JP2948448B2 - 素子駆動用の集積回路装置及び発光装置 - Google Patents

素子駆動用の集積回路装置及び発光装置

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JP2948448B2
JP2948448B2 JP22035193A JP22035193A JP2948448B2 JP 2948448 B2 JP2948448 B2 JP 2948448B2 JP 22035193 A JP22035193 A JP 22035193A JP 22035193 A JP22035193 A JP 22035193A JP 2948448 B2 JP2948448 B2 JP 2948448B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、光プリンタ、イメー
ジセンサ等に使用される発光素子やサーマルヘッドの発
熱素子の駆動用に使用される集積回路装置、特に被駆動
素子の駆動電流を調整する際に有効な集積回路装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】例えば、光プリンタのヘッドは、基板上
に、多数個のLED(発光素子)が直線上に配列されて
おり、いくつかの駆動用IC(駆動用集積回路)によっ
て駆動される。この駆動用ICは、1個で例えば64個
のLEDを駆動し、従って、この64個に対応するビッ
トセルを持つ、シフトレジスタ、ラッチ回路、同数の論
理ゲート及び駆動用のMOSFET(MOS電界効果ト
ランジスタ)を内蔵している。この種のLED駆動用I
Cにおいては、供給するゲート電位、ICの特性のバラ
ツキ等によって、駆動用のMOSFETの駆動電流、つ
まり、LEDを流れる電流にバラツキが生じ、各LED
の発光量が相違し、印字品質を下げていた。そこで、こ
の不具合を避けるために、各IC毎に、駆動用のMOS
FETのゲートへの供給電位を調整している。従来、こ
のゲート電位を調整する方法の一つとして、DA変換器
を用いるものがある。図6に、その具体回路を示してい
る。図6において、nビットのDA変換器51の出力
は、論理ゲート回路52を介して、LED53を駆動す
るMOSFET54のゲートに加えられるようになって
いる。DA変換器51は、0vから電源電圧VDDの範囲
で、デジタル設定に応じたアナログ電圧V0 を出力す
る。この出力電圧V0 は、論理ゲート回路52が開いて
いると、MOSFET54のゲートに加えられ、その電
圧V0 に応じた駆動電流Ib を流す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の回路装
置では、駆動用のMOSFETのゲートへ供給する電位
を調整するのに、DA変換器を用いているが、このDA
変換器に供給される電源電圧も、当然VDDである。とこ
ろで、電源電圧VDDは、多くの被駆動素子が一度に駆動
されると大きな駆動電流が流れるので、しばしば変動す
る。電源電圧VDDが変動すると、それに応じて駆動用の
MOSFETのソース・ドレイン間電圧V GSも変動す
る。そのため、被駆動素子の駆動電流も安定せず、電源
電圧の変動に応じて変動するという問題があった。
【0004】この発明は、上記問題点に着目してなされ
たものであって、電源電圧の変動に対しても、安定した
駆動電流を流し得る集積回路装置を提供することを目的
としている。また、安定した駆動電流を流すためには、
電源電圧とは別に、安定化された外部基準電圧を使用す
るとよいが、GNDレベルに対して負の外部基準電圧の
ものを得るよりも、正の電位のものの方が得やすいとこ
ろから、この発明では、外部基準電圧として、GNDレ
ベルに対して正の電位の電圧を使用し得る集積回路装置
を提供することを他の目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】この発明の素子
駆動用の集積回路装置は、複数個並設される被駆動素子
を、個別に駆動するための入力データを記憶するシフト
レジスタと、このシフトレジスタの出力データをラッチ
するラッチ回路と、前記被駆動素子を個別に駆動するた
め、前記被駆動素子に対応して複数個設けられ、少なく
とも1個の駆動用電界効果トランジスタを含み、この駆
動用電界効果トランジスタのゲートに前記ラッチ回路か
らの信号を受ける駆動回路と、前記駆動用電界効果トラ
ンジスタのゲートに設定電圧を供給するDA変換器と
前記駆動回路とDA変換器との間に設けられたオペアン
プとを備えるものにおいて、第1の外部基準電圧端子
と、第2の外部基準電圧端子とを備え、この第1と第2
の外部基準電圧端子の電圧を前記DA変換器の電源電圧
として供給するようにし、このDA変換器の出力電圧に
相当する電圧を素子駆動電流を安定化するための電圧と
して、前記駆動用電界効果トランジスタのゲートに加え
るようにし、前記第1及び第2の外部基準電圧端子に印
加される基準電圧は、当該装置の電源電圧の変動と無関
係な別電源から供給され、前記基準電圧と当該装置の電
源電圧と同じ変動をする電圧とがオペアンプの入力端子
に入力され、前記駆動用電界効果トランジスタが当該装
置の電源電圧とオペアンプの出力電圧とにより定まる出
力電流を被駆動素子に印加するようにしたことを特徴と
している。
【0006】この素子駆動用の集積回路装置では、第1
の外部基準電圧端子と第2の外部基準端子に、負から正
の範囲の安定化された電圧を供給することにより、電源
電圧VDDと別系統の電圧で、DA変換器の出力に相当す
る電圧を駆動用電界効果トランジスタのゲートに供給で
き、電源電圧VDDが変動することがあっても、駆動用電
界効果トランジスタのソース・ゲート間電圧VGSを一定
に保つことができる。したがって、駆動電流も定安定と
なる。また、請求項2記載の素子駆動用の集積回路装置
は、請求項1記載の装置において、DA変換器の出力端
と前記駆動用電界効果トランジスタのゲート電位供給回
路間に反転回路を備えているので、外部基準電圧とし
て、正の電位のものを使用することができる。
【0007】
【実施例】以下、実施例により、この発明をさらに詳細
に説明する。図2は、この発明が実施されるLED駆動
用の集積回路10の回路構成を示すブロック図である。
この集積回路10は、64個のビット記憶セルからな
り、I/O1端子から入力されるデータを記憶するシフ
トレジスタ11と、同じく64ビットのラッチセルから
なり、シフトレジスタ11の各ビット記憶セル出力をラ
ッチするラッチ回路12と、64個の各LEDに、どの
程度の電流を流すかを、各LEDに対応して記憶する4
×64ビットのラッチ回路13と、各LEDに対応して
ラッチ回路13から、それぞれ4ビットのデータ値に対
応した駆動電流をLEDL1 、L2 、…、L64に流す電
圧/電流変換回路(駆動回路)14(14 -1、14-2
…、14-64 )と、予め設定する電圧を電圧/電流変換
回路14の駆動用の各MOSFETのゲートに与えるV
G セレクト回路15と、VG セレクト回路15にデジタ
ルの設定値を入力する7ビットのラッチ回路16と、ラ
ッチ回路15及びラッチ回路16へのラッチタイミング
を規定するための5ビットのデコーダ17とを備えてい
る。
【0008】電圧/電流変換回路14-1の具体回路を図
3に示している。この電圧/電流変換回路14-1では、
5個のMOSFET18a、…、18eを使用して1個
のLEDを駆動するようにしている。各MOSFET1
8a、…、18eのソースは電源電圧VDDに接続される
とともに、ドレインが、LEDに接続される出力端子D
01に共通的に接続されている。また、VG セレクト回路
15からの電圧VG は、それぞれゲート回路19a、
…、19eを介して、各MOSFET18a、…、18
eのゲートに加えられる。ゲート回路19a、…、19
eの開閉は、アンドゲート20a、…、20eからの論
理信号によって決まる。このうち、アンドゲート回路2
0eは、シフトレジスタ11の第1ビット目出力と、ス
トローブ信号STRの論理積を、またアンドゲート回路
20a、…、20dは、アンドゲート20eの出力と、
ラッチ回路13にラッチされる最初の4ビットの各ビッ
トの論理積が取られる。出力端子D01に最も多くの電流
を流す場合には、ゲート回路19a、…、19eが全て
開かれるし、最も電流が少ない場合は、ゲート回路19
eのみが開かれる。その他は、ゲート19a、…、19
dの開かれるゲートを選択することにより、適宜の電流
を流すことができる。もちろん信号電圧VG の大きさに
よって、全体電流を調整できる。他の電圧/電流変換回
路14-2、…14- 64も14-1の回路と全く同様の構成
で、同様の動作を行う。
【0009】この実施例集積回路10の最も特徴とする
ところは、VG セレクト(チップ補正)回路15であ
る。次に、このVG セレクト回路15の具体回路を説明
する。このVG セレクト回路15は、図1に示すよう
に、外部基準電圧VREF (+)を印加するための端子V
REF 1 と、外部基準電圧VREF (−)を印加するため
の端子VREF 2 と、DA変換器1と、反転回路2とか
ら構成されている。DA変換器1自体は、すでによく知
られたR−2Rラダー型のものが使用され、電源電圧と
して、外部基準電圧端子VREF 1 、VREF 2 間の電
圧が使用される。反転回路2は、OPアンプ3と、DA
変換器1の出力とOPアンプ3の反転入力端子(−)間
に接続される抵抗R1 と、OPアンプ3の反転入力端子
(−)と出力端子間に接続される抵抗R2 と、電源電圧
DDとGND間に接続され、両者の接続点が、OPアン
プ3の非反転入力端子(+)に接続される抵抗R3 、R
4 とから構成されている。ただし、ここではR1 =R2
=R3 =R4 =Rとしている。
【0010】続いて、このVG セレクト回路15の動作
を図4を参照して説明する。今、第1の外部基準電圧端
子VREF 1 に加える基準電圧をVREF (+)とし、第
2の外部基準端子VREF 2 に加える基準電圧をVREF
(−)とする。外部基準電圧VREF (+)、V
REF (−)〔=GND〕が印加されると、そのDA変換
器1よりVDAの電圧が発生する。そして、このVDAが抵
抗R1 を介してオペアンプ3の反転入力端(−)に印加
される。この時、オペアンプ3の非反転入力端子(+)
には、回路電源電圧VDDに対して分圧された電圧(R3
=R4 なので、1/2VDD)が印加されている。このレ
ベル関係を図4に示している。V DA−VDD/2の電圧を
Vg’とすると、オペアンプ3の出力端子には、非反転
入力端子(+)に対してVg’だけ低い、電位の電圧V
gが発生する。これらを関係式に示すと、 Vg=VDD/2−Vg’=VDD/2−(VDA−VDD
2) また、駆動用MOSトランジスタ15aのゲート・ソー
ス間電圧VGSは、 VGS=VDD−Vg=VDD−(VDD−VDA)=VDA となり、外部基準電圧VREF (+)、VREF (−)が印
加され、DA変換器1より出力された電圧VDAによって
GSが決定されることになる。したがって、電圧VDA
安定化されたものさえ使用すれば、たとえ電源電圧VDD
が変動しても、ゲート・ソース間電圧VGSが変化するこ
とはなく、駆動電流も変動することはない。
【0011】また、図5に示すように、従来のDA変換
器の出力を、ゲート電位に加えていたのではVTHの無効
調整範囲が存在するが、図5において、原点がVDD(V
aS=0v)であり、VGS=0〜VGS=VTHまでの間は出
力電流I0 が流れないので、VREF (−)により、この
部分の電位が選択されないようにカットする。V
REF(+)により調整したい出力電流の上限を決めてや
れば、VGSがVREF (+)〜VREF (−)の範囲で調整
が可能となる。
【0012】次に、上記実施例集積回路の全体動作を説
明する。先ず、最初に各LEDL1、L2 、…、L64
対して、電圧/電流変換回路14-1、…、14-64 の、
各MOSFET18a、…、18dのいずれに電流を流
すかを示す4×64ビットのデータを64ビットずつ、
シフトレジスタ11にストアして、デコーダ17の指定
ビットにより、ラッチ回路13にラッチする。同様にし
て、他の3ビット分も、64ビットずつシフトレジスタ
11に順次ストアし、デコーダ17のビット出力のシフ
トにより、ラッチ回路13に1ビットずらせて、ラッチ
する。4×64ビット分のビット補正データがラッチ回
路13にラッチされると、デコーダ17は、5ビット目
の出力でラッチ回路16を付勢する。この時シフトレジ
スタ11には7ビット分のVG セレクトデータがストア
され、上記デコーダ18の5ビット目の出力で、ラッチ
回路16にラッチされる。このようにして、初期時のビ
ット補正データが、ラッチ回路13に、チップ補正デー
タがラッチ回路16に、設定記憶される。
【0013】次に、通常の印字動作は、集積回路10に
おいて64ビット分の印字データがシフトレジスタ11
にストアされ、さらにラッチ信号LA1 バーで、その6
4ビット分のデータがラッチ回路12にラッチされる。
これらラッチ回路12の各ビット出力は、それぞれ電圧
/電流変換回路14-1、…、14-64 に与えられるの
で、ストローブ信号STRが入力されたとき通電を示す
ビットのみ、そのビットのアンドゲート20eが“ハ
イ”となり、対応するゲート19eが開く。またラッチ
回路13で記憶されている“ハイ”のビットのみ、アン
ドゲート20a、…、20dの出力も“ハイ”となり、
それぞれ対応するゲート19a、…、19dが開く。例
えば、最左端のLED出力D01に対応するビット補正デ
ータが“1001”であったとすると、ゲート19e
と、ゲート19a、19dが開くことになる。開かれた
ゲートを介して、セレクト電圧VG が、例えば上記例の
場合に、MOSFET18a、18d、18eのゲート
に加えられ、セレクト電圧VG に応じた電流が、電源電
圧VDD、MOSFET18a、18b、18d、出力端
01、LEDL1 の順で流れることになる。
【0014】なお、上記実施例はLED駆動を例に上げ
たが、この発明はサーマルヘッドの発熱素子を駆動する
場合等にも適用できる。
【0015】
【発明の効果】この発明によれば、第1の外部基準電圧
端子と、第2の外部基準電圧端子とを備え、この第1と
第2の外部基準電圧端子の電圧を前記DA変換器の電源
電圧として供給するようにし、このDA変換器の出力電
圧に相当する電圧を素子駆動電流を安定化するための電
圧として、前記駆動用電界効果トランジスタのゲートに
加えるようにし、前記第1及び第2の外部基準電圧端子
に印加される基準電圧は、当該装置の電源電圧の変動と
無関係な別電源から供給され、前記基準電圧と当該装置
の電源電圧と同じ変動をする電圧とがオペアンプの入力
端子に入力され、前記駆動用電界効果トランジスタが当
該装置の電源電圧とオペアンプの出力電圧とにより定ま
る出力電流を被駆動素子に印加するようにしているの
、回路電源電圧VDDが変動しても、ゲート・ソース間
電圧は変動することがなく、安定した駆動電流を流すこ
とができる。また、外部基準電圧により、出力電流の調
整範囲ときざみが可変にでき、外部基準電圧値を変更す
ることにより、駆動電流の微細な合わせ込みが可能とな
る。
【0016】また、さらにDA変換器の出力とゲート電
位供給回路間に、反転回路を設けることにより、外部基
準電圧を、GNDに対して正の電位のものを使用するこ
とができ、基準電圧を作り易い、という利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が実施されるLED駆動用の集積回路
を構成するGS セレクト回路の回路接続図である。
【図2】この発明が実施されるLED駆動用の集積回路
の構成を示すブロック図である。
【図3】同実施例集積回路の電圧/電流変換回路の具体
例を示す回路図である。
【図4】上記GS セレクト回路の動作を説明するための
特性図である。
【図5】同実施例集積回路の駆動用電界効果トランジス
タのソース・ゲート間電圧と出力電流の関係を示す特性
図である。
【図6】従来のGS セレクト回路を示す回路図である。
【符号の説明】
1 DA変換器 2 反転回路 18e 駆動用MOSFET 19e 論理ゲート VREF 1 第1の外部基準電圧端子 VREF 2 第2の外部基準電圧端子
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H03K 17/687 H03M 1/80 (56)参考文献 特開 昭53−106558(JP,A) 特開 昭55−150618(JP,A) 特開 昭48−18015(JP,A) 特開 平5−344293(JP,A) 特開 昭56−104534(JP,A) 特開 昭60−198872(JP,A) 特開 平3−54614(JP,A) 特開 平4−317217(JP,A) 特開 平5−252020(JP,A) 実開 平4−54857(JP,U) 実開 昭58−132435(JP,U) 実開 平5−55627(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/44 B41J 2/45 B41J 2/455 G05F 1/10 H01L 33/00 H03K 17/687 H03M 1/80

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数個並設される被駆動素子を、個別に駆
    動するための入力データを記憶するシフトレジスタと、
    このシフトレジスタの出力データをラッチするラッチ回
    路と、前記被駆動素子を個別に駆動するため、前記被駆
    動素子に対応して複数個設けられ、少なくとも1個の駆
    動用電界効果トランジスタを含み、この駆動用電界効果
    トランジスタのゲートに前記ラッチ回路からの信号を受
    ける駆動回路と、前記駆動用電界効果トランジスタのゲ
    ートに設定電圧を供給するDA変換器と、前記駆動回路
    とDA変換器との間に設けられたオペアンプとを備える
    素子駆動用の集積回路装置において、 第1の外部基準電圧端子と、第2の外部基準電圧端子と
    を備え、この第1と第2の外部基準電圧端子の電圧を前
    記DA変換器の電源電圧として供給するようにし、この
    DA変換器の出力電圧に相当する電圧を素子駆動電流を
    安定化するための電圧として、前記駆動用電界効果トラ
    ンジスタのゲートに加えるようにし、前記第1及び第2
    の外部基準電圧端子に印加される基準電圧は、当該装置
    の電源電圧の変動と無関係な別電源から供給され、前記
    基準電圧と当該装置の電源電圧と同じ変動をする電圧と
    がオペアンプの入力端子に入力され、前記駆動用電界効
    果トランジスタが当該装置の電源電圧とオペアンプの出
    力電圧とにより定まる出力電流を被駆動素子に印加する
    ようにしたことを特徴とする素子駆動用の集積回路装
    置。
  2. 【請求項2】前記DA変換器の出力端と前記駆動用電界
    効果トランジスタのゲート電位供給回路間に反転回路を
    備えたことを特徴とする請求項1記載の素子駆動用の集
    積回路装置。
  3. 【請求項3】複数個の発光素子が並設され、これらの発
    光素子を請求項1記載の素子駆動用の集積回路装置で駆
    動するようにしたことを特徴とする発光装置。
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