(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に配設された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の各々の一端と接続され、他端が該複数の発光素子と併設され長手方向に延在して設けられた駆動用電源電極と接続され、該複数の発光素子へ駆動電流を供給する複数の駆動素子と、
前記複数の駆動素子の各々の制御端と各々接続されたプリバッファに制御電圧を供給する制御電圧発生回路とを有し、
前記制御電圧発生回路は、第１基準電圧が入力される第１入力端と第２基準電圧が入力される第２入力端と前記プリバッファに制御電圧を供給する出力端を備えた演算増幅器と、前記駆動素子と同一列に配置され制御端が該演算増幅器の出力端と接続されて前記駆動素子の駆動電流の基準となる基準電流を生成する基準電流発生素子とを備え、
前記基準電流により前記駆動素子の駆動電流値を決定する駆動回路であって、
前記基準電流発生素子を前記駆動素子列の中央部に配置すると共に該基準電流発生素子の一端に駆動用電源電極の中央部から電源が供給され、該基準電流発生素子の他端から基準電流を抵抗を介して流すことにより第２基準電圧を生成して前記演算増幅器の第２入力端に第２基準電圧として供給することにより該演算増幅器の出力端に制御電圧を発生させることを特徴とする駆動回路。
【請求項２】
長手方向に配設された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の各々の一端と接続され、他端が該複数の発光素子と併設され長手方向に延在して設けられた駆動用電源電極と接続され、該複数の発光素子へ駆動電流を供給する複数の駆動素子と、
前記複数の駆動素子の各々の制御端と各々接続されたプリバッファに制御電圧を供給する制御電圧発生回路とを有し、
前記制御電圧発生回路は、第１基準電圧が入力される第１入力端と第２基準電圧が入力される第２入力端と前記プリバッファに制御電圧を供給する出力端を備えた演算増幅器と、前記駆動素子と同一列に配置され制御端が該演算増幅器の出力端と接続されて前記駆動素子の駆動電流の基準となる基準電流を生成する基準電流発生素子とを備え、
前記基準電流により前記駆動素子の駆動電流値を決定する駆動回路であって、
前記基準電流発生素子を２つ設け、２つの該基準電流発生素子を前記駆動素子列の両端部にそれぞれ配置して駆動用電源電極の両端部から該基準電流発生素子の各々の一端に電源が供給され、２つの基準電流発生素子の他端から各々出力される２つの基準電流を抵抗を介して流すことにより第２基準電圧を生成して前記演算増幅器の第２入力端に第２基準電圧として供給することにより該演算増幅器の出力端に制御電圧を発生させることを特徴とする駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被駆動素子の群、例えば光源に発光ダイオード（以下ＬＥＤという）を用いた電子写真プリンタにおけるＬＥＤの列、サーマルプリンタにおける発熱抵抗体の列、表示装置における表示装置の列を選択的に、かつサイクリックに駆動する駆動回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば電子写真プリンタにおいては、帯電した感光体ドラムにプリント情報に応じて選択的に光照射して静電潜像を形成し、該静電潜像にトナーを付着させて現像を行ってトナー像を形成し、該トナー像を用紙に転写し、定着させるようになっている。なお、以下、被駆動素子の群が電子写真プリンタに用いられたＬＥＤの列であるとして説明する。
【０００３】
図９は従来の電子写真プリンタのプリンタ制御回路を示すブロック図、図１０は従来の電子写真プリンタのタイムチャートである。
図９、図１０において、印刷制御部１は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、タイマ等によって構成され、プリンタの印字部の内部に配設される。印刷制御部１は、図示しない上位コントローラからの制御信号ＳＧ１、ビデオ信号（ドットマップデータを一次元的に配列したもの）ＳＧ２等によってプリンタ全体をシーケンス制御し、印刷動作を行う。
【０００４】
制御信号ＳＧ１によって印刷指示を受信すると、印刷制御部１は、先ず定着器温度センサ２３によってヒータ２２ａを内蔵した定着器２２が使用可能な温度範囲にあるか否かを検出し、該温度範囲になければヒータ２２ａに通電し、使用可能な温度まで定着器２２を加熱する。次に、印刷制御部１は、ドライバ２を介して現像・転写プロセス用モータ（ＰＭ）３を回転させ、同時にチャージ信号ＳＧＣによって帯電用高圧電源２５をオンにし、現像器２７の帯電を行う。
【０００５】
そして、セットされている図示しない用紙の有無および種類が用紙残量センサ８、用紙サイズセンサ９によって検出され、該用紙に合った用紙送りが開始される。ここで、用紙送りモータ（ＰＭ）５はドライバ４を介して双方向に回転させることが可能であり、最初に逆回転させて、用紙吸入口センサ６が検知するまで、セットされた用紙を予め設定された量だけ送る。続いて、用紙送りモータ５を正回転させて用紙をプリンタ内部の印刷機構内に搬送する。
【０００６】
印刷制御部１は、用紙が印刷可能な位置まで到達した時点において、上位コントローラに対してタイミング信号ＳＧ３（主走査同期信号、副走査同期信号を含む）を送信し、ビデオ信号ＳＧ２を受信する。上位コントローラにおいてページ毎に編集され、印刷制御部１に受信されたビデオ信号ＳＧ２は、印字データ信号ＨＤ−ＤＡＴＡとしてＬＥＤヘッド１９に転送される。ＬＥＤヘッド１９はそれぞれ１ドット（ピクセル）の印字のために設けられたＬＥＤ素子を複数個線上に配列したものである。
【０００７】
そして、印刷制御部１は１ライン分のビデオ信号を受信すると、ＬＥＤヘッド１９にラッチ信号ＨＤ−ＬＯＡＤを送信し、印字データ信号ＨＤ−ＤＡＴＡをＬＥＤヘッド１９内に保持させる。これにより印刷制御部１は上位コントローラから次のビデオ信号ＳＧ２を受信している最中においても、ＬＥＤヘッド１９に保持した印字データ信号ＨＤ−ＤＡＴＡについて印刷することができる。なお、ＨＤ−ＣＬＫは印字データ信号ＨＤ−ＤＡＴＡをＬＥＤヘッド１９に送信するためのクロック信号である。
【０００８】
ビデオ信号ＳＧ２の送受信は、印刷ライン毎に行われる。ＬＥＤヘッド１９によって印刷される情報は、マイナス電位に帯電させられた図示しない感光体ドラム上において電位の上昇したドットとして潜像化される。そして、現像器２７において、マイナス電位に帯電させられた画像形成用のトナーが、電気的な吸引力によって各ドットに吸引され、トナー像が形成される。
【０００９】
その後、該トナー像は転写器２８に送られ、一方、転写信号ＳＧ４によって転写用高圧電源２６がプラス電位としてオンになり、転写器２８は感光体ドラムと転写器２８との間隔を通過する用紙上にトナー像を転写する。
【００１０】
転写されたトナー像を有する用紙は、ヒータ２２ａを内蔵する定着器２２に当接して搬送され、該定着器２２の熱によって用紙に定着される。このトナー像が定着された画像を有する用紙は更に搬送されて、プリンタの印刷機構から用紙排出口センサ７を通過してプリンタ外部に排出される。
【００１１】
印刷制御部１は用紙サイズセンサ９、用紙吸入口センサ６の検知に対応して、用紙が転写器２８を通過している間だけ転写用高圧電源２６からの電圧を転写器２８に印加する。そして、印刷が終了し、用紙が用紙排出口センサ７を通過すると、帯電用高圧電源２５による現像器２７への電圧の印加を終了し、同時に現像、転写プロセス用モータ３の回転を停止させる。
更に印刷を行う場合には、以後、上記の動作を繰り返す。
【００１２】
次に、ＬＥＤヘッド１９について説明する。図１１は従来のＬＥＤヘッドの回路図である。図１１に示すように、印字データ信号ＨＤ−ＤＡＴＡはクロック信号ＨＤ−ＣＬＫと共にＬＥＤヘッド１９に入力され、例えばＡ４サイズの用紙に印刷可能であり１インチ当たり６００ドットの解像度を持つプリンタにおいては、４９９２ドット分のビットデータがフリップフロップ回路ＦＦ1 、ＦＦ2 、…、ＦＦ4992から成るシフトレジスタ中を順次転送される。次に、ラッチ信号ＨＤ−ＬＯＡＤがＬＥＤヘッド１９に入力され、上記ビットデータは各ラッチ回路ＬＴ1 、ＬＴ2 、…、ＬＴ4992にラッチされる。続いて、ビットデータと印刷駆動信号ＨＤ−ＳＴＢ−Ｎとによって、発光素子ＬＤ1 、ＬＤ2 、…、ＬＤ4992のうち、Ｈｉｇｈ（高）レベルであるドットデータに対応するものが点灯される。なお、Ｇ0 はインバータ回路、Ｇ1 、Ｇ2 、…、Ｇ4992はプリバッファ回路、Ｔｒ1 、Ｔｒ2 、…、Ｔｒ4992はスイッチ素子、ＶＤＤは電源である。
【００１３】
図１２は従来のＬＥＤヘッド内部の構成を示すブロック図である。
図中、一点鎖線で囲まれる部分はＬＥＤアレイチップを駆動するドライバＩＣ１１を示す。
図１２において、本従来の技術のＬＥＤヘッド１９は、１９２個のＬＥＤ素子が配列されたＬＥＤアレイチップ（以下ＬＥＤアレイ１０と記す）とドライバＩＣ１１とが、それぞれ２６個整列したものとする。ＬＥＤヘッド１９は２６個のＬＥＤアレイ１０及び２６個のドライバＩＣ１１と、各ドライバＩＣ１１に所定の基準電圧ＶREF を供給する基準電圧発生回路１２とを有する。各ドライバＩＣ１１は同一回路により構成され、隣接するドライバＩＣ１１とカスケードに接続されている。
【００１４】
即ち、ドライバＩＣ１１の回路は、１９２個のフリップフロップ回路より構成されて印刷データ（以下ＨＤ−ＤＡＴＡ信号と記す）を、クロック信号（以下ＨＤ−ＣＬＫ信号と記す）に同期させてシフト入力させる様に構成されたシフトレジスタ１３と、シフトレジスタ１３の出力信号をラッチ信号（以下ＨＤ−ＬＯＡＤ信号と記す）によりラッチするラッチ回路１４と、負論理信号であるストローブ信号（以下ＨＤ−ＳＴＢ−Ｎと記す）を論理反転させるインバータ回路１５と、ラッチ回路１４とインバータ回路１５との出力信号を入力して論理積をとる論理積回路（以下ＡＮＤ回路１６と記す）と、ＡＮＤ回路１６の出力により電源ＶＤＤから駆動電流をＬＥＤアレイ１０に供給するＬＥＤ駆動回路１７と、ＬＥＤ駆動回路１７に、駆動電流が一定となる様に指令電圧を発する、制御電圧発生回路２０とを備えている。
【００１５】
前記ＨＤ−ＤＡＴＡ、ＨＤ−ＣＬＫ、ＨＤ−ＬＯＡＤ、ＨＤ−ＳＴＢ−Ｎの各信号は印刷時に印刷制御部１から送られてくる。
【００１６】
図１１のＬＥＤヘッド１９を使用するプリンタにおいては、ＬＥＤヘッド１９のすべての発光素子ＬＤ1 、ＬＤ2 、…、ＬＤ4992が印刷駆動信号ＨＤ−ＳＴＢ−Ｎにより同時に、同一の時間駆動されるので、各発光素子ＬＤ1 、ＬＤ2 、…、ＬＤ4992ごとに配設されたスイッチ素子Ｔｒ1 、Ｔｒ2 、…、Ｔｒ4992や発光素子ＬＤ1 、ＬＤ2 、…、ＬＤ4992などの特性にバラツキがあると、各印刷ドットごとの発光強度にもバラツキが発生してしまう。その結果、感光体ドラム上に形成される静電潜像の各ドットの大きさに差を生じ、実際に印刷される画像の各ドットの大きさにも差が生じることになる。
【００１７】
図１３は従来のＬＥＤヘッドの構成と各ＬＥＤ素子毎のＬＥＤ駆動電流のバラツキとを対比させて描いた説明図である。
ＤＲＶ１〜ＤＲＶ２６はＬＥＤアレイチップＣＨＰ１〜ＣＨＰ２６をそれぞれ駆動さるためのドライバＩＣである。
【００１８】
図１３においてＬＥＤアレイ１０（ＣＨＰ１等）にはそれぞれ１９２個のＬＥＤ素子が集積されており、各ＬＥＤ素子とドライバＩＣの出力端子とはワイヤーボンディングによって後述する図１６のように接続されている。
【００１９】
図１３ではドライバＩＣ１チップ当たり１９２個のＬＥＤ素子が駆動でき、これら２６チップ分がカスケードに接続され、外部より入力される印字データをシリアルに転送することができるものとしている。
【００２０】
図１３において、ＤＲＶ１〜ＤＲＶ２６のドライバＩＣの各ＬＥＤ素子は、それぞれ同一の（均一な）駆動電流となることが望ましいが、半導体製造プロセスに起因する問題により駆動電流にバラツキを生じてしまう。これにより上記のＬＥＤ光量（発光パワー）にバラツキを生じ、感光体ドラムの露光時に露光エネルギーのムラとなって現れ、現像後にはドットの大きさのバラツキとなる。
【００２１】
文字等からなる画像を印刷する場合には、ドットの大きさに差があってもほとんど無視することができるが、写真等の画像を印刷する場合にはドットの大きさに差があると印刷濃度にバラツキを生じ、印刷品位が低下してしまうので望ましくない。このため、ドライバＩＣチップ内での駆動電流のバラツキがΔI 以内となるような品を選別して使用している。
【００２２】
図１４は図１１におけるプリバッファ部（Ｇ1 、Ｇ2 、…Ｇ4992）とその周辺回路との接続関係を示す説明図である。
図１４において、破線にて囲まれた部分がＧ1 、Ｇ2 、…Ｇ4992に相当しており、図１４では代表してＬＥＤ素子１（すなわちＬＴ1 、Ｇ1 、Ｔｒ1 、ＬＤ1 ）等で構成される回路部）について記載されている。
【００２３】
ここで、Ｇ1 のうち、ＡＤ1 はＡＮＤ回路、ＴＰ1 はＰチャネルＭＯＳトランジスタ、ＴＮ1 はＮチャネルＭＯＳトランジスタである。また、図１４において一点鎖線にて囲まれる部分は（図１１のＬＥＤヘッド１９には図示していない）制御電圧発生回路２０であって、ドライバＩＣチップ毎に１回路ずつ設けられている。
【００２４】
２１は演算増幅器でその出力電圧がＶｃｏｎｔｒｏｌなる電位として図中に記載されている。Ｒｒｅｆは抵抗、Ｍ０はＰチャネルＭＯＳトランジスタで、図１１のＴｒ1 、Ｔｒ2 、…、Ｔｒ4992等とはゲート長が相等しいサイズとなる様に構成されている。ＶREF は図１２で示される基準電圧発生回路１２より発生される基準電圧であり、演算増幅器２１の反転入力端子に接続される。
【００２５】
演算増幅器２１と、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＭ０と、抵抗Ｒｒｅｆによる回路でフィードバック制御回路を構成しており、抵抗Ｒｒｅｆに流れる電流すなわちＰチャネルＭＯＳトランジスタＭ０に流れる電流はＶＤＤ電圧に依らず、基準電圧ＶREF と抵抗Ｒｒｅｆの値のみにより決定される構成としている。
【００２６】
図１５は公知技術（例えば特開平６−２９７７６５）によって構成された従来のドライバＩＣの概略レイアウトを示す説明図であって、長方形に構成されたドライバＩＣ１１の一方の長辺側端部には、印字データＨＤ−ＤＡＴＡ、クロック信号ＨＤ−ＣＬＫ、ラッチ信号ＨＤ−ＬＯＡＤ、あるいはストローブ信号ＨＤ−ＳＴＢ−Ｎなどをそれぞれ入力する入力電極３１が複数配列され、他方の長辺側端部にはＬＥＤ素子を駆動するためのＬＥＤ駆動電極３２が二列に千鳥配置されている。
【００２７】
このドライバＩＣ１１には、入力電極３１側からＬＥＤ駆動電極３２へ向けて、シフトレジスタ３３と、ラッチ回路３４と、ロジック回路のＡＮＤ回路とインバータ回路などから成るプリバッファ回路３５と、ＰチャネルＭＯＳトランジスタからなるＬＥＤ駆動用トランジスタ３７などが順に配列されている。
【００２８】
これらシフトレジスタ３３、ラッチ回路３４、プリバッファ回路３５、ＬＥＤ駆動用トランジスタ３７、ＬＥＤ駆動電極３２などはドライバＩＣ１１の長手方向に上記と同順に、ＬＥＤ駆動用電極３２の配列ピッチとほぼ等しいピッチで配列され、それぞれの回路要素には、図示しない配線により入力電極３１側から各種制御信号が供給される構成となっている。
【００２９】
また、プリバッファ回路３５とＬＥＤ駆動用トランジスタ３７との間には、該プリバッファ回路３５とＬＥＤ駆動トランジスタ３７の列に平行に、Ｗなる幅の帯状のアルミ配線で構成されたＬＥＤ駆動用電源電極３６（以下電源電極３６とする）が設けられている。帯状のアルミの電源電極３６には、外部からＬＥＤ駆動用電源電圧ＶＤＤＨを供給するための複数（本図では３個）の電極パッド３８を有している。
【００３０】
図１５におけるドライバＩＣ１１においては、ドライバＩＣ１１の１チップ当たり１９２個のＬＥＤ素子を駆動する構成となっており、ＬＥＤ駆動電極３２の電極パッドの端子にＤＯ１、ＤＯ２、…、ＤＯ１９１、ＤＯ１９２なる端子名が付与されている。図１５においては帯状の電源電極３６のＤＯ３２、ＤＯ９６、ＤＯ１６０に対応する位置に、前記した外部からＬＥＤ駆動用電源電圧ＶＤＤＨを供給するための電極パッド３８が配置されている。
【００３１】
図１６は従来のドライバＩＣを搭載するＬＥＤヘッド基板を示す断面図である。１１はドライバＩＣである。３２は駆動電極であって、ドライバＩＣ１１上に形成されたアルミパターンからなるパッドから、ボンディングワイヤー４１により図示しないＬＥＤアレイチップへ接続される。
【００３２】
３８は電極パッドであって、ドライバＩＣ１１上に形成されたＬＥＤ駆動用電源電極３６の上に配設されている。３１はアルミ電極からなる入力電極である。
４０はボンディングワイヤーであって、ドライバＩＣ１１の電極パッド３８及び入力電極３１と図示しないプリント配線板の電極とを接続するためのものである。
【００３３】
図１７は図１５におけるＬＥＤアレイとドライバＩＣ（破線部）の等価回路の要部を示す説明図であって、ドライバＩＣ１個あたり１９２個のＬＥＤ素子を駆動する場合を示している。Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄ１９２はＬＥＤ素子で、図１４におけるＬＤ1 に相当するものである。Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍ１９２はＬＥＤ駆動用のＰチャネルＭＯＳトランジスタであって、図１４におけるＴｒ1 に相当するものである。
【００３４】
Ｒ２０１、Ｒ２０２、Ｒ２０３は抵抗であって、図１６におけるＬＥＤ駆動用電源を供給するボンディングワイヤーのワイヤー抵抗をモデル化したものである。Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓ１９２はトランジスタＭ１、Ｍ２、…、Ｍ１９２のソース端子位置を示すノード番号であって、各ノード間の抵抗がＲ１、Ｒ２、…、Ｒ１９１として記載されている。
【００３５】
図１５におけるドライバＩＣ１１のレイアウトにおいては、電源電極３６はＬＥＤ駆動電極３２の電極パッドの端子ＤＯ３２とＤＯ９６とＤＯ１６０の近傍にそれぞれ配置されているので、Ｒ２０１、Ｒ２０２、Ｒ２０３はＭ３２とＭ１９６およびＭ１６０のソース端子すなわちノードＳ３２と、ノードＳ９６と、ノードＳ１６０とにそれぞれ接続されている。
【００３６】
一方、Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍ１９２のドレーン端子はそれぞれＬＥＤ素子Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄ１９２のアノード電極に接続される。Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍ１９２のゲート端子は図示しない制御回路に接続されており、ＬＥＤ素子駆動時に必要とするＬＥＤ素子駆動電流である、ＩO の値に応じて決まる一定のゲート・ソース間電圧が前記制御回路によって発生させられる。このような制御回路は、例えば図１４に示されたような回路によって構成されるものである。
【００３７】
またＭ０は駆動電流の基準となるＩｒｅｆを作成するための基準トランジスタであり、Ｍ１〜Ｍ１９２と同一列に配置され、本構成ではＭ１に隣接して配置され、図１５においては黒色で示されている。Ｒ０、Ｒ１、…、Ｒ１９１等は図１５のドライバＩＣのＬＥＤ素子駆動用の幅Ｗなる帯状の電源電極３６の配線の配線抵抗をモデル化したものである。
【００３８】
【発明が解決しようとする課題】
図１７において、ＬＥＤアレイの各ＬＥＤ素子を駆動する駆動電流値は、ドライバＩＣのチップ端部に配置された基準トランジスタＭ０に流れる電流Ｉｒｅｆにより決定される。
【００３９】
図１３より明らかな様に、隣接するＬＥＤ素子間では駆動電流値のバラツキは小さい。また、同一ドライバＩＣ内において駆動電流は、ＬＥＤ素子の位置により単調増加や単調減少する様にバラつく傾向がある。
【００４０】
このため、基準トランジスタに隣接するＬＥＤ素子であるＬＥＤ素子ＤＯ１（すなわち、トランジスタＭ１）に流れる電流ＩO が、ＬＥＤ駆動のための電流値の基準となっていて、この電流値を一定に定める様に各ドライバＩＣ内の制御回路により制御される。また、同一ドライバＩＣチップ内での電流バラツキがΔI以内となるように、ドライバＩＣを選別して使用しているため、同一ドライバＩＣチップ内におけるバラツキ範囲はΔI である。
【００４１】
図１３において、各ドライバＩＣの各ＬＥＤ素子毎に駆動電流バラツキが発生しているものの、図中ＬＥＤ素子１等のＤＯ１端子における電流値は一定値Ｉになるよう制御されていることが判る。
【００４２】
この様に、ドライバＩＣの特定のＬＥＤ素子の駆動電流値は、ドライバＩＣ各チップ毎にはそれぞれ等しくなるものの、ＬＥＤヘッドの全ドライバＩＣ間においては、単調増加や単調減少といったバラツキの傾向によりＬＥＤ素子の駆動電流のバラツキの範囲が２ΔＩとなってしまうという問題点があった。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明で設けた解決手段は、長手方向に配設された複数の発光素子と、複数の発光素子の各々の一端と接続され、他端が複数の発光素子と併設され長手方向に延在して設けられた駆動用電源電極と接続され、複数の発光素子へ駆動電流を供給する複数の駆動素子と、複数の駆動素子の各々の制御端と各々接続されたプリバッファに制御電圧を供給する制御電圧発生回路とを有し、制御電圧発生回路は、第１基準電圧が入力される第１入力端と第２基準電圧が入力される第２入力端とプリバッファに制御電圧を供給する出力端を備えた演算増幅器と、駆動素子と同一列に配置され制御端が演算増幅器の出力端と接続されて駆動素子の駆動電流の基準となる基準電流を生成する基準電流発生素子とを備え、基準電流により駆動素子の駆動電流値を決定する駆動回路であって、基準電流発生素子を駆動素子列の中央部に配置すると共に基準電流発生素子の一端に駆動用電源電極の中央部から電源が供給され、基準電流発生素子の他端から基準電流を抵抗を介して流すことにより第２基準電圧を生成して演算増幅器の第２入力端に第２基準電圧として供給することにより演算増幅器の出力端に制御電圧を発生させることを特徴とするものである。
【００４４】
上記構成によれば、基準電流発生素子を、駆動素子列の中心部に配置したことにより、各被駆動素子を駆動する駆動素子の駆動電流のバラツキ範囲の中心が、各ドライバＩＣチップ間でそれぞれ等しくなり、また駆動電流のバラツキの範囲がそれぞれ各ドライバＩＣチップ間で同じであれば、駆動電流のバラツキの範囲は全てのドライバＩＣチップ間において等しくなる。その結果、ＬＥＤヘッド全体での駆動電流のバラツキの範囲を従来よりも減少させることができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。なお各図面に共通する要素には同一の符号を付す。
【００４６】
第１の実施の形態
図１は第１の実施の形態のドライバＩＣの概略レイアウトを示す説明図であって、図１５に対応するものである。図１において図１５と共通する部分については同じ符号を付して説明を省略する。
図１における図１５との相違は、ＬＥＤ駆動用電源電圧の検出位置をＬＥＤ駆動端子ＤＯ１からドライバＩＣ１１のチップの中心であるＤＯ９６付近に移動した点である。これにより、図１５のＭ０で示される基準トランジスタは、図１においてはドライバＩＣ１１のチップ中心部に移動して黒色で示してある。
【００４７】
図２は図１におけるＬＥＤアレイとドライバＩＣ（破線部）の等価回路の要部を示す説明図であって、図１７に対応するものである。ＬＥＤ駆動用電源電圧の検出位置がノードＳ９６に変更されている。図３は第１の実施の形態のプリバッファ部とその周辺回路との接続関係を示す説明図であり、図１４に対応するものであって、基準電流Ｉｒｅｆを流す基準トランジスタＭ０のソース端子が、ＬＥＤ駆動電極３２の電極パッドの端子ＤＯ９６付近のＶＤＤＨラインに接続されていることを示している。
【００４８】
次に上記構成における被駆動素子の群であるＬＥＤアレイ１０の被駆動素子である各ＬＥＤ素子を駆動する動作について説明する。図２はドライバＩＣ１個あたり１９２個のＬＥＤ素子を駆動する場合を示している。
【００４９】
Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄ１９２はＬＥＤ素子で、図３におけるＬＤ1 に相当するものである。Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍ１９２はＬＥＤ駆動用のＰチャネルＭＯＳトランジスタであって、図３におけるＴｒ1 に相当するものである。
【００５０】
Ｒ２０１、Ｒ２０２、Ｒ２０３は抵抗であって、図１６におけるＬＥＤ駆動用電源を供給するボンディングワイヤーのワイヤー抵抗をモデル化したものである。
【００５１】
Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓ１９２はトランジスタＭ１、Ｍ２、…、Ｍ１９２のソース端子位置を示すノード番号であって、各ノード間の抵抗がＲ１、Ｒ２、…、Ｒ１９１として記載されている。
【００５２】
図１におけるドライバＩＣ１１のレイアウトにおいては、ＬＥＤ駆動用電源電極３６の電極パッド３８はＬＥＤ駆動電極３２の電極パッドの端子ＤＯ３２、ＤＯ９６とＤＯ１６０の近傍に配置されているので、Ｒ２０１と、Ｒ２０２と、Ｒ２０３とはＭ３２と、Ｍ９６と、Ｍ１６０のソース端子すなわちノードＳ３２と、ノードＳ９６と、ノードＳ１６０にそれぞれ接続されている。
一方、Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍ１９２のドレーン端子はそれぞれＬＥＤ素子Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄ１９２のアノード電極に接続される。
【００５３】
Ｍ１、Ｍ２、…、Ｍ１９２のゲート端子は図示しない制御回路に接続されており、ＬＥＤ駆動時に必要とするＬＥＤ駆動電流であるＩO の値に応じて決まる一定のゲート・ソース間電圧が前記制御回路によって発生させられる。このような制御回路は、図３に示されたような回路によって構成されるものである。
【００５４】
Ｒ０、Ｒ１、…、Ｒ１９１等は図１のドライバＩＣ１１の幅Ｗなる帯状のＬＥＤ駆動用電源電極３６の配線の配線抵抗をモデル化したものである。
ＬＥＤ駆動のための制御電圧Ｖｃｏｎｔｒｏｌは、図３の制御回路により発生され、また基準トランジスタＭ０に流れる電流Ｉｒｅｆは基準電圧であるＶREF と抵抗Ｒｒｅｆとから決定されるように制御される。
【００５５】
いま、着目するＬＥＤ素子の印刷データがＨｉｇｈレベルであって、該ＬＥＤ素子の点灯を指令するものであったとする。このデータ信号ＨＤ−ＤＡＴＡは図１２のシフトレジスタ１３によりドライバＩＣ１１内部を転送される。このために、１ラインのドット数を転送するに必要な所定のクロック数分、クロック信号ＨＤ−ＣＬＫが印刷制御部１より発生してＬＥＤヘッド１９へ送られる。
【００５６】
１ライン分のデータ転送が完了すると、印刷制御部１よりラッチ信号ＨＤ−ＬＯＡＤが発生する。これにより、シフトレジスタ１３のデータはラッチ回路１４にラッチされる。次いで、ＬＥＤ駆動を指令する信号であるストローブ信号ＨＤ−ＳＴＢ−Ｎが印刷制御部１より発生する。
【００５７】
図３において、ラッチ回路ＬＴ1 にＨｉｇｈレベルの信号ラッチされた後、ストローブ信号ＨＤ−ＳＴＢ−Ｎが発生すると、インバータ回路Ｇ0 により論理反転し、正論理のストローブ信号とされて、ＡＮＤ回路ＡＤ1 により論理積された信号が出力される。いまの場合では、ＡＮＤ回路ＡＤ1 の出力はＬｏｗからＨｉｇｈレベルへと遷移することになる。
【００５８】
ＡＮＤ回路ＡＤ1 の出力信号は、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＴＰ1 とＮチャネルＭＯＳトランジスタＴＮ1 とで構成されたインバータ回路１５へ入力される。そのため、このインバータ回路１５の出力信号はＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへと遷移して、ほぼＶＤＤＨに等しい電位からほぼＶｃｏｎｔｏｒｌに等しい電位まで下降させられる。これによりＰチャネルＭＯＳトランジスタＴｒ1 のゲート電位はＶｃｏｎｔｒｏｌに等しいものとなり、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＴｒ1 はＯＮして、ＬＥＤ素子の駆動電流が発生することになる。
【００５９】
いま、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＴｒ1 のゲート長とゲート幅をそれぞれＬ、Ｗと符号する。さらに、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＭ０のゲート幅をＷｒｅｆと符号する。また、ＰチャネルＭＯＳトランジスタＭ０のゲート長はＰチャネルＭＯＳトランジスタＴｒ1 のＬに等しく設定されている。
【００６０】
このとき、２つのＰチャネルＭＯＳトランジスタＴｒ1 とＭ０のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは等しいので、ＬＥＤ駆動電流ＩO と基準電流Ｉｒｅｆとの間には次の数式１、数式２が成り立つ。
【００６１】
ＩO ＝β×（Ｗ／Ｌ）×（Ｖｇｓ−Ｖｔ）2 ・・・（１）
Ｉｒｅｆ＝β×（Ｗｒｅｆ／Ｌ）×（Ｖｇｓ−Ｖｔ）2 ・・・（２）
なお、ＶｔはＭＯＳトランジスタの閾値電圧であり、２つのＰチャネルＭＯＳトランジスタＴｒ1 とＭ０とが隣接して配置される場合には両者のそれは殆ど等しいため、同一の符号を付してある。またβは比例定数であり、先の場合と同様の条件が成り立つとの前提のもとに同じ記号を付してある。
【００６２】
上式より明らかな様に、ＬＥＤ駆動電流ＩO と基準電流Ｉｒｅｆとの比は以下に示す数式３の関係が成り立っている。
【００６３】
ＩO ／Ｉｒｅｆ＝Ｗ／Ｗｒｅｆ＝Ｋ・・・（３）
ここで両者の比（ミラー比）をＫと記号した。
さて図１に戻ると、基準電流Ｉｒｅｆを発生するための基準トランジスタＭ０はドライバＩＣ１１の中心部に配置されている。このため、前式の比例定数βやＭＯＳトランジスタの閾値ＶｔがドライバＩＣ１１のチップ内の位置関係によりそれぞれ多少ずつ変動することにより、ドライバＩＣ１１の駆動電流がＬＥＤ素子毎にバラつくとしても、バラツキの中心はドライバＩＣ１１のチップの中心部となることが期待できる。
【００６４】
いまＬＥＤ素子の駆動電流の基準となる基準電流Ｉｒｅｆは、ドライバＩＣ１１のチップの中心部に配置された基準トランジスタＭ０により決定される。
図４は、このことを説明する図であって、各ＬＥＤ素子を駆動するＬＥＤ駆動要トランジスタ３７の閾値電圧ＶｔがＬＥＤ素子毎に変動することにより生じる駆動電流バラツキ（一点鎖線で示す）範囲の中心が、各ドライバＩＣ１１チップ間でそれぞれ等しくなり、また駆動電流のバラツキの範囲はそれぞれ各ドライバＩＣ１１チップ間で同じであるのでその範囲も全てのドライバＩＣ１１チップ間においてΔI となって、すなわち駆動電流のバラツキの範囲がそれぞれ各ドライバＩＣ１１チップ間で等しいものになっている。なお、図４は第１の実施の形態のＬＥＤヘッドの構成と各ＬＥＤ素子毎のＬＥＤ駆動電流のバラツキとを対比させて描いた説明図である。
【００６５】
以上第１の実施の形態においては、図４において説明したように、本構成をとることにより、図の一点鎖線で示す各ＬＥＤ素子を駆動するＬＥＤ駆動用トランジスタ３７の駆動電流のバラツキ範囲の中心が、各ドライバＩＣ１１チップ間でそれぞれ等しくなり、また駆動電流のバラツキの範囲はそれぞれ各ドライバＩＣ１１チップ間で同じであるので駆動電流のバラツキの範囲も全てのドライバＩＣ１１チップ間においてΔI となって、すなわち駆動電流のバラツキの範囲がそれぞれ各ドライバＩＣチップ間で等しいものになる。その結果、ＬＥＤヘッドの全ドライバＩＣ１１間において各ＬＥＤ素子の駆動電流のバラツキの範囲を２ΔIからΔI へと、従来よりも１／２に減少させることが可能になる。
【００６６】
第２の実施の形態
次に本発明の第２の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様な部分には同一符号を付してその説明は省略する。
図５は第２の実施の形態のドライバＩＣの概略レイアウトを示す説明図であって、第１の実施の形態における図１に対応するものである。
図１との相違点は、第１の実施の形態における基準電流発生用の基準トランジスタＭ０が１個であったのを２個にし、更にドライバＩＣ１１チップの長辺方向の両端部にそれぞれ配置したことである。図５において該２個の基準トランジスタＭ０、Ｍ１９３が黒色で示されている。
【００６７】
図６は図５におけるＬＥＤアレイとドライバＩＣの等価回路の要部を示す説明図であって、第１の実施の形態における図２に対応するものであり、２個の基準トランジスタＭ０、Ｍ１９３のソース端子がノードＳ１とノードＳ１９２とに接続されている。またＭ０、Ｍ１９３のドレーン端子の電流がＩｒｅｆ１とＩｒｅｆ２として図中に記入されている。
【００６８】
図７は第２の実施の形態のプリバッファ部とその周辺回路との接続関係を示す説明図であり、第１の実施の形態における図３に対応するものであって、第１の実施例では１個であった基準トランジスタＭ０が、２個の基準トランジスタＭ０とＭ１９３の並列接続となっている。図７において各基準トランジスタＭ０、Ｍ１９３のドレーン電流Ｉｒｅｆ１とＩｒｅｆ２とを加算したものがＩｒｅｆとなっている。
【００６９】
また、第２の実施の形態におけるＭ０とＭ１９３のトランジスタは、第１の実施の形態におけるＭ０とゲート長が等しいものの、ゲート幅はそれぞれ１／２となるように構成されており、以下に示す数式４となっている。
【００７０】
Ｉｒｅｆ＝Ｉｒｅｆ１＋Ｉｒｅｆ２・・・（４）
また駆動電流値のバラツキの発生しない理想状態においては以下に示す数式５となる。
【００７１】
Ｉｒｅｆ１＝Ｉｒｅｆ２＝Ｉｒｅｆ／２・・・（５）
次に上記構成におけるＬＥＤアレイ１０の各ＬＥＤ素子を駆動する動作について説明する。本構成においては、ドライバＩＣ１１の長辺方向の両端部に配置された２個の基準トランジスタＭ０、Ｍ１９３の、ドレーン電流の加算したものがドライバＩＣ１１の基準電流となって、ＬＥＤ駆動用の各トランジスタのゲート電位となる制御電圧Ｖｃｏｎｔｒｏｌを発生させている。
【００７２】
図８は第２の実施の形態のＬＥＤヘッドの構成と各ＬＥＤ素子毎のＬＥＤ駆動電流のバラツキとを対比させて描いた説明図であって、第１の実施例における図４に対応するものである。
図８において、ドライバＩＣ  ＤＲＶ１のＬＥＤ素子１の駆動電流をＩ１、ＬＥＤ素子１９２の駆動電流をＩ２としている。ＬＥＤ素子１の駆動電流すなわち図８におけるＭ１のドレーン電流は、一方の基準トランジスタＭ０のドレーン電流と比例関係が保たれる。
【００７３】
なぜならば、Ｍ１とＭ０とはそのゲート長が等しく設定されており、ゲート幅の比も既知の値とされ、いわゆるミラー比（Ｋとする）が一定となる様に構成され、また両者はドライバＩＣ上で隣接して配置されており、トランジスタとしての特性が等しく、またその温度も等しいと考えられるからである。
【００７４】
同様の関係は、ＬＥＤ素子１９２を駆動するトランジスタであるＭ１９２と、もう一方の基準トランジスタＭ１９３についても成り立っている。そのため、図８におけるＩ１とＩ２の間には以下に示す数式６、数式７の関係が成り立っている。
【００７５】
Ｉ１＝Ｋ×Ｉｒｅｆ１・・・（６）
Ｉ２＝Ｋ×Ｉｒｅｆ２・・・（７）
そのため、ドライバＩＣ１１チップ両端部での駆動電流Ｉ１とＩ２の平均電流について、以下に示す数式８となる。
【００７６】
【数１】
0004550958.tif 000002
【００７７】
ドライバＩＣ１１の駆動電流がＬＥＤ素子毎にばらついてΔＩなる変動を生じても、ドライバＩＣ１１の駆動電流の基準となる値は、ドライバＩＣ１１の長辺部両端に配置された２つの基準トランジスタＭ０とＭ１９３の、ドレーン電流のの平均値に対応するものとすることが出来て、駆動電流の設定値がバラツキ範囲ΔＩのほぼ中心となることが期待できる。
【００７８】
以上第２の実施の形態においては、上記第１の実施の形態と同様の効果を奏すると共に、ＬＥＤ駆動用トランジスタ３７の両端部のトランジスタの、ドレーン電流の平均値をそのドライバＩＣ１１のＬＥＤ素子の駆動電流の基準値としているので、駆動電流が単調増加や単調減少していない場合も、隣接するドライバＩＣ１１間にまたがるドットの駆動電流値の差を小さくすることができ、隣接ドット間の印字濃度の段差を軽減することができる。
【００７９】
上記第１と第２の実施の形態では、駆動回路として光源にＬＥＤを用いた電子写真プリンタにおける場合について説明したが、同様の方法でサーマルプリンタにおける発熱抵抗体、表示装置における表示素子の列を駆動する場合にも適用することができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、基準電流発生素子を、駆動素子列の中心部に配置したことにより、各被駆動素子を駆動する駆動素子の駆動電流のバラツキ範囲の中心が、各ドライバＩＣチップ間でそれぞれ等しくなり、また駆動電流のバラツキの範囲がそれぞれ各ドライバＩＣチップ間で同じであれば、駆動電流のバラツキの範囲は全てのドライバＩＣチップ間において等しくなる。その結果、ＬＥＤヘッド全体での駆動電流のバラツキの範囲を従来よりも減少させることができる。
【００８１】
更に、ドライバＩＣチップ間にまたがる隣接ドット間の駆動電流の差を小さくすることができ、グレイスケール印刷時において顕著になりやすいドライバＩＣチップ間の境目での濃度段差を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態のドライバＩＣの概略レイアウトを示す説明図である。
【図２】図１におけるＬＥＤアレイとドライバＩＣの等価回路の要部を示す説明図である。
【図３】第１の実施の形態のプリバッファ部とその周辺回路との接続関係を示す説明図である。
【図４】第１の実施の形態のＬＥＤヘッドの構成と各ＬＥＤ素子毎のＬＥＤ駆動電流のバラツキとを対比させて描いた説明図である。
【図５】第２の実施の形態のドライバＩＣの概略レイアウトを示す説明図である。
【図６】図５におけるＬＥＤアレイとドライバＩＣの等価回路の要部を示す説明図である。
【図７】第２の実施の形態のプリバッファ部とその周辺回路との接続関係を示す説明図である。
【図８】第２の実施の形態のＬＥＤヘッドの構成と各ＬＥＤ素子毎のＬＥＤ駆動電流のバラツキとを対比させて描いた説明図である。
【図９】従来の電子写真プリンタのプリンタ制御回路のブロック図である。
【図１０】従来の電子写真プリンタのタイムチャートである。
【図１１】従来のＬＥＤヘッドの回路図である。
【図１２】従来のＬＥＤヘッド内部の構成を示す図である。
【図１３】従来のＬＥＤヘッドの構成と各ＬＥＤ素子毎のＬＥＤ駆動電流のバラツキとを対比させて描いた説明図である。
【図１４】図１１におけるプリバッファ部とその周辺回路との接続関係を示す説明図である。
【図１５】従来のドライバＩＣの概略レイアウトを示す説明図である。
【図１６】従来のドライバＩＣを搭載するＬＥＤヘッド基板を示す断面図である。
【図１７】図１５におけるＬＥＤアレイとドライバＩＣの等価回路の要部を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  ＬＥＤアレイ
１１  ドライバＩＣ
２０  制御電圧発生回路
３７  ＬＥＤ駆動用トランジスタ
【図１】
0004550958.tif 000003
【図２】
0004550958.tif 000004
【図３】
0004550958.tif 000005
【図４】
0004550958.tif 000006
【図５】
0004550958.tif 000007
【図６】
0004550958.tif 000008
【図７】
0004550958.tif 000009
【図８】
0004550958.tif 000010
【図９】
0004550958.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004550958.tif 000018
【図１７】
0004550958.tif 000019