산소(O2 -)는 공기 중의 미생물 및 미세먼지와 만난다.
이하, 생성된 이온이 미생물을 살균하는 과정에 대해 설명한다.
공기 중의 미생물은 대체적으로 플러스 특성의 정전기를 가지므로, 상기 정전기와 반대극성을 가진 활성산소(O2 -)가 상기 정전기에 견인되어 미생물의 표면에 흡착된다. 그리고, 수소원자(H)는 미생물 표면에 흡착된 활성산소(O2 -)에 흡착된다.
이 과정에서, 수소원자(H) 및 활성산소(O2 -)는 화학반응을 일으켜 중간물질인 하이드로페록시 라디칼(HO2, Hydroperoxy Radical)을 생성한다. 또한, 활성산소(O2 -)가 보유한 전자는 미생물의 정전기와 상쇄된다.
하이드로페록시 라디칼(HO2)은 미생물의 세포막을 구성하는 단백질 성분으로부터 3개의 수소원자(H)를 빼앗아 2개의 물분자(H2O)를 생성한다. 이러한 화학반응에 의해, 인체에 무해한 물(H2O)이 생성되며, 수소원자(H)를 빼앗긴 미생물의 세포막의 단백질 성분, 즉 미생물의 세포막이 파괴되어 살균이 이루어진다.
한편, 생성된 이온이 미세먼지를 응집시키는 과정에 대해 설명한다.
미세먼지는 대체적으로 플러스 특성의 정전기를 가지는 경우가 많으며, 이에 마이너스 특성을 가진 활성산소(O2 -)는 플러스 특성의 정전기를 가진 미세먼지와 상호 견인함으로써 미세먼지에 흡착한다. 이 흡착 과정에서, 활성산소(O2 -)는 공기 중에 부유하는 여러 미세먼지 입자 사이에서 상호 견인력을 형성한다. 즉, 활성산소(O2 -)에 의해 복수의 미세먼지 입자를 상호 끌어당기게 함으로써, 미세먼지가 서로 응집하여 입자 직경을 크게 한다.
이와 같이 미세먼지의 입자 직경을 크게 함으로써, 미세먼지가 공기 중에서 자유롭게 부유하는 것을 억제할 수 있고, 별도의 필터(미도시)에 의해 미세먼지가 용이하게 필터링되도록 함으로써 공기를 정화시킬 수 있다.
이와 같이, 이온발생부(545, 547)에 의해 발생하는 이온은, 공기 중의 미생물을 살균시키고, 미세먼지를 응집시켜 입자 직경을 크게 함으로써 용이하게 제거되도록 할 수 있다.
한편, 상기한 실시예에서는 양이온 및 음이온을 모두 생성하는 경우에 관해 설명하였으나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 양이온 및 음이온 중 어느 하나만을 선택하여 생성하는 경우도 가능하며, 각 이온의 발생량을 조절하여 어느 한 이온의 양을 상대적으로 많게 생성하는 것도 가능하다.
예를 들면, 음이온발생부(547)에 의해 음이온만을 생성하는 경우, 활성산소(O2 -)의 양이 많아지게 되므로 미세먼지의 제거에 유리하다. 다만, 양이온발생부(545)로부터 수소이온(H+)이 생성되지 않으므로 공기 중에 수소원자(H)의 양이 적어지는 바, 양이온 및 음이온을 모두 생성하는 경우가 음이온만을 생성하는 경우에 비해 미생물의 제거에 있어서 보다 유리할 수 있다.
한편, 양이온발생부(545)에 의해 양이온만을 생성하는 경우, 수소이온(H+)의 양은 많아지나 미세먼지는 마이너스 특성의 정전기보다 플러스 특성의 정전기를 가지는 경우가 더 많으므로, 음이온만을 생성하거나 양이온 및 음이온을 함께 생성하는 경우에 비해 미세먼지의 제거에 불리할 수 있다.
이는, 도 7과 같은 실험 결과의 그래프에도 나타나 있다. 도 7은 공기정화모듈(540)에 의해 이온이 발생되는 여러 경우에 따라서, 공기정화모듈(540)로부터 배출되는 공기 중 미세먼지가 제거되는 정도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7의 그래프에서, 가로축은 시간, 세로축은 공기 중 미세먼지의 잔존율을 나타낸다.
커브 C5는 양이온 및 음이온 중 어느 것도 생성하지 않은 경우에, 시간의 경과에 따른 공기 중 미세먼지의 잔존율을 나타낸다. 이온을 생성하지 않는 경우에는 소정 시간이 경과하더라도 공기 중의 미세먼지가 거의 제거되지 않음을 알 수 있다.
커브 C6은 음이온만을 생성하는 경우, 커브 C7은 양이온만을 생성하는 경우, 커브 C8은 양이온 및 음이온을 함께 생성하는 경우 각각에 대하여, 시간 경과에 따른 공기 중 미세먼지의 잔존율을 나타낸다.
이들 커브에 따라서, 양이온만을 생성하는 경우는 이온을 생성하지 않는 경우에 비해 미세먼지 제거 효과가 높으나, 음이온만을 생성하는 경우 또는 양이온 및 음이온을 함께 생성하는 경우는 양이온만을 생성하는 경우에 비해 미세먼지 제거 효과가 탁월함을 알 수 있다.
미세먼지 제거 효과만 보면, 음이온만을 생성하는 경우가 양이온 및 음이온을 함께 생성하는 경우에 비해, 효과가 좋다는 것을 알 수 있다. 이는, 앞의 경우가 뒤의 경우에 비해 활성산소(O2 -)의 발생량이 많기 때문이며, 뒤의 경우는 음이온발생부(547)로부터 생성되는 전자 일부가 수소원자(H)를 생성하므로, 활성산소(O2 -)의 발생량이 앞의 경우에 비해 상대적으로 적어진다.
다만, 미생물 제거 측면에서 보면, 양이온 및 음이온을 함께 생성하는 경우가 하이드로페록시 라디칼을 생성하기에 용이하므로, 타 경우에 비해 미생물 살균 효과가 높다.
상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1 : 화상형성장치
10 : 본체하우징
100 : 매체공급유닛
210Y, 210M, 210C, 210K : 상담지체
220 : 노광유닛
230Y, 230M, 230C, 230K : 현상유닛
231 : 현상제 컨테이너
240 : 전사유닛
300 : 정착유닛
310 : 히팅롤러
320 : 가압롤러
500 : 냉각유닛
510 : 유로
520 : 흡입부
530 : 배출부
540 : 공기정화모듈
541 : 모듈하우징
543 : 송풍팬
545 : 양이온발생부
547 : 음이온발생부
550 : 전원공급부
560 : 제어부
570 : 사용자입력부

Claims (10)

  1. 화상형성장치에 있어서,
    본체하우징과;
    상기 본체하우징에 수용되며 인쇄매체를 공급하는 매체공급유닛과;
    상기 본체하우징에 수용되며 상기 인쇄매체 상에 화상을 형성하는 화상형성유닛과;
    상기 본체하우징에 수용되며 상기 화상형성유닛에 의해 형성된 화상을 정착시키는 정착유닛과;
    공기가 소통하게 상기 본체하우징에 형성된 흡입부 및 배출부를 가지고 상기 흡입부 및 배출부 사이를 연장하며 상기 정착유닛에 인접하게 형성된 유로와, 상기 유로 상에 설치되며 상기 유로를 따라서 이동하는 공기 중의 이물질과 반응하는 이온을 생성하여 공기를 정화하는 공기정화모듈을 가지고, 상기 정착유닛에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 냉각유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공기정화모듈은, 상기 유로의 공기가 상기 본체하우징 외부로 배출되게 상기 유로 일단에 형성된 상기 배출부에 설치된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정착유닛은 열을 생성하는 히팅롤러를 포함하며,
    상기 유로는 상기 히팅롤러에 인접하게 상기 히팅롤러의 길이방향을 따라서 연장 형성된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공기정화모듈은,
    양이온을 발생시키는 양이온발생부와;
    상기 양이온발생부로부터 공기가 이동하는 방향으로 이격 설치되며 음이온을 발생시키는 음이온발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 음이온발생부는 전자를 방출하여 활성산소(O2 -)를 생성시키는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 양이온발생부는 수소이온(H+)을 생성시키는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공기정화모듈은, 상기 양이온발생부 및 상기 음이온발생부를 함께 작동시켜 수소원자(H)를 생성시키는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 공기정화모듈은 수소원자 및 활성산소를 생성하며, 상기 생성된 수소원자 및 활성산소에 의해 하이드로페록시 라디칼(HO2, Hydroperoxy Radical)을 생성하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 공기정화모듈에서 생성되는 양이온 및 음이온의 발생 여부의 선택과 발생량의 조절이 가능하게 마련된 사용자입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유로는 실질적으로 직선 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
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