JP2002246685A

JP2002246685A - 発光素子の駆動回路

Info

Publication number: JP2002246685A
Application number: JP2001040227A
Authority: JP
Inventors: Hisaki Nakayama; 寿樹仲山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2002-08-30
Anticipated expiration: 2021-02-16
Also published as: JP4763900B2

Abstract

(57)【要約】【課題】温度上昇に伴うスイッチングスピードの低下
を改善し、高速なスイッチングを可能とする。【解決手段】発光素子１１７に流す電流のスイッチン
グ制御を行うエミッタフォロアの出力であるバイポーラ
トランジスタ１０６，１０７のエミッタと、電源１０２
との間に、負の温度特性を有する素子を少なくとも１つ
１２１，１２２と、負荷抵抗１０８，１０９とを直列に
接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子の駆動回
路に関し、より詳細には、レーザビームプリンタの印字
に用いられる半導体レーザなどの発光素子の駆動回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンタ（以下、ＬＢＰと
いう。）は、入力された画像データに基づいて、レーザ
ビームにより感光ドラムを走査して、画像を形成する。
形成された画像は、感光ドラムにおいて転写材にトナー
像として転写され、定着装置において転写材にトナー像
を定着させて出力する。ＬＢＰには、半導体レーザが使
用され、半導体レーザを駆動するための駆動回路が備え
られている。

【０００３】図６は、従来の半導体レーザの駆動回路を
示す回路図である。半導体レーザ６１７のカソードには
駆動回路６１９が接続され、半導体レーザ６１７のアノ
ードには電源６０１（高電位側の電源）が接続されてい
る。半導体レーザ６１７を駆動するスイッチング回路６
１０は、ＮＰＮトランジスタ６１１，６１２の差動回路
で構成されている。

【０００４】相補的な画像信号を入力する入力端子６０
３，６０４は、プリドライバー回路６０５に接続され、
プリドライバー回路６０５の相補的な出力６４１，６４
２は、スイッチング回路６１０を駆動するエミッタフォ
ロアの入力となる。スイッチング回路６１０を駆動する
２つのエミッタフォロアは、それぞれＮＰＮトランジス
タ６０６と負荷抵抗６０８、ＮＰＮトランジスタ６０７
と負荷抵抗６０９より構成されている。ＮＰＮトランジ
スタ６０６，６０７のコレクタは、電源６０１に接続さ
れ、負荷抵抗６０８，６０９の他端は、ＧＮＤ（低電位
側の電源）６０２に接続されている。

【０００５】電流源６１６より供給される電流を、スイ
ッチング回路６１０に折り返して供給するカレントミラ
ー回路が、ＮＰＮトランジスタ６１３，６１４，６１５
から構成されている。電流源６１６は、通常、ＡＰＣ
（Auto Power Control）回路（図示せず）により、半導
体レーザの発光光量が一定となるように制御されてい
る。

【０００６】駆動回路６１９とＡＰＣ回路とを含めた回
路が、半導体基板上に集積化されて発光素子駆動回路を
構成する。抵抗６１８は、集積化されない個別部品から
なり、半導体レーザが発光しない場合、駆動回路６１９
内での電力消費を抑える為に、スイッチング回路６１０
の半導体レーザ６１７と反対側の出力と、電源６０１と
の間に接続される。

【０００７】なお、ここではエミッタフォロアの負荷を
抵抗としたが、定電流負荷のエミッタフォロアとするこ
ともできる。ただし、抵抗に比較して、回路的にはチッ
プ面積が増加し、コスト的にも不利である。また、エミ
ッタフォロアの代わりに、ＭＯＳＦＥＴを用いたソース
フォロアでも同様の構成をとることができる。

【０００８】電流源６１６から供給される電流をＩ_０と
する。ＮＰＮトランジスタ６１３，６１４で構成される
カレントミラーのミラー比をｎとすると、ＮＰＮトラン
ジスタ６１３にＮＰＮトランジスタ６１４のｎ倍の電流
が流れる。

【０００９】入力端子６０３の相補的な画像信号がハ
イ、入力端子６０４がロウの場合、プリドライバー６０
５の相補的な出力６４１はハイ、相補的な出力６４２は
ロウとなる。従って、ＮＰＮトランジスタ６０６と抵抗
６０８よりなるエミッタフォロアの出力はハイ、ＮＰＮ
トランジスタ６０７と抵抗６０９よりなるエミッタフォ
ロアの出力はロウとなる。ＮＰＮトランジスタ６１１，
６１２からなるスイッチング回路のうち、ＮＰＮトラン
ジスタ６１１がオンになり、ＮＰＮトランジスタ６１２
がオフになる。ＮＰＮトランジスタ６１３に流れるｎＩ
_０の電流は、ＮＰＮトランジスタ６１１を介して半導体
レーザ６１７に流れ、半導体レーザ６１７はその電流値
に応じた光量で発光する。

【００１０】一方、入力端子６０３の相補的な画像信号
がロウ、入力端子６０４がハイの場合、プリドライバー
６０５の相補的な出力６４１はロウ、相補的な出力６４
２はハイとなる。従って、ＮＰＮトランジスタ６０６と
抵抗６０８よりなるエミッタフォロアの出力はロウ、Ｎ
ＰＮトランジスタ６０７と抵抗６０９よりなるエミッタ
フォロアの出力はハイとなる。ＮＰＮトランジスタ６１
１，６１２からなるスイッチング回路のうち、ＮＰＮト
ランジスタ６１１がオフになり、ＮＰＮトランジスタ６
１２がオンになる。ＮＰＮトランジスタ６１３に流れる
ｎＩ_０の電流は、ＮＰＮトランジスタ６１２を介して抵
抗６１８に流れ、半導体レーザ６１７は消灯する。

【００１１】上述した回路をＬＢＰに使用した場合、発
光したレーザ光は、レンズを介して回転ミラーにより反
射され、感光ドラムの上を走査する。レーザが消灯して
感光ドラム上で光の当たらなかった場所は、帯電せずト
ナーも着かない。光の当たった場所は、帯電してトナー
を吸着する。このトナー像を転写材に定着することによ
って、入力端子１０３，１０４に入力された画像データ
に応じた画像が、転写材の上に形成される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】発光素子の駆動回路
は、小型化、低価格化、高速化のために、一般的に半導
体基板上に集積化される。半導体基板上に集積化された
拡散抵抗の場合、抵抗値は数１０００ｐｐｍ／℃程度の
正の温度特性をもつため、従来の抵抗負荷のエミッタフ
ォロア回路を用いたスイッチング回路で構成される駆動
回路の場合、温度の上昇ともに負荷抵抗値が増大し、エ
ミッタフォロアに流れる電流が減少し、スイッチングス
ピードが減少してしまうという問題があった。

【００１３】また、定電流負荷のエミッタフォロアを用
いたスイッチング回路で構成される駆動回路の場合、電
流自体は変化しなくてもバイポーラトランジスタのｆ_Ｔ
が温度と共に減少する為、スイッチングスピードが減少
してしまうという問題もあった。

【００１４】ＬＢＰに使われる半導体レーザの場合、充
分な光量を得る為には１０ｍＡの電流を流す必要があ
る。駆動回路は、電流のスイッチングを行うとともに、
発光光量すなわち駆動電流を決めるＡＰＣ回路なども内
蔵するため、消費電流は増大しチップ温度は増加する傾
向がある。また、ＬＢＰの筐体の中では、感光ドラムや
他の電気部品のため、駆動回路の周囲温度が上昇する。
さらに、ＬＢＰを高速化、高精度化する為、複数の発光
素子を用いて画像の描画を行うことがなされており、１
つの駆動回路で複数の発光素子を駆動する場合がある。
この場合には、駆動回路の消費電力がチャンネル数の増
加に伴い増大し、駆動回路のチップ温度は従来以上に増
大する傾向にある。従って、ＬＢＰの高速化、高精度化
が進むにつれて駆動回路の高温下でのスイッチングスピ
ードの低下により、高精細、高解像度の印字が困難とな
り、ＬＢＰの性能を制限してしまうという問題もあっ
た。

【００１５】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、第１の目的は、ＬＢＰに使用される半導体レ
ーザなどの発光素子に流れる電流のスイッチングを行う
スイッチング回路を、抵抗負荷のエミッタフォロアの出
力で駆動する発光素子の駆動回路について、温度上昇に
伴うスイッチングスピードの低下を改善し、高速なスイ
ッチングが可能な発光素子の駆動回路を提供することに
ある。

【００１６】第２の目的は、ＬＢＰに使用される半導体
レーザなどの発光素子のスイッチングを行うスイッチン
グ回路を、抵抗負荷のソースフォロアの出力で駆動する
発光素子の駆動回路について、温度上昇に伴うスイッチ
ングスピードの低下を改善し、高速なスイッチングが可
能な発光素子の駆動回路を提供することにある。

【００１７】第３の目的は、ＬＢＰに使用される半導体
レーザなどの発光素子のスイッチングを行うスイッチン
グ回路を、定電流負荷のエミッタフォロアの出力で駆動
する発光素子の駆動回路について、温度上昇に伴うスイ
ッチングスピードの低下を改善し、高速なスイッチング
が可能な発光素子の駆動回路を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、バイポ
ーラトランジスタのエミッタフォロアの出力により、発
光素子に流す電流のスイッチング制御を行う発光素子の
駆動回路において、前記バイポーラトランジスタのエミ
ッタと電源との間に、負の温度特性を有する素子を少な
くとも１つと、負荷抵抗とを直列に接続したことを特徴
とする。

【００１９】この構成によれば、負の温度特性を持つ素
子は、負荷抵抗にかかる電圧を温度の上昇と共に増加さ
せ、抵抗値の上昇に伴うエミッタフォロアに流れる電流
の減少を防ぐので、スイッチングスピードの低下を回避
することができる。

【００２０】請求項２に記載の発明は、ＭＯＳＦＥＴの
ソースフォロアの出力により、発光素子に流す電流のス
イッチング制御を行う発光素子の駆動回路において、前
記ＭＯＳＦＥＴのソースと電源との間に、負の温度特性
を有する素子を少なくとも１つと、負荷抵抗とを直列に
接続したことを特徴とする。

【００２１】この構成によれば、負の温度特性を持つ素
子は、負荷抵抗にかかる電圧を温度の上昇と共に増加さ
せ、抵抗値の上昇に伴うソースフォロアに流れる電流の
減少を防ぐので、スイッチングスピードの低下を回避す
ることができる。

【００２２】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の前記負の温特を有する素子は、接合ダイオー
ドと、ダイオード接続されたトランジスタと、ショット
キーバリアダイオードとのいずれかであることを特徴と
する。

【００２３】請求項４に記載の発明は、定電流回路によ
りエミッタフォロアまたはソースフォロアの出力に定電
流負荷を与え、前記出力により発光素子に流す電流のス
イッチング制御を行う発光素子の駆動回路において、前
記定電流回路の供給する電流は、正の温度特性を有する
ことを特徴とする。

【００２４】この構成によれば、エミッタフォロアまた
はソースフォロアの定電流負荷の電流値を温度の上昇に
伴って増大させることにより、トランジスタのｆ_Ｔの低
下を補ってスイッチングスピードの低下を防ぐことがで
きる。

【００２５】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の第１の実施形態にかかる発光素子の駆動回路を示し
た回路図である。半導体レーザ１１７のカソードには駆
動回路１１９が接続され、半導体レーザ１１７のアノー
ドには電源１０１（高電位側の電源）が接続されてい
る。半導体レーザ１１７を駆動するスイッチング回路１
１０は、ＮＰＮトランジスタ１１１，１１２の差動回路
で構成されている。

【００２６】相補的な画像信号を入力する入力端子１０
３，１０４は、プリドライバー回路１０５に接続され、
プリドライバー回路１０５の相補的な出力１４１，１４
２は、スイッチング回路１１０を駆動するエミッタフォ
ロアの入力となる。スイッチング回路１１０を駆動する
２つのエミッタフォロアは、それぞれＮＰＮトランジス
タ１０６と負荷抵抗１０８と直列にダイオードを接続し
たＮＰＮトランジスタ１２１と、およびＮＰＮトランジ
スタ１０７と負荷抵抗１０９と直列にダイオードを接続
したＮＰＮトランジスタ１２２とにより構成されてい
る。ＮＰＮトランジスタ１０６，１０７のコレクタは、
電源１０１に接続され、ＮＰＮトランジスタ１２１，１
２２のエミッタは、ＧＮＤ（低電位側の電源）１０２に
接続されている。

【００２７】電流源１１６より供給される電流を、スイ
ッチング回路１１０に折り返して供給するカレントミラ
ー回路が、ＮＰＮトランジスタ１１３，１１４，１１５
から構成されている。抵抗１１８は、集積化されない個
別部品からなり、半導体レーザが発光しない場合、駆動
回路１１９内での電力消費を抑える為に、スイッチング
回路１１０の半導体レーザ１１７と反対側の出力と、電
源１０１との間に接続される。

【００２８】本実施形態において、ダイオード接続され
たＮＰＮトランジスタは、負の温度特性を持った素子の
代表である。負の温度特性とは、一定の電流を流した場
合、その両端に現れる電圧が負の温度特性を持つことを
いう。すなわち、温度の上昇とともに両端の電圧が減少
する。半導体基板上のｐｎ接合を用いたダイオードやダ
イオード接続されたトランジスタは、順方向電圧が−１
〜−２ｍＶ／℃の割合で温度上昇とともに変化するた
め、負の温度特性を持った素子である。またショットキ
ーバリアダイオードも負の温特を持つ。

【００２９】電流源１１６から供給される電流をＩ_０と
する。ＮＰＮトランジスタ１１３，１１４で構成される
カレントミラーのミラー比をｎとすると、ＮＰＮトラン
ジスタ１１３にＮＰＮトランジスタ１１４のｎ倍の電流
が流れる。

【００３０】入力端子１０３の相補的な画像信号がハ
イ、入力端子１０４がロウの場合、プリドライバー１０
５の相補的な出力１４１はハイ、相補的な出力１４２は
ロウとなる。従って、ＮＰＮトランジスタ１０６と抵抗
１０８よりなるエミッタフォロアの出力はハイ、ＮＰＮ
トランジスタ１０７と抵抗１０９よりなるエミッタフォ
ロアの出力はロウとなる。ＮＰＮトランジスタ１１１，
１１２からなるスイッチング回路のうち、ＮＰＮトラン
ジスタ１１１がオンになり、ＮＰＮトランジスタ１１２
がオフになる。ＮＰＮトランジスタ１１３に流れるｎＩ
_０の電流は、ＮＰＮトランジスタ１１１を介して半導体
レーザ１１７に流れ、半導体レーザ１１７はその電流値
に応じた光量で発光する。

【００３１】一方、入力端子１０３の相補的な画像信号
がロウ、入力端子１０４がハイの場合、プリドライバー
１０５の相補的な出力１４１はロウ、相補的な出力１４
２はハイとなる。従って、ＮＰＮトランジスタ１０６と
抵抗１０８よりなるエミッタフォロアの出力はロウ、Ｎ
ＰＮトランジスタ１０７と抵抗１０９よりなるエミッタ
フォロアの出力はハイとなる。ＮＰＮトランジスタ１１
１，１１２からなるスイッチング回路のうち、ＮＰＮト
ランジスタ１１１がオフになり、ＮＰＮトランジスタ１
１２がオンになる。ＮＰＮトランジスタ１１３に流れる
ｎＩ_０の電流は、ＮＰＮトランジスタ１１２を介して抵
抗１１８に流れ、半導体レーザ１１７は消灯する。

【００３２】エミッタフォロアを構成するＮＰＮトラン
ジスタ１０６，１０７のエミッタ電位のハイレベルをＶ
ｈ，ロウレベルをＶｌとする。負荷抵抗１０８，１０９
の値をともにＲ０とする。図６に示した従来例では、ハ
イレベルを出力するエミッタフォロアの負荷抵抗には、
Ｖｈ／Ｒ０電流が流れる。負荷抵抗を拡散抵抗で構成す
ると、１０００〜２０００ｐｐｍ／℃の温度特性を持っ
ている為、温度が上昇するとエミッタフォロアの負荷に
流れる電流Ｖｈ／Ｒ０は減少する。一例として負荷抵抗
が２０００ｐｐｍ／℃の場合５０℃の温度上昇で電流は
１０％減少する。従って、エミッタフォロアを構成する
ＮＰＮトランジスタ６０６，６０７に流れる電流は減少
し、ｆ_Ｔが低下して立ち上がり速度が低下する。さら
に、スイッチング回路を放電する際の電流が減少するた
めに立ち下がり速度も低下する。

【００３３】一方、本実施形態においては、ダイオード
接続したＮＰＮトランジスタ１２１，１２２を負荷抵抗
１０８，１０９と直列に接続している。ダイオード接続
したＮＰＮトランジスタ１２１，１２２の順方向電圧は
温度の上昇とともに減少するため、負荷抵抗の両端にか
かる電圧は増大し抵抗値の増加を補償して、電流の低下
を抑制するように作用する。

【００３４】具体的には、ダイオード接続したＮＰＮト
ランジスタ１２１，１２２の順方向電圧Ｖｆを０．７Ｖ
（基準温度において）、温度係数を−２ｍＶ／℃、スイ
ッチング回路を構成するＮＰＮトランジスタ１１１，１
１２及び電流源として動作するＮＰＮトランジスタ１１
３を飽和させないような電圧Ｖｈを２．４Ｖとすると、
基準電圧において、エミッタフォロアに流れる電流は
（Ｖｈ−Ｖｆ）／Ｒ０＝１．７Ｖ／Ｒ０となる。５０℃
温度が上昇した場合、抵抗値は前述の様に１０％増加す
るが、Ｖｆが０．１Ｖ減少するために、（Ｖｈ−Ｖｆ）
＝１．８Ｖ／１．１Ｒ０〜１．６４Ｖ／Ｒ０となり、電
流値の減少は約３．５％である。温度が上昇しても、上
述した従来例ほどには、エミッタフォロアを流れる電流
は減少しないので、スイッチング回路の駆動速度を低下
させることが少なく、高温になっても半導体レーザの高
速なスイッチングが可能となる。

【００３５】なお、発光素子として半導体レーザの例を
示したが、半導体レーザに限らず、電流をスイッチング
回路でオン，オフする事によって発光を制御する発光素
子であれば同様の効果が得られる。また、ＮＰＮトラン
ジスタのエミッタフォロアでスイッチング回路を駆動す
る場合を示したが、ＰＮＰトランジスタを用いたエミッ
タフォロアに関しても同様の効果があることは言うまで
もない。

【００３６】本実施形態では、１つの発光素子を駆動す
る駆動回路に付いて例示したが、スイッチング回路を複
数チャンネル分備えた複数の発光素子の駆動回路につい
ては、消費電流が１チャンネルの場合より大きく駆動回
路の温度上昇が大きくなることから、より大きな効果が
得られる。また、負の温度特性を持つ素子の数は、１つ
に限らず必要に応じて複数であっもよいし、直列であれ
ばその順番を問わないことは言うまでもない。

【００３７】図２は、本発明にかかる第１の実施形態の
発光素子の駆動回路において複数の負の温度特性を持つ
素子を使用した一例を示した回路図である。エミッタフ
ォロアの負荷抵抗１０８，１０９と、直列に２つのショ
ットキーバリアダイオード１３１，１３２と１３３，１
３４とを接続した。ショットキーバリアダイオードが１
個の場合と比較して、温度上昇に伴って負荷抵抗にかか
る電圧増加量が増大するため、高温においてエミッタフ
ォロアに流れる電流の低下をより抑えることができる。

【００３８】図３は、本発明にかかる第１の実施形態の
発光素子の駆動回路において単相の画像信号で発光素子
のスイッチングを行う一例を示した回路図である。上述
した実施形態では、相補的な画像信号に基づいて発光素
子のスイッチングを行う例を示した。図３に示した実施
形態では、スイッチング回路１１０の一方の入力を固定
電位としておき、他方の電位を単相の画像信号に基づい
て変化させ、スイッチング行う。この場合にも上述した
実施形態と同様の効果が得られる。

【００３９】入力端子１２３から入力された単相の画像
信号が、プリドライバー１２４に入力され、プリドライ
バー１２４の出力１２５が、エミッタフォロアを構成す
るＮＰＮトランジスタ１２６のベースに接続されてい
る。ＮＰＮトランジスタ１２６のコレクタは、電源１０
１（高電位側の電源）に、エミッタは負荷抵抗１２７と
スイッチング回路１１０の一方の入力に接続されてい
る。負荷抵抗１２７のもう一端は、ダイオード接続され
たＮＰＮトランジスタ１２８のアノード側に接続され、
カソードは、ＧＮＤ（低電位側の電源）に接続されてい
る。スイッチング回路１１０のもう一方の入力は、抵抗
１２９，１３０で与えられる固定電圧が入力されてい
る。

【００４０】半導体レーザ１１７のスイッチングは、Ｎ
ＰＮトランジスタ１１１のオン，オフ、すなわちエミッ
タフォロアの出力スイッチングスピードで決まる。上述
したように、負荷抵抗に直列の負の温度特性を持つ素子
を接続することによって、温度の上昇によるスイッチン
グ速度の低下を改善することができる。

【００４１】（第２の実施形態）図４は、本発明にかか
る第２の実施形態の発光素子の駆動回路を示した回路図
である。図１に示した第１の実施形態と同一の部分は、
同じ番号を付ける。第１の実施形態との差異は、半導体
レーザの駆動回路をＭＯＳＦＥＴで構成し、スイッチン
グ回路の駆動をソースフォロアで行っている点である。
ＢｉＣＭＯＳのデバイスを用いれば、バイポーラ・トラ
ンジスタとＭＯＳＦＥＴとの混在であってもよい。

【００４２】半導体レーザ１１７のカソードには駆動回
路１１９が接続され、半導体レーザ１１７のアノードに
は電源１０１（高電位側の電源）が接続されている。半
導体レーザ１１７を駆動するスイッチング回路２１０
は、ＮＭＯＳＦＥＴ２１１，２１２の差動回路で構成し
ている。

【００４３】相補的な画像信号を入力する入力端子１０
３，１０４は、プリドライバー回路２０５に接続され、
プリドライバー回路２０５の相補的な出力２４１，２４
２は、スイッチング回路２１０を駆動するソースフォロ
アの入力となる。スイッチング回路２１０を駆動する２
つのソースフォロアは、それぞれＮＭＯＳＦＥＴ２０６
と負荷抵抗２０８と接合ダイオード２２１と、およびＮ
ＭＯＳＦＥＴ２０７と負荷抵抗２０９と接合ダイオード
２２２とにより構成されている。ＮＭＯＳＦＥＴ２０
６，２０７のドレインは、電源１０１に接続されてい
る。負荷抵抗２０８，２０９の他端は、負の温度特性を
持つ接合ダイオード２２１，２２２のアノードに接続さ
れ、接合ダイオード２２１，２２２のカソードは、ＧＮ
Ｄ（低電位側の電源）１０２に接続されている。

【００４４】電流源２１６より供給される電流を、スイ
ッチング回路２１０に折り返して供給するカレントミラ
ー回路が、ＮＭＯＳＦＥＴ２１４，２１５から構成され
ている。

【００４５】本実施形態においても、上述した第１の実
施形態と同様の効果が得られる。スイッチング回路を駆
動するソースフォロアを構成するＮＭＯＳＦＥＴ２０
６，２０７のハイレベルをＶｈ２、ロウレベルをＶｌ２
とする。負荷抵抗２０８，２０９の抵抗値をともにＲ１
とする。接合ダイオードの順方向電流をＶｆ２として、
ハイレベルを出力しているソースフォロアについてみる
と、ソースフォロアに流れる電流Ｉｓは、Ｉｓ＝（Ｖｈ２−Ｖｆ２）／Ｒ１となる。半導体基板上の拡散層やポリシリコンで作られ
る負荷抵抗２０８，２０９の抵抗値、すなわち上式の分
母は温度の上昇に伴って増加するが、接合ダイオード２
２１，２２２の順方向電圧が温度上昇に伴って減少する
ため、上式の分子も増加し電流の減少を改善するよう動
作する。従って、温度が上昇してもソースフォロアに流
れる電流の減少は抑制され、高温になっても半導体レー
ザの高速なスイッチングが可能となる。

【００４６】なお、ここではＮＭＯＳＦＥＴのソースフ
ォロアの例を示したが、ＰＭＯＳＦＥＴのソースフォロ
アについても同様の効果があることは言うまでもない。

【００４７】（第３の実施例）図５は、本発明にかかる
第３の実施形態の発光素子の駆動回路を示した回路図で
ある。本実施形態においては、半導体レーザに電流を供
給するスイッチング回路の駆動を、低電流負荷のエミッ
タフォロアで行う場合の一例を示す。ここで、定電流負
荷とは、抵抗負荷のようにエミッタフォロアの出力電圧
によって電流が変る上述した例に比較して、出力電圧に
依らずほぼ一定の電流を負荷として流すことを意味し、
温度に対して一定という意味ではない。エミッタフォロ
アの負荷を定電流とする場合、温度依存性が小さくなる
ような電流源をもとに、エミッタフォロアの負荷の電流
を供給すれば、抵抗負荷の時のような温度上昇に伴う電
流の減少は防ぐことができる。しかし、バイポーラトラ
ンジスタのｆ_Ｔが温度の上昇とともに低下するため、エ
ミッタフォロアに流れる電流が温度変化しない場合でも
スイッチング回路の駆動が遅くなるという問題が残る。

【００４８】本実施形態においては、半導体レーザの駆
動電流をスイッチングするスイッチング回路の駆動を、
定電流負荷のエミッタフォロアまたはソースフォロアで
行う発光素子の駆動回路について、正の温度特性を持っ
た電流源を用いることにより、高温時にスイッチング速
度の低下を防ぐ発光素子の駆動回路を示す。

【００４９】図５において、図１に示した第１の実施形
態と同一の部分は、同じ番号を付け説明を省略する。第
１の実施形態との相違は、エミッタフォロアの定電流負
荷を構成する電流源回路３１１である。

【００５０】電流源回路３１１は、ベースが共通接続さ
れたＮＰＮトランジスタ３０１，３０２と、ＮＰＮトラ
ンジスタ３０１のエミッタに接続された抵抗３０３と、
ベースが共通接続されたＰＮＰトランジスタ３０４，３
０５とから構成されている。ＮＰＮトランジスタ３０１
のコレクタは、ＰＮＰトランジスタ３０４のコレクタ・
ベース・ショートに接続カレントミラーを構成する。Ｐ
ＮＰトランジスタ３０４，３０５のエミッタは、電源１
０１（高電位側の電源）に接続され、ＰＮＰトランジス
タ３０５のコレクタとエミッタには、スタートアップ用
抵抗３０６が接続されている。

【００５１】抵抗３０３の他端とＮＰＮトランジスタ３
０２のエミッタは共通接続され、ＮＰＮトランジスタ３
０７のコレクタとベース電流補償用のＮＰＮトランジス
タ３１０のベースに接続されている。ＮＰＮトランジス
タ３１０のコレクタは、電源１０１に接続され、エミッ
タは、ＮＰＮトランジスタ３０７，３０８，３０９の共
通ベースに接続されている。ＮＰＮトランジスタ３０
７，３０８，３０９のエミッタは、ＧＮＤ（低電位側の
電源）１０２に接続されカレントミラーを構成してい
る。ＮＰＮトランジスタ３０８のコレクタは、ＮＰＮト
ランジスタ１０６のエミッタに接続され、３０９のコレ
クタはＮＰＮトランジスタ１０７のエミッタに接続さ
れ、それぞれ定電流負荷のエミッタフォロアを構成す
る。

【００５２】電流源回路３１１は、ベースが共通接続さ
れたＮＰＮトランジスタ３０１，３０２と抵抗３０３で
電流を決定する。ＮＰＮトランジスタ３０１，３０２の
サイズ比をｍとする。簡単のために、ベース電流とスタ
ートアップ用の抵抗３０６に流れる電流を無視すると、
この電流源の電流は、下記のように表される。ＰＮＰト
ランジスタ３０４，３０５からなるカレントミラーに流
れる電流は等しいので、これをＩ１とし、抵抗３０３の
抵抗値をＲ３０３すると、Ｖ_ＢＥ３０１＋Ｉ１＊Ｒ３０３＝Ｖ_ＢＥ３０２となって、ＮＰＮトランジスタ３０１，３０２のサイズ
比がｍであるから、Ｉ１＝（Ｖ_Ｔ／Ｒ３０３）＊ｌｎ（ｍ）と変形できる。ここでＶ_Ｔは、全体温度をＴ、ボルツマ
ン定数をｋ，素電荷をｑとして、Ｖ_Ｔ＝ｋＴ／ｑと表される。

【００５３】ｌｎ（ｍ）は定数なので、Ｉ１の温度依存
性は、Ｖ_ＴとＲ３０３の温度依存性にかかっている。い
ずれも温度の上昇に伴い増加するが、Ｖ_Ｔは、室温の３
００Ｋ付近で約２６ｍＶであり、単位温度あたりの変化
率は約３３００ｐｐｍ／℃となる。一方、半導体基板上
に形成し拡散層を用いた抵抗の場合、通常その温度依存
性は１０００〜２０００ｐｐｍ／℃であるので、Ｖ_Ｔ／
Ｒ３０３は、温度上昇に伴って増加する。従って、この
電流源に流れる電流は温度に対して正の係数を持つ。

【００５４】電流源回路３１１で決まった電流の２倍
（ＮＰＮトランジスタ３０１，３０２に流れる電流の合
計）の値が、ＮＰＮトランジスタ３０７のコレクタ電流
となり、カレントミラーを形成するＮＰＮトランジスタ
３０８，３０９にも同様に正の温度依存性を持った電流
が流れることとなる。ＮＰＮトランジスタ３０３、３０
９は、ＮＰＮトランジスタ１０６，１０７とそれぞれ定
電流負荷のエミッタフォロアを構成し、発光素子のスイ
ッチング回路１１０を駆動する。

【００５５】従って、温度が上昇した場合、ＮＰＮトラ
ンジスタ１０６，１０７のｆ_Ｔは低下しようとするが、
定電流源の電流が増加し、ｆ_Ｔを増加させるように作用
するため、高温になってもスイッチング速度の低下が避
けられ発光素子の高速なスイッチングが可能となる。

【００５６】なお、電流源回路３１１は、図５に示した
回路に限定されず、温度に対して正の依存性を持った電
流源であれば、よいことは言うまでもない。また、エミ
ッタフォロアの場合について説明したが、ソースフォロ
アについても同様に、温度上昇とともに電流値が増加す
るような電流源回路を用いてソースフォロア回路を構成
しても同様の効果が得られる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像信号に応じて変化するエミッタフォロアの出力で発
光素子に流す電流をスイッチングして駆動を行う場合
に、バイポーラトランジスタのエミッタと電源との間
に、負の温度特性を有する素子を少なくとも１つと、負
荷抵抗とを直列に接続したので、温度の上昇とともに負
荷抵抗の両端にかかる電圧は増大し、抵抗値の上昇を補
償することにより、負荷抵抗のみの場合と比較して、高
温時にエミッタフォロアに流れる電流の低下が改善さ
れ、スイッチングスピードの低下を防ぐことが可能とな
る。これをＬＢＰなどのプリンタに応用すれば、高精
細、高解像度の画像を得ることが可能となる。

【００５８】また、本発明によれば、画像信号に応じて
変化するエミッタフォロア、またはソースフォロアの出
力で発光素子に流す電流をスイッチングして駆動を行う
場合に、定電流回路の供給する電流は、正の温度特性を
有するので、温度上昇に伴うバイポーラトランジスタや
ＭＯＳＦＥＴのｆ_Ｔの低下を補って、高温時のスイッチ
ングスピードの低下を防ぐことが可能となる。これをＬ
ＢＰなどのプリンタに応用すれば、高精細、高解像度の
画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる第１の実施形態の発光素子の駆
動回路を示した回路図である。

【図２】本発明にかかる第１の実施形態の発光素子の駆
動回路において複数の負の温度特性を持つ素子を使用し
た一例を示した回路図である。

【図３】本発明にかかる第１の実施形態の発光素子の駆
動回路において単相の画像信号で発光素子のスイッチン
グを行う一例を示した回路図である。

【図４】本発明にかかる第２の実施形態の発光素子の駆
動回路を示した回路図である。

【図５】本発明にかかる第３の実施形態の発光素子の駆
動回路を示した回路図である。

【図６】従来の半導体レーザの駆動回路を示す回路図で
ある。

【符号の説明】

１０１，６０１電源（高電位側の電源）１０２，６０２ＧＮＤ（低電位側の電源）１０３，１０４，１２３，６０３，６０４入力端子１０５，１２４，２０５，６０５プリドライバー回
路１０６，１０７，１１１〜１１５，１２１，１２２，１
２６，１２８，３０１，３０２，３０７〜３１０，６０
６，６０７，６１１〜６１５ＮＰＮトランジスタ１１８，１２９，１３０，３０３，６１８抵抗１０８，１０９，１２７，２０８，２０９，６０８，６
０９負荷抵抗１１０，２１０，６１０スイッチング回路１１６，２１６，６１６電流源１１７，６１７半導体レーザ１１９，６１９駆動回路１２５，２４１，２４２，１４１，１４２，６４１，６
４２相補的な出力１３１〜１３４ショットキーバリアダイオード２０６，２０７，２１１，２１４ＮＭＯＳＦＥＴ２２１，２２２接合ダイオード３０４，３０５ＰＮＰトランジスタ３０６スタートアップ用抵抗３１１電流源回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バイポーラトランジスタのエミッタフォ
ロアの出力により、発光素子に流す電流のスイッチング
制御を行う発光素子の駆動回路において、前記バイポーラトランジスタのエミッタと電源との間
に、負の温度特性を有する素子を少なくとも１つと、負
荷抵抗とを直列に接続したことを特徴とする発光素子の
駆動回路。
【請求項２】ＭＯＳＦＥＴのソースフォロアの出力に
より、発光素子に流す電流のスイッチング制御を行う発
光素子の駆動回路において、前記ＭＯＳＦＥＴのソースと電源との間に、負の温度特
性を有する素子を少なくとも１つと、負荷抵抗とを直列
に接続したことを特徴とする発光素子の駆動回路。
【請求項３】前記負の温特を有する素子は、接合ダイ
オードと、ダイオード接続されたトランジスタと、ショ
ットキーバリアダイオードとのいずれかであることを特
徴とする請求項１または２に記載の発光素子の駆動回
路。
【請求項４】定電流回路によりエミッタフォロアまた
はソースフォロアの出力に定電流負荷を与え、前記出力
により発光素子に流す電流のスイッチング制御を行う発
光素子の駆動回路において、前記定電流回路の供給する電流は、正の温度特性を有す
ることを特徴とする発光素子の駆動回路。