基準電圧回路、駆動回路、プリントヘッドおよび画像形成装置
【課題】ＬＥＤ発光パワーのマイナスの温度依存性とドライバＩＣ内の基準抵抗の温度依存性を補償するもので、 所望の温度係数や出力電圧値を任意に設定可能な基準電圧発生回路、駆動回路、プリンタ及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明の基準電圧発生回路３８は、所定電圧を出力するレギュレータ回路１０１、トランジスタ１０２、抵抗１０３、１０４、１０５、１０６で構成され、レギュレータ回路１０１の出力端子はトランジスタ１０２のコレクタおよび抵抗１０３と接続され、グランド端子はグランドに接続される。抵抗１０３はトランジスタ１０２のベースと抵抗１０４に接続され、抵抗１０４はトランジスタ１０２のエミッタと抵抗１０５に接続され、抵抗１０５は抵抗１０６および基準電圧出力端子Ｖｒｅｆに接続される。
【解決手段】本発明の基準電圧発生回路３８は、所定電圧を出力するレギュレータ回路１０１、トランジスタ１０２、抵抗１０３、１０４、１０５、１０６で構成され、レギュレータ回路１０１の出力端子はトランジスタ１０２のコレクタおよび抵抗１０３と接続され、グランド端子はグランドに接続される。抵抗１０３はトランジスタ１０２のベースと抵抗１０４に接続され、抵抗１０４はトランジスタ１０２のエミッタと抵抗１０５に接続され、抵抗１０５は抵抗１０６および基準電圧出力端子Ｖｒｅｆに接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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ための基準電圧発生回路、該基準電圧発生回路を有する駆動回路に関し、さらに、そのような駆動装置を有するプリンタならびに画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の説明において、発光ダイオードをＬＥＤ（Light Emitting Diode）、モノリシック集積回路をＩＣ（Integrated Circuit）、ＮチャネルＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタをＮＭＯＳ、ＰチャネルＭＯＳトランジスタをＰＭＯＳと略称する。また、信号端子名とそれに入出力される信号名とに同一名称を付して説明する。個々の発光素子の発光により感光ドラム上に形成される静電潜像、もしくは現像後、あるいは印刷媒体上に転写されたトナー像の各々をドットと称する。
【０００３】
それと同様に、前記ドットと対応する個々の発光素子それぞれをドットと呼ぶ。本書で取り上げているＬＥＤヘッドとは、発光素子およびその駆動素子等を配置してなるユニットの一般名称である。ＬＥＤヘッドをプリンタ装置に限定して適用される場合にはＬＥＤプリントヘッドと称する。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。
【０００４】
従来の画像形成装置、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を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、該静電潜増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。このような電子写真プリンタでは、光源としてＬＥＤを用いたものが知られている。こうしたプリンタに用いられるＬＥＤヘッドは、複数のＬＥＤ素子を配列したＬＥＤアレイチップと、ＬＥＤアレイチップを駆動するドライバＩＣとから構成される。
【０００５】
ＬＥＤヘッドは、基準電圧を発生する基準電圧発生回路を備え、この基準電圧発生回路から発生した基準電圧と、ドライバＩＣ内に配置された抵抗によりＬＥＤ素子を駆動する駆動電流を決定する構成となっている。抵抗は半導体プロセス技術を用いて作成され、抵抗素子の素材としては一般的にはポリシリコンや不純物拡散抵抗等が用いられ、ドライバＩＣ内部にモノリシックに集積されている。
【０００６】
以上の構成を有する電子写真プリンタにおいては、ＬＥＤ素子の発光パワーの温度依存性は、マイナスの温度係数を持ち、ＬＥＤアレイチップのジャンクション温度の上昇に伴って発光パワーが減少することが知られている。
【０００７】
一例として、ＧａＡｓＰ基材を用いて作成したＬＥＤにおいては、約-０．６％/℃であり、ＡｌＧａＡｓ基材を用いたもので−０．２５％/℃、ＧａＡｓ基材を用いた赤外ＬＥＤで−１％/℃など、用いる化合物半導体の組成や発光波長などにより、発光パワーの温度依存性は大きく変化してしまう。
【０００８】
上述のように、ＬＥＤ素子の駆動手段はＬＥＤヘッド内に備えることになるが、ＬＥＤ発光パワーのマイナスの温度係数を補償するため、ＬＥＤ駆動電流値の温度係数をプラスのものとして構成することが望ましい。ドライバＩＣからの駆動電流出力値は、前述したドライバＩＣ内に配置された抵抗と基準電圧発生回路の出力電圧値とで決定されるため、抵抗の温度係数（通常プラスの値を持つ）を考慮して基準電圧発生回路の出力電圧にはプラスの温度特性を与える必要がある。
【０００９】
このように、ＬＥＤヘッドとしては、ＬＥＤ駆動に伴う温度変動があったとしても、発光パワーを所定値に維持する必要があり、前記したＬＥＤ素子の発光パワーの温度依存性を補償できるような駆動方法を備える必要がある。このような温度補償回路を備えた回路として、例えば、特開平１０−３３２４９４号公報（特許文献１）に開示されるものがある。以下、図面を用いて説明する。
【００１０】
図１４はＬＥＤヘッドの駆動回路を示す回路図、図１５は上記特許文献１に開示される基準電圧発生回路を示す回路図である。図１４はドライバＩＣの要部を示すもので、ＬＥＤ駆動回路とその周辺回路との接続関係を示し、一つのＬＥＤ素子（代表してドット１）について示している。
【００１１】
図１４において、破線にて囲まれた部分Ｇ１はプリバッファ回路であり、プリバッファ回路Ｇ１には、ＡＮＤ回路４２、ＰＭＯＳトランジスタ４３、ＮＭＯＳトランジスタ４４が配置されている。またＧ０はインバータ回路、ＬＴ１はラッチ回路である。また一点鎖線にて囲まれる部分３６は制御電圧発生回路であって、ドライバＩＣチップ毎に１回路ずつ設けられている。
【００１２】
５１は演算増幅器でその出力電圧がＶｃｏｎｔなる電位として図中に記載されている。該電位はＬＥＤの駆動電流を調整するためＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１へ印加される制御電圧である。また、５３は抵抗であって、その抵抗値がＲｒｅｆとして図中に記載されている。５２はＰＭＯＳトランジスタで、ＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１とゲート長が相等しいサイズとなる様に構成されている。
【００１３】
ＶＲＥＦは基準電圧入力端子であって演算増幅器５１の反転入力端子と接続され、後述する基準電圧発生回路より発生される基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。演算増幅器５１とＰＭＯＳトランジスタ５２と抵抗５３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５３に流れる電流（Ｉｒｅｆ）、すなわちＰＭＯＳトランジスタ５２に流れる電流は、電源電圧（ＶＤＤ）に依らず、基準電圧Ｖｒｅｆと抵抗５３の値Ｒｒｅｆのみにより決定される構成としている。
【００１４】
すなわち、演算増幅器５１の働きによりその反転入力端子の電位と非反転入力端子の電位とは略等しくなるように制御されるので、演算増幅器５１の非反転入力端子の電位は基準電圧Ｖｒｅｆと略等しくされ、抵抗５３に流れる電流ＩｒｅｆはＩｒｅｆ＝Ｖｒｅｆ／Ｒｒｅｆとして与えられる。
【００１５】
前述したように、ＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１とＰＭＯＳトランジスタ５２はゲート長が相等しいサイズとなる様に構成されており、ＬＥＤ駆動時にはそのゲート電位はＶｃｏｎｔと等しく、ＰＭＯＳトランジスタ５２とＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１は飽和領域で動作しておりカレントミラーの関係にある。
【００１６】
この結果、ＬＥＤ素子ＬＤ１の駆動電流値は抵抗５３に流れる電流Ｉｒｅｆに比例することになり、この基準電流ＩｒｅｆはＶＲＥＦ端子に入力された基準電圧Ｖｒｅｆに比例するので、基準電圧ＶｒｅｆによりＬＥＤ駆動電流値を一括して調整することが可能となっている。
【００１７】
図１５は上記基準電圧Ｖｒｅｆを発生する基準電圧発生回路３７を示す。図１５において、ソース端子が電源ＶＤＤに接続された同一サイズのＰＭＯＳトランジスタ６１乃至６３は、各々のゲート端子が接続されカレントミラー回路を構成し、ＰＭＯＳトランジスタ６１のドレーン出力は直列接続された抵抗６６、６７を介してＮＰＮバイポーラトランジスタ６４のコレクタに接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタ６４のエミッタはグランドに接続され、そのベースは前記抵抗６６、６７の接続点に接続される。
【００１８】
一方、前記カレントミラーのＰＭＯＳトランジスタ６２のドレーンはＮＰＮバイポーラトランジスタ６５のコレクタに接続され、該ＮＰＮトランジスタ６５のエミッタはグランドに接続され、そのベースはＮＰＮバイポーラトランジスタ６４のコレクタに接続されている。また、ＰＭＯＳトランジスタ６３のドレーンは抵抗６８を介してグランドに接続される。ここで、ＮＰＮバイポーラトランジスタ６５のエミッタ面積は、前記ＮＰＮバイポーラトランジスタ６４のエミッタ面積のＮ倍に設定されたものである。また、ＰＭＯＳトランジスタ６３のドレーンと抵抗６８との接続点が基準電圧発生回路３７の出力となり、図１５ではＶｒｅｆとして記載され、該端子の電圧値が前記した基準電圧Ｖｒｅｆとなる。
【００１９】
特許文献１に開示されているように、図１５に示す基準電圧発生回路３７からは温度に対して正の温度係数をもつ出力電圧が得られる。以下、これについて簡単に説明する。なお図に示す抵抗６６、６７、６８の抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３と記号する。
【００２０】
図１５の基準電圧発生回路３７において、バイポーラトランジスタ６４、６５の各コレクタ電流に対してベース電流が無視できると仮定すると、基準電圧発生回路３７の出力電圧Ｖｒｅｆは、
Vref = (R3/R2)(kT/q)ln(N)
で与えられる。ここで、kはボルツマン定数、Tは絶対温度、qは電子の電荷であり、ln( )は自然対数関数である。
ここで、Ｖｒｅｆの温度係数Ｔｃを
Tc = (1/Vref)・(ΔVref/ΔT)
として定義すると、前記Ｖｒｅｆ電圧の温度係数は1/Tで与えられ、室温（約300K）における値は 約+0.33%/℃となることが判る（特許文献１第１６頁参照）。
【００２１】
ＬＥＤヘッドに用いられるＧａＡｌＡｓ基材からなるＬＥＤ素子においては、その発光パワーの温度依存性が概ね -0.25%/℃ であり、一方ＣＭＯＳプロセスで構成されるドライバＩＣ内の基準抵抗の温度係数は 約+0.1%/℃ である。
ＬＥＤ温度は隣接配置されたドライバＩＣの温度とほぼ等しく、各ＬＥＤチップ同士や前記した基準電圧発生回路をプリント配線板上に形成されたグランド配線上に配置することでＬＥＤ素子の温度を略等しくすることができる。
このため、ＬＥＤ温度の上昇に伴う発光パワーの減少を補償するためには、基準電圧Ｖｒｅｆとしては、
-( -0.25 -0.1 ) = +0.35%/℃
程度の温度係数を与えれば良いことになる。この値は前述した基準電圧発生回路３７の温度係数に概ね等しい値である。
【００２２】
次に、温度補償回路を開示する他の文献（特許文献２：特開２０００−１５９４７２号公報）に開示される従来例を説明する。図１６は特許文献２に開示される基準電圧発生回路を示す回路図である。図１６において、基準電圧発生回路３７には、レギュレータ回路７１、ダイオード７２、７３および抵抗７４、７５が設けられている。
【００２３】
レギュレータ回路７１の第１端子は電源端子であり電源ＶＤＤと接続され、第２端子は出力端子であってダイオード７２のアノードと接続され、レギュレータ回路７１の第３端子はグランド端子であってグランドに接続される。ダイオード７２のカソードはダイオード７３のアノードと接続され、ダイオード７３のカソードは抵抗７４の一端に接続され、抵抗７４の他端は抵抗７５を介してグランドと接続されている。また抵抗７４、７５の接続中点は基準電圧Ｖｒｅｆ端子と接続されている。
【００２４】
図１６において、レギュレータ回路７１の出力電圧をＶｏ、ダイオード７２、７３の順方向電圧をＶｆ、ダイオード７３のカソード電位をＶｋ、７４、７５の抵抗値をＲ１、Ｒ２と記号する。これより、
Vk = Vo 2×Vf
Vref = R2×Vk/(R1+R2)= R2×(Vo-2×Vf)/(R1+R2)
の関係式が得られる。これらの式において、ダイオードの順方向電圧は温度上昇に対し約-2mV/℃の割合で減少することから、基準電圧値Ｖｒｅｆは温度上昇に対して、ほぼ直線的に増加する特性であることが判る。
【００２５】
ここで、基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数を求めてみよう。抵抗７４、７５の温度依存性は小さく、レギュレータ回路７１自体の温度依存性も小さいので、これらの温度係数は無視することができて、図１６の回路における基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数Ｔｃは
Tc = (1/Vref)×（ΔVref/ΔT） = 2/(Vo-2×Vf)×(-ΔVf/ΔT)
と求めることができる。
【００２６】
ここで実際に数値を当てはめて温度係数および基準電圧値を求めてみる。
（数値例１）
典型的な数値として、ダイオードの順電圧Vf=0.6V、順電圧の温度係数を-2mV/℃とし、レギュレータ回路７１の出力電圧値としてVo=2.5Vを選び、数値を当てはめて計算すると、
Tc = (1/Vref)×（ΔVref/ΔT）＝ 2/(2.5-2×0.6)×(2mV/℃)
= +0.31[%/℃]
を得る。また、このときのＶｒｅｆ出力電圧は
Vref = 2.5 2×0.6 =1.3[V]
である。
【００２７】
（数値例２）
また別の場合として、レギュレータ回路７１の出力電圧値としてVo=1.87Vとした場合を計算してみよう。このときＶｒｅｆ出力電圧は
Vref = 1.87 2×0.6 = 0.67[V]
このとき温度係数は
Tc = 2×(2 mV/℃)/0.67 = 0.6 [%/℃]
となって、先の場合と比べ約２倍の温度係数が得られたものの、得られるＶｒｅｆ出力電圧は約１／２と減少してしまうことが判る。
前述したようにＬＥＤ駆動ＩＣ単体での温度係数は約-0.1%/℃であり、基準電圧発生回路と組み合わせた場合におけるＬＥＤ駆動電流の温度係数は+0.5%/℃となって、温度依存性が-0.5%/℃となるＬＥＤの温度補償用に適することがわかる。
【００２８】
（数値例３）
更に別の場合として、レギュレータの出力電圧値としてVo=1.56Vとした場合を計算してみよう。このときＶｒｅｆ出力電圧は
Vref = 1.56 2×0.6 = 0.36[V]
このとき温度係数は
Tc = 2×(2 mV/℃)/0.36 = 1.1 [%/℃]
となって、先の場合と比べ更に約２倍の温度係数が得られたものの、得られるＶｒｅｆ出力電圧も更に約１／２と減少してしまうことが判る。
【００２９】
また、前述したようにＬＥＤ駆動ＩＣ単体での温度係数は約-0.1%/℃であり、基準電圧回路と組み合わせた場合におけるＬＥＤ駆動電流の温度係数は+1%/℃となって、温度依存性が-1%/℃となるＬＥＤの温度補償用に適することがわかる。
【特許文献１】特開平１０−３３２４９４号公報
【特許文献２】特開２００６−１５９４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
ＬＥＤヘッドとしては、ＬＥＤ駆動に伴う温度変動があったとしても、発光パワーを所定値に維持できる必要があり、前記したＬＥＤの発光パワーの温度依存性を補償できるような駆動方法を備える必要があるが、前述したようにＬＥＤの温度依存性は様々であるため、簡単な構成で所定の温度係数が得られる温度補償回路がこれまで切望されていた。
【００３１】
例えば、特許文献１に開示される基準電圧発生回路（図１５）においては、温度係数は絶対温度に反比例する値しかとることができず、種々の温度依存性をもつＬＥＤの温度補償に用いることができないという問題があった。
【００３２】
また、特許文献２に開示される基準電圧発生回路（図１６）においては、温度依存性が -0.5%/℃や -1%/℃といった特性のＬＥＤの温度補償を行うことは原理的には可能であるものの、温度係数を大きく設定しようとすると、出力できる基準電圧はＶｒｅｆ＝０．６７ＶやＶｒｅｆ＝０．３６Ｖといったように微小な電圧値となってしまい、ＬＥＤドライバＩＣの所望値に合わせることが困難であった。
【００３３】
また、別の方法として図１６に示した回路で用いられるダイオードの直列接続の段数を２個の直列接続から３個や４個の直列接続というように接続段数を増し、同時にレギュレータ回路の出力電圧を増加させる方法も取り得るのであるが、必要なダイオード素子数が増してしまいコストアップするという問題がある上に、必要となるレギュレータ回路の出力電圧も増大して電源電圧ＶＤＤに近い値となってしまい、所望のレギュレーション特性が得られなくなり、場合によっては電源電圧を超える出力電圧が必要となるなど、現実味に乏しいものであった。
【００３４】
本発明は、ＬＥＤ発光パワーのマイナスの温度依存性とドライバＩＣ内の基準抵抗の温度依存性を補償するためのものであって、 所望の温度係数や出力電圧値を任意に設定可能な基準電圧発生回路、駆動回路、プリンタおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記課題を解決するために本発明の基準電圧発生回路は、入力電圧から所望の基準電圧を出力する基準電圧発生回路であって、前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを設けたことを特徴とするものである。
【００３６】
本発明の基準電圧発生回路においては、前記所定電圧出力手段は電源に第１端子が接続されたレギュレータ回路であり、前記第１の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子に接続されたバイポーラトランジスタ素子から構成され、前記第２の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子および前記バイポーラトランジスタ素子のコレクタと該バイポーラトランジスタ素子のエミッタに接続された抵抗から構成される。
【００３７】
また本発明の基準電圧発生回路においては、前記所定電圧出力手段は電源に第１端子が接続されたレギュレータ回路であり、前記第１の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子に接続されたバイポーラトランジスタ素子と該バイポーラトランジスタ素子のエミッタに接続されたダイオードとから構成され、前記第２の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子および前記バイポーラトランジスタ素子のコレクタと該バイポーラトランジスタ素子のエミッタに接続された抵抗から構成される。
【００３８】
さらに本発明の基準電圧発生回路においては、前記所定電圧出力手段は電源に第１端子が接続されたレギュレータ回路であり、前記第１の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子に順方向に接続されたダイオードであり、前記第２の回路は、前記レギュレータ回路の第３端子と前記ダイオードに接続された抵抗とする。
【００３９】
また本発明の基準電圧発生回路は、入力電圧から所望の基準電圧を出力する基準電圧発生回路であって、前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する電圧を出力する第１の回路と、前記第１の回路から出力される前記電圧の大きさを設定する第２の回路とから構成される第１の温度補償回路と、前記第１の温度補償回路の出力電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第３の回路と、前記第３の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第４の回路とから構成される第２の温度補償回路とを具備することを特徴とする。
【００４０】
また本発明の駆動回路は、入力電圧から基準電圧を出力する基準電圧発生回路を有し、前記基準電圧により非駆動素子を駆動する駆動電流を調整する駆動回路であって、前記基準電圧発生回路は、前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを具備することを特徴とするものである。
【００４１】
また本発明に係るプリンタは、入力電圧から基準電圧を出力する基準電圧発生回路を有し、前記基準電圧により非駆動素子を駆動する駆動電流を調整する駆動回路を有するプリンタであって、前記基準電圧発生回路は、前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを具備することを特徴とするものである。
【００４２】
さらに本発明に係る画像形成装置は、入力電圧から基準電圧を出力する基準電圧発生回路を有し、前記基準電圧により非駆動素子を駆動する駆動電流を調整する駆動回路を有する画像形成装置であって、 前記基準電圧発生回路は、前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００４３】
上記構成を有する本発明に拠れば、素子数を増加させることなく、温度係数を大きく設定することが可能になるとともに、所望の温度係数および基準電圧の出力値を任意に設定可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。なお図面に共通する要素には同一の符号を付す。図１は本発明に係る電子写真プリンタを示すブロック図、図２は図１に示す電子写真プリンタの動作を示すタイムチャートである。
【実施例１】
【００４５】
図１において、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る印刷制御部であり、プリンタの印刷部の内部に配設され、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。
【００４６】
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、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によって帯電用電圧電源２５をオンにし、現像器２７の帯電を行う。
【００４７】
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、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。
【００４８】
図１、図２において、印刷制御部１は、用紙が印刷可能な位置に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、上位コントローラからビデオ信号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、印刷データ信号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）の印刷のために設けられたＬＥＤを複数個線上に配列したものである。
【００４９】
そして、印刷制御部１は１ライン分のビデオ信号ＳＧ２を受信すると、ＬＥＤヘッド１９にラッチ信号ＨＤ−ＬＯＡＤを送信し、印刷データ信号ＨＤ−ＤＡＴＡをＬＥＤヘッド１９内に保持させる。また印刷制御部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に保持した印刷データ信号ＨＤ−ＤＡＴＡについて印刷することができる。なお、ＨＤ−ＣＬＫは印刷データ信号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。
【００５０】
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、現像部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。
【００５１】
その後、該トナー像は転写部２８に送られ、一方、転写信号ＳＧ４によってプラス電位に転写用高圧電源２６がオンになり、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。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の外部に排出される。
【００５２】
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。以後、前記の動作を繰り返す。
【００５３】
次に、ＬＥＤヘッド１９について説明する。図３は本発明に係るＬＥＤヘッドの構造を示す図である。本実施例の説明においては、一例としてＡ４サイズの用紙に１インチ当たり６００ドットの解像度で印刷可能なＬＥＤヘッドについてとりあげ、その具体的な構成を説明する。本実施例ではＬＥＤ素子の総数は４９９２ドットであり、これを構成するために２６個のＬＥＤアレイを配列し、各ＬＥＤアレイには各々１９２個のＬＥＤ素子を含んでいる。
【００５４】
図３において、ＣＨＰ１乃至ＣＨＰ２６はＬＥＤアレイであり、ＣＨＰ３乃至ＣＨＰ２５は記載を省略している。ＩＣ１乃至ＩＣ２６はＣＨＰ１乃至ＣＨＰ２６に対応して配置されたドライバＩＣであって、ＬＥＤアレイＣＨＰ１乃至ＣＨＰ２６をそれぞれ駆動するためのものである。各ドライバＩＣは同一回路により構成され、隣接して配置されるドライバＩＣ同士はカスケードに接続される。
【００５５】
このように、図３に示すＬＥＤヘッドにおいては、図示しないプリント配線板上にＬＥＤアレイ２６個（ＣＨＰ１乃至ＣＨＰ２６）とそれを駆動するドライバＩＣ ２６個（ＩＣ１乃至ＩＣ２６）とが、それぞれ対向しながら整列して配置されており、ドライバＩＣ１チップ当たり１９２個のＬＥＤ素子が駆動でき、これらのチップが２６個カスケードに接続され、外部から入力される印刷データをシリアルに転送できる様になっている。
【００５６】
図３について、その構成を以下に順をおって説明する。各ドライバＩＣ ＩＣ１乃至ＩＣ２６は同一回路により構成され、隣接するドライバＩＣとカスケードに接続されている。ドライバＩＣはクロック信号ＨＤ−ＣＬＫを受けて印刷データのシフト転送を行うシフトレジスタ回路３１と、シフトレジスタ回路３１の出力信号をラッチ信号（以下ＨＤ−ＬＯＡＤと記す）によりラッチするラッチ回路３２と、ラッチ回路３２とインバータ回路３３との出力信号を入力して論理積をとるＡＮＤ回路３４と、ＡＮＤ回路３４の出力信号により電源ＶＤＤから駆動電流をＬＥＤ素子（ＣＨＰ１等）に供給するＬＥＤ駆動回路３５と、ＬＥＤ駆動回路３５の駆動電流が一定となる様に指令電圧を発生する制御電圧発生回路３６とを備えている。ＨＤ−ＳＴＢ−Ｎはストローブ信号であり、インバータ回路３３へ入力されている。
【００５７】
また３８は基準電圧発生回路であり、その出力はＩＣ１乃至ＩＣ２６の制御電圧発生回路３６に接続されて、所定の基準電圧Ｖｒｅｆを供給する。なお、前記ＨＤ−ＤＡＴＡ、ＨＤ−ＣＬＫ、ＨＤ−ＬＯＡＤ、ＨＤ−ＳＴＢ−Ｎの各信号は印刷時に印刷制御回路１から送られてくる。
【００５８】
図４は図３のブロック図にて示したＬＥＤヘッドの構成を簡略化して示す回路図である。図４に示すように、印刷データ信号ＨＤ−ＤＡＴＡはクロック信号ＨＤ−ＣＬＫと共にＬＥＤヘッド１９に入力され、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。
【００５９】
次に、ラッチ信号ＨＤ−ＬＯＡＤがＬＥＤヘッド１９に入力され、前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、図４において、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。
【００６０】
図５は図４におけるドライバＩＣのＬＥＤ駆動要部を抜き出して説明する図であって、ＬＥＤ駆動回路及び、その周辺回路との接続関係を示し、図５では代表してドット１（たとえばＬＥＤ１の駆動回路周辺）について記載している。前述したように、ＬＥＤ駆動電流値はドライバＩＣ内部で発生させた基準電流値により決定される。以下では、ＩＣ内部に立ち入ってその動作の概要を説明する。なお図５に示す回路構成は、従来技術として説明した図１４に示すものと同様である。
【００６１】
図５において、破線にて囲まれた部分Ｇ１はプリバッファ回路であり、プリバッファ回路Ｇ１には、ＡＮＤ回路４２、ＰＭＯＳトランジスタ４３、ＮＭＯＳトランジスタ４４が配置されている。またＧ０はインバータ回路、ＬＴ１はラッチ回路である。また一点鎖線にて囲まれる部分３６は制御電圧発生回路であって、ドライバＩＣチップ毎に１回路ずつ設けられている。
【００６２】
５１は演算増幅器でその出力電圧がＶｃｏｎｔなる電位として図中に記載されている。該電位はＬＥＤの駆動電流を調整するためＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１へ印加される制御電圧である。また、５３は抵抗であって、その抵抗値がＲｒｅｆとして図中に記載されている。５２はＰＭＯＳトランジスタで、ＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１とゲート長が相等しいサイズとなる様に構成されている。
【００６３】
ＶＲＥＦは基準電圧入力端子であって演算増幅器５１の反転入力端子と接続され、後述する基準電圧発生回路より発生される基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。演算増幅器５１とＰＭＯＳトランジスタ５２と抵抗５３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５３に流れる電流（Ｉｒｅｆ）、すなわちＰＭＯＳトランジスタ５２に流れる電流は、電源電圧（ＶＤＤ）に依らず、基準電圧Ｖｒｅｆと抵抗５３の値Ｒｒｅｆの値のみにより決定される構成としている。
【００６４】
すなわち、演算増幅器５１の働きによりその反転入力端子の電位と非反転入力端子の電位とは略等しくなるように制御されるので、演算増幅器５１の非反転入力端子の電位は基準電圧Ｖｒｅｆと略等しくされ、抵抗５３に流れる電流ＩｒｅｆはＩｒｅｆ＝Ｖｒｅｆ／Ｒｒｅｆとして与えられる。
【００６５】
前述したように、ＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１とＰＭＯＳトランジスタ５２はゲート長が相等しいサイズとなる様に構成されており、ＬＥＤ駆動時にはそのゲート電位はＶｃｏｎｔと等しく、ＰＭＯＳトランジスタ５２とＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１は飽和領域で動作しておりカレントミラーの関係にある。
【００６６】
この結果、ＬＥＤ素子ＬＤ１の駆動電流値は抵抗５３に流れる電流Ｉｒｅｆに比例することになり、この基準電流ＩｒｅｆはＶＲＥＦ端子に入力された基準電圧Ｖｒｅｆに比例するので、基準電圧ＶｒｅｆによりＬＥＤ駆動電流値を一括して調整することが可能となっている。
【００６７】
ＬＥＤヘッドの駆動は概ね前述したようなものであるため、下記の点に配慮して回路構成する必要がある。ＬＥＤアレイを駆動するためにドライバＩＣを設けているが、ＬＥＤの駆動電流値はドライバＩＣ内に配置された抵抗５３の値Ｒｒｅｆ と入力される基準電圧値Ｖｒｅｆとで決定されている。一方、前記抵抗５３は半導体プロセス技術を用いて作成されたものであり、抵抗素子の素材として一般的にはポリシリコンや不純物拡散抵抗等が用いられ、ドライバＩＣ内部にモノリシックに集積されている。
【００６８】
図６は実施例１における基準電圧発生回路の構成を示す回路図で、図３に３８で示す回路である。図６において、１０１はレギュレータ回路で、１０２はＮＰＮトランジスタで、１０３乃至１０６は抵抗である。レギュレータ回路１０１の第１端子は電源端子であり電源ＶＤＤと接続され、第２端子は出力端子であってＮＰＮトランジスタ１０２のコレクタおよび抵抗１０３の一端と接続され、レギュレータ回路１０１の第３端子はグランド端子であってグランドに接続される。
【００６９】
抵抗１０３の他端はＮＰＮトランジスタ１０２のベースと抵抗１０４の一端と接続され、抵抗１０４の他端はＮＰＮトランジスタ１０２のエミッタと抵抗１０５の一端と接続され、抵抗１０５の他端は抵抗１０６および基準電圧出力端子Ｖｒｅｆと接続される。抵抗１０６の他端はグランドと接続されている。
【００７０】
レギュレータ回路１０１としては電源端子に印加される電源電圧ＶＤＤによらず所定の出力電圧Ｖｏが得られるものであれば、いかなるものであっても用いることができるが、レギュレータ回路１０１としては出力電圧Ｖｏの温度係数が略ゼロであるものが望ましく、具体的には、例えばセイコーインスツル社製ＣＭＯＳボルテージレギュレータＳ−８１７シリーズを用いることができる。このＣＭＯＳボルテージレギュレータは出力電圧の温度係数がたかだか１００ｐｐｍ／℃程度と非常に小さく、消費電流も数μＡと小さいものである。もちろん、レギュレータ回路１０１としてはこの具体例に限られるものではなく、種々のものが使用可能である。
【００７１】
以上の構成により、実施例１の基準電圧発生回路３８は以下のように動作する。本動作を図７を用いて以下詳細に説明する。図７は実施例１の動作を説明する図であって、図６に対応するものである。図７において、抵抗１０３、１０４、１０５、１０６の抵抗値をそれぞれＲ２、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４と記号している。また、抵抗１０３、１０４の両端電圧をＶ２、Ｖ１と記号するとともに、該抵抗Ｖ２、Ｖ１に流れる電流値をＩ２、Ｉ１とし、ＮＰＮトランジスタ１０２のベース電流をＩＢと記号している。
【００７２】
電圧Ｖ１はＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧と等しくＶｂｅと表記する。このとき電流Ｉ１は
I1 = Vbe/R1
で表わされる。一方、ＮＰＮトランジスタ１０２のベース電流ＩBはＩ１、Ｉ２と比べて無視できるほど小さいので、抵抗１０３に流れる電流Ｉ２は、
I2 = IB + I1 ≒ I1
と表わすことができる。抵抗１０３の両端電圧Ｖ２は
V2 = R2×I2≒ R2×I1= (R2/R1)×Vbe
と表わせる。これより、ＮＰＮトランジスタ１０２のコレクタ・エミッタ間電圧は
V1+V2 = Vbe + (R2/R1)×Vbe =(1+R2/R1)×Vbe
として求めることができる。
【００７３】
レギュレータ回路１０１の出力電圧をＶｏ、ＮＰＮトランジスタ１０２のエミッタ電位をＶｋと記号して基準電圧Ｖｒｅｆの値を具体的に計算してみよう。Ｖｋ点の電位は
Vk = Vo - (V2+V1)= Vo - (1+R2/R1)× Vbe
であるので、これより
Vref = R4/(R3+R4)×Vk= R4/(R3+R4)×[Vo - (1+R2/R1)×Vbe]
として求めることができる。
上式において、ＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧は温度上昇に対し約-2mV/℃の割合で減少することから、基準電圧値Ｖｒｅｆは温度上昇に対して、ほぼ直線的に増加する特性が得られることが判る。
【００７４】
ここで、前記Ｖｒｅｆ電圧の温度係数を求めてみよう。抵抗１０３、１０４、０１５、１０６の温度依存性は小さく、レギュレータ回路１０１自体の温度依存性も小さいので、これらの温度係数は無視することができて、図６の回路におけるＶｒｅｆ電圧の温度係数Ｔｃは
Tc = (1/Vref)×ΔVref/ΔT
= (1+R2/R1)/[(Vo-(1+R2/R1)×Vbe)]×(-ΔVbe/ΔT)
と求まる。簡単にするためＲ１とＲ２を等しく設定すると，
Tc = 2/(Vo-2×Vbe)×(-ΔVbe/ΔT)
となって、正の温度特性が得られることが判る。
【００７５】
ＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅは図１６に示した従来例のダイオードの順電圧と略等しく、その温度依存性も約-2mV/℃と略等しいので，Ｒ１とＲ２の抵抗値を等しく設定した場合には図７のＶ１＋Ｖ２は２×Ｖｂｅとなり、２個のダイオードを順方向に直列接続したものと同様となって、図１６の回路と同様の特性となることが判る。またこの場合の基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数は
Tc = 2/(Vo-2×Vbe)
となって、図１６に示す回路と同様な特性が得られることが判る。
【００７６】
別の場合として、R2/R1の抵抗比を３と設定した場合には
V1+V2 = 4×Vbe
となって、４個のダイオードを順方向に直列接続したものと同様となり、１個のトランジスタ１０２でありながら図１６の構成においてダイオードの接続個数を４個とした場合と同様の回路特性が得られる。それのみならず、前記抵抗１０４、１０３の抵抗値Ｒ１、Ｒ２の設定は任意に取り得るので、ダイオードの直列接続数に対応させたときに２．５個や２．６個といった実数個に相当する特性をも得られることが判る。
【００７７】
（実施例１の効果）
実施例１に示す基準電圧発生回路３８に用いるレギュレータ回路１０１は入力される電源電圧によらず所定の出力電圧が得られるものであり、その出力電圧の温度係数は殆どゼロに構成されている。また基準電圧回路における基準電圧値やその温度依存性はレギュレータ回路１０１の出力電圧値とＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧の温度特性、および２つの抵抗間の抵抗比により決定することができる。
【００７８】
従来技術による構成において温度係数を大きく設定しようとすると、図１６を用いて示したようにダイオードの直列接続段数を増す必要から所要の素子数が増えてコストアップしてしまうのに対し、実施例１の構成においては素子数の増加はなく、それを用いるＬＥＤヘッドのコストを低く抑えることが可能となる。
【００７９】
それに加えて、基準電圧発生回路内の抵抗を設定することで、ダイオードの順方向電圧の２．５個分や２．６個分といった実数個に相当する温度依存性を与えることが可能となり、従来構成の場合と比べて温度補償特性をより細かく設定することができて、ＬＥＤの温度補償をより正確に実現できるようになるのである。
【実施例２】
【００８０】
図８は実施例２の基準電圧発生回路を示す回路図である。図８において、実施例２の基準電圧発生回路３９には、レギュレータ回路１０１、ＮＰＮトランジスタ１０２、ダイオード１１０および抵抗１０３乃至１０６が設けられている。レギュレータ回路１０１の第１端子は電源端子であり電源ＶＤＤと接続され、第２端子は出力端子であってＮＰＮトランジスタ１０２のコレクタおよび抵抗１０３の一端と接続され、レギュレータ回路１０１の第３端子はグランド端子であってグランドに接続される。
【００８１】
抵抗１０３の他端はＮＰＮトランジスタ１０２のベースと抵抗１０４の一端と接続され、ＮＰＮトランジスタ１０２のエミッタはダイオード１１０のアノードと接続され、ダイオード１１０のカソードは１０４の他端と抵抗１０５の一端と接続され、抵抗１０５の他端は抵抗１０６および基準電圧出力端子Ｖｒｅｆと接続される。抵抗１０６の他端はグランドと接続されている。
【００８２】
次に実施例２の動作を説明する。図９は実施例２の動作を説明する図であって、図８に対応するものである。図９において、抵抗１０３、１０４、１０５、１０６の抵抗値をＲ２、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４と記号している。また抵抗１０３、１０４の両端電圧をそれぞれＶ２、Ｖ１と記号するとともに、該抵抗１０３、１０４に流れる電流値をＩ２、Ｉ１とし、ＮＰＮトランジスタ１０２のベース電流をＩＢと記号している。
【００８３】
抵抗１０４の両端電圧Ｖ１はＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅとダイオード１１０の順電圧Ｖｆの加算値と略等しく、ＶｂｅとＶｆは略等しいので、
V1 = 2×Vbe
となる。このとき抵抗１０４に流れる電流Ｉ１は
I1 = V1/R1 = 2×Vbe/R1
である。
【００８４】
一方、ＮＰＮトランジスタ１０２のベース電流ＩBは抵抗１０３、１０４に流れる電流値Ｉ１、Ｉ２と比べて無視できるほど小さいので、
I2 = IB + I1 ≒ I1
となり、抵抗１０３の両端電圧Ｖ２は
V2 = R2×I2≒ R2×I1= (R2/R1)×2×Vbe
となる。これより、Ｖ１＋Ｖ２は
V1+V2 = 2×Vbe + (R2/R1)×2×Vbe =(1+R2/R1)×2×Vbe
として求めることができる。
【００８５】
次にレギュレータ回路１０１の出力電圧をＶｏ、ダイオード１１０のカソード電位をＶｋと記号して基準電圧Ｖｒｅｆの値を具体的に計算してみよう。Ｖｋ点の電位は
Vk = Vo - (V2+V1)= Vo - (1+R2/R1)×2×Vbe
であるので、これより
Vref = R4/(R3+R4)×Vk= R4/(R3+R4)×[Vo - (1+R2/R1)×2×Vbe]
として求めることができる。
【００８６】
次に基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数を求めてみよう。抵抗１０３、１０４、１０５、１０６の温度依存性は小さく、レギュレータ回路１０１自体の温度依存性も小さいので、これらの温度係数は無視することができて、図８の回路における基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数Ｔｃは
Tc = (1/Vref)×ΔVref/ΔT = (1+R2/R1)/[(Vo-(1+R2/R1)×2×Vbe)]×(-2×ΔVbe/ΔT)
と求まる。簡単にするためＲ１とＲ２を等しく設定すると，
Tc = 4/(Vo-4×Vbe)×(-ΔVbe/ΔT)
となって、正の温度特性が得られることが判る。
【００８７】
ＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅは図Ｃで示したダイオードの順電圧と略等しく、その温度依存性も約-２ｍＶ/℃と略等しいので、抵抗１０４と抵抗１０３の抵抗値Ｒ１とＲ２を等しく設定した場合には、図９のＶ１＋Ｖ２は４×Ｖｂｅとなり、４個のダイオードを順方向に直列接続したものと同様となることが判る。
また別の場合として、R2/R1の抵抗比を３と設定した場合には、
V1+V2 = 8×Vbe
となって、８個のダイオードを順方向に直列接続したものと同様となる。
【００８８】
実施例２では、このように１個のトランジスタ１０２とダイオード１１０から成る回路でありながら、４個や８個のダイオードを直列接続した場合と同様の回路特性が得られる。それのみならず、抵抗１０４、１０３の抵抗値Ｒ１、Ｒ２の設定は任意に取り得るので、ダイオードの直列接続数に対応させたときに４．５個や４．６個といった実数個に相当する特性をも得られることが判る。
【００８９】
ここで実際に数値を当てはめて温度係数および基準電圧値を求めてみる。
（数値例１）
典型的な数値として、抵抗値Ｒ１とＲ２とを等しく設定し、簡単化するため抵抗値Ｒ３をゼロとし、ダイオード１１０の順電圧Vf=0.6V、順電圧の温度係数を-2mV/℃とし、レギュレータ回路１０１の出力電圧値としてVo=4Vを選び、数値を当てはめて計算すると、
Vk = Vo-(1+R2/R1)×2×Vbe=44×Vbe=44×0.6=1.6[V]
となり、また温度係数Ｔｃは、
Tc= 4/(Vo-4×Vbe)×(-ΔVbe/ΔT)= 4/(4-4×0.6)×2mV/℃= +0.5%/℃
を得る。
【００９０】
前述したようにＬＥＤ駆動ＩＣ単体での温度係数は約-0.1%/℃であり、基準電圧発生回路と組み合わせた場合におけるＬＥＤ駆動電流の温度係数は+0.4%/℃となって、温度依存性が-0.4%/℃となるＬＥＤの温度補償用に適することがわかる。
【００９１】
（実施例２の効果）
第２実施例に示す基準電圧発生回路３９に用いるレギュレータ回路１０１は入力される電源電圧によらず所定の出力電圧が得られるものであり、その出力電圧の温度係数は殆どゼロに構成されている。また基準電圧発生回路３９における基準電圧値やその温度依存性は前記レギュレータ回路１０１の出力電圧値とＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧の温度特性、および２つの抵抗１０３、１０４間の抵抗比により決定することができる。
【００９２】
従来技術による構成において温度係数を大きく設定しようとすると、図１６を用いて示したように、ダイオードの直列接続段数を増す必要から所要の素子数が増えてコストアップしてしまうのに対し、実施例２の構成においては素子数の増加はなく、それを用いるＬＥＤヘッドのコストを低く抑えることが可能となる。
【００９３】
それに加えて，基準電圧発生回路３９内の抵抗を設定することで，ダイオードの順方向電圧の４．５個分や４．６個分といった実数個に相当する温度依存性を与えることが可能となり、従来構成の場合と比べて温度補償特性をより細かく設定することができて、ＬＥＤの温度補償をより正確に実現できるようになる。
【実施例３】
【００９４】
次に実施例３について説明する。図１０は実施例３の基準電圧発生回路を示す回路図である。図１０において、実施例３の基準電圧発生回路４０には、レギュレータ回路１０１、ダイオード１２１、１２２、抵抗１２３、１２４が設けられている。レギュレータ回路１０１の第１端子は電源端子であり電源ＶＤＤと接続され、第２端子は出力端子であってダイオード１２１のアノードと接続され、レギュレータ回路１０１の第３端子はグランド端子であって、後述する抵抗１２３、１２４の接続中点と接続される。
【００９５】
ダイオード１２１のカソードはダイオード１２２のアノードと接続され、ダイオード１２２のカソードは抵抗１２３の一端と接続され、抵抗１２３の他端は抵抗１２４の一端と前述したレギュレータ回路の第３端子と接続される。また抵抗１２４の他端はグランドと接続されている。
【００９６】
次に実施例３の動作を説明する。図１１は実施例３の動作を説明する図であって、図１０に対応するものである。図１１において、抵抗１２３、１２４の抵抗値をＲ１、Ｒ２と記号している。また抵抗１２３、１２４の両端電圧をＶ１、Ｖ２と記号するとともに、該抵抗１２３、１２４に流れる電流値をＩ１、Ｉ２とし、レギュレータ回路１０１のグランド端子の電流をIｓｓと記号している。
【００９７】
抵抗１２３の電圧Ｖ１はレギュレータ回路１０１の出力電圧Voからダイオード１２１、１２２の順電圧Ｖｆの加算値を減じたもので、
V1 = Vo 2×Vf
となる。このときの抵抗１２３に流れる電流Ｉ１は
I1 = V1/R1 = (Vo-2×Vf)/R1
である。
一方、レギュレータ回路１０１のグランド電流Ｉｓｓは抵抗１２３、１２４の電流Ｉ１、Ｉ２と比べて無視できるほど小さいので、
I2 = Iss + I1 ≒ I1
であり、抵抗１２４の両端電圧Ｖ２は
V2 = R2×I2≒ R2×I1= (Vo 2×Vf)×R2/R1
と求まる。
【００９８】
基準電圧Ｖｒｅｆの出力はＶ１＋Ｖ２であるので、これより基準電圧Ｖｒｅｆは
Vref=(Vo−2×Vf)+(Vo−2×Vf)×R2/R1=(1+R2/R1)×(Vo−2×Vf)
として求めることができる。図１６に示す従来例における対応する位置の電位Ｖｋは
Vk = Vo 2×Vf
であったことを想起すると、図１１における回路においては出力電圧が(1+R2/R1)倍されていることが判る。
【００９９】
次に基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数を求めてみよう。抵抗１２３、１２４の温度依存性は小さく、レギュレータ回路１０１自体の温度依存性も小さいので、これらの温度係数は無視することができて、図１１の回路における基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数Ｔｃは
Tc = (1/Vref)×ΔVref/ΔT = 2/(Vo-2×Vf)×(-ΔVf/ΔT)
となって、正の温度特性が得られることが判る。またレギュレータ回路１０１の出力電圧Ｖｏの設定を変えることで温度係数を調整可能である。
【０１００】
それに加えて、実施例３における回路においては、図１６に示す従来例の回路に比べてその出力電圧が(1+R2/R1)倍されて出力できるので、前記抵抗比を変えることで前記温度係数の設定に独立して出力電圧も所要値に設定可能となり、部品点数を増加させることなく任意の温度係数で任意の出力電圧が得られるという設計上の利点が得られるのである。
【０１０１】
ここで実際に数値を当てはめて温度係数および基準電圧値を求めてみる。
（数値例１）
典型的な数値として、ダイオードの順電圧Vf=0.6V、順電圧の温度係数を-2mV/℃とし、レギュレータの出力電圧値としてVo=2.5Vを選び、また簡単のため抵抗１２３、１２４の抵抗値Ｒ１とＲ２とを等しく選び、前記数値を当てはめて計算すると、温度係数Ｔｃは
Tc=2/(Vo-2×Vf)×(-ΔVf/ΔT)=2/(2.5-2×0.6)×(2mV/℃)
=+0.31[%/℃]
を得る。なおこのときの基準電圧Ｖｒｅｆの出力電圧は
Vref = (1+R2/R1)×(Vo-2×Vf)=2×(2.5 2×0.6) =2.6[V]
である。
【０１０２】
（数値例２）
また別の場合として、レギュレータ回路１０１の出力電圧値としてVo=2Vとした場合を計算してみよう。このときの基準電圧Ｖｒｅｆは、
Vref = (1+R2/R1)×(Vo-2×Vf) = 2×(2 2×0.6) = 1.6[V]
このとき温度係数は
Tc=2/(Vo-2×Vf)×(-ΔVf/ΔT)=2×(2-2×0.6)×(2mV/℃)=0.5[%/℃]
となって、温度係数を大きく設定しても、出力される基準電圧値の大幅な低下を防止できていることが判る。
【０１０３】
（実施例３の効果）
ＬＥＤヘッドとしては、ＬＥＤ駆動に伴う温度変動があったとしても、発光パワーを所定値に維持する必要があり、前記したＬＥＤの発光パワーの温度依存性を補償できるような駆動方法を備える必要があるが、前述したようにＬＥＤの温度依存性は様々であるため、簡単な構成で所定の温度係数が得られる温度補償回路がこれまで切望されてきた。
【０１０４】
実施例３の構成ではレギュレータ回路１０１の出力電圧Ｖｏの設定を変えることで温度係数を調整可能であり、それに加えて、実施例３における回路においては図１６に示す従来例の回路に比べてその出力電圧が(1+R2/R1)倍されて出力できるので、前記抵抗比を変えることで前記温度係数の設定に独立して出力電圧も所要値に設定可能となり、部品点数を増加させることなく任意の温度係数で任意の出力電圧が得られるという設計上の利点が得られる。
【実施例４】
【０１０５】
次に実施例４を説明する。図１２は実施例４の基準電圧発生回路を示す回路図である。図１２において、実施例４の基準電圧発生回路４１には、レギュレータ回路１０１、ダイオード１３１、１３２、抵抗１３３乃至１３５が設けられている。レギュレータ回路１０１の第１端子は電源端子であり電源ＶＤＤと接続され、第２端子は出力端子であってダイオード１３１のアノードと接続される。レギュレータ回路１０１の第３端子はグランド端子であって、抵抗１３３、１３４の接続中点と接続される。
【０１０６】
ダイオード１３１のカソードはダイオード１３２のアノードと接続され、ダイオード１３２のカソードは抵抗１３５の一端と接続され、抵抗１３５の他端はグランドと接続される。またダイオード１３１のカソードは抵抗１３３の一端と接続され、抵抗１３３の他端はレギュレータ回路１０１の第３端子と抵抗１３４の一端と接続される。また抵抗１３４の他端はグランドと接続されている。
【０１０７】
次に実施例４の動作を説明する。図１３は実施例４の動作を説明する図であって、図１２に対応するものである。図１３において、抵抗１３３、１３４の抵抗値をＲ１、Ｒ２と記号している。また抵抗１３３、１３４の両端電圧をＶ１、Ｖ２と記号するとともに、該抵抗に流れる電流値をＩ１、Ｉ２とし、レギュレータ回路１０１のグランド端子の電流をIｓｓと記号している。またダイオード１３１、１３２の順電圧をＶｆとして図中に記載している。さらに破線で囲まれた１４１の領域はレギュレータ回路１０１、ダイオード１３１、抵抗１３３、１３４からなる第1の温度補償回路を構成し、一点鎖線で囲まれた１４２の領域はダイオード１３２と抵抗１３５からなる第２の温度補償回路を構成している。
【０１０８】
抵抗１３３の両端電圧Ｖ１は、レギュレータ回路１０１の出力電圧Voからダイオード１３１の順電圧Ｖｆを減じたものであり、
V1 = Vo - Vf
となる。このときの電流Ｉ１は
I1 = V1/R1 = (Vo-Vf)/R1
である。一方レギュレータ回路１０１のグランド電流Ｉｓｓは抵抗１３３、１３４の電流Ｉ１、Ｉ２と比べて無視できるほど小さいので、
I2 = Iss + I1 ≒ I1
となり、抵抗１３４の両端電圧Ｖ２は
V2 = R2×I2≒ R2×I1= (Vo - Vf)×R2/R1
となる。
【０１０９】
ダイオード１３１のカソード電位をＶｋと記号すると、
Vk = V1 +V2= (Vo-Vf)+(R2/R1)×(Vo-Vf)=(1+R2/R1)×(Vo-Vf)
となり、該電圧は前述した第１の温度補償回路１４１の出力電圧となる。一方、基準電圧Ｖｒｅｆは前述したＶｋ電位からダイオード１３２の順電圧Ｖｆを減じたものであり、これよりＶｒｅｆは
Vref = (１+ R2/R1)×(Vo - Vf) -Vf
として求めることができる。
【０１１０】
次に基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数を求めてみよう。抵抗１３３，１３４の温度依存性は小さく、レギュレータ回路１０１自体の温度依存性も小さいので、これらの温度係数は無視することができて、図１３の回路における基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数Ｔｃは
Tc = (1/Vref)×ΔVref/ΔT
= 1/[(1+R2/R1)×(Vo-Vf) Vf]×[(1+R2/R1)×(-ΔVf/ΔT) -ΔVf/ΔT]
が得られる。
【０１１１】
上式を参照して明らかなように、ダイオードの順電圧Ｖｆは約-2mV/℃の温度依存性をもつので、実施例４の基準電圧回路は温度上昇に対して出力電圧が増加する正の温度特性が得られることが判る。また前記実施例１乃至実施例３における回路と同様に、レギュレータ回路１０１の出力電圧Ｖｏの設定を変えることで温度係数を調整可能である。それに加えて、レギュレータ回路１０１の出力電圧Ｖｏからダイオードの順電圧Ｖｆを減じた値を (1+R2/R1)倍した出力電圧が得られるので、抵抗１３３と１３４の抵抗比を変えることで前記温度係数の設定に独立して出力電圧も所要値に設定可能となり、この出力電圧から更にダイオード１３２の順電圧Ｖｆを減じることで更に大きな温度係数を得ることができる。
【０１１２】
このように、実施例４による基準電圧発生回路４１においては、従来構成の回路に比べ部品点数を増加させることなく、任意の温度係数で任意の出力電圧が得られるという設計上の利点が得られるのである。
【０１１３】
ここで実際に数値を当てはめて温度係数および基準電圧値を求めてみる。
（数値例１）
典型的な数値として、ダイオードの順電圧Vf=0.6V、順電圧の温度係数を-2mV/℃とし、レギュレータ回路の出力電圧値としてVo=2.5Vを選び、また簡単のため抵抗１３３、１３４の抵抗値Ｒ１とＲ２とを等しく選び、前記式に当てはめて計算すると、基準電圧Ｖｒｅｆは、
Vref = (1+R2/R1)×(Vo-Vf)−Vf=2×(2.5−0.6)−0.6 =3.2[V]
また温度係数Ｔｃとして
Tc = +0.2[%/℃]
が得られる。
【０１１４】
（数値例２）
また別の場合として、レギュレータ回路１０１の出力電圧値としてVo=2Vとした場合を計算してみよう。この場合は、
Vref = (1+R2/R1)×(Vo−Vf)−Vf = 2×(2−0.6)−0.6 = 2.2[V]
ことのとき温度係数Ｔｃは
Tc = +0.3 [%/℃]
が得られる。
【０１１５】
（数値例３）
さらに別の場合として、レギュレータ回路１０１の出力電圧値としてVo＝1.2Vとした場合を計算してみよう。この場合は、
Vref＝(1+R2/R1)×(Vo−Vf)−Vf＝2×(1.2−0.6)−0.6＝0.6[V]
ことのとき温度係数は
Tc ＝+1 [%/℃]
と更に大きな温度係数が得られることが判る。
【０１１６】
（実施例４の効果）
ＬＥＤヘッドとしては、ＬＥＤ駆動に伴う温度変動があったとしても、発光パワーを所定値に維持する必要があり、前記したＬＥＤの発光パワーの温度依存性を補償できるような駆動方法を備える必要があるが、前述したようにＬＥＤの温度依存性は様々であるため、簡単な構成で所定の温度係数が得られる温度補償回路がこれまで切望されてきたのである。
【０１１７】
これまで詳細に説明したように、実施例４の構成ではレギュレータ回路１０１の出力電圧Ｖｏの設定を変えることで温度係数を調整可能であり、それに加えて、実施例４における第１の温度補償回路部においては図１６に示す従来例の回路に比べてその出力電圧が(1+R2/R1)倍されて出力できるので、前記抵抗比を変えることで前記温度係数の設定に独立して出力電圧も所要値に設定可能となり、さらにダイオード１３２の順電圧Ｖｆを減じることで更に大きな温度係数を得ることができる。
【０１１８】
このように実施例４の構成においては、従来技術による基準電圧発生回路と比べ、部品点数を増加させることなく、より大きな温度係数が任意に設定でき、さらに出力電圧も比較的自由に設定し得るという設計上の利点が得られるのである。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上述べたように、本発明の実施例１乃至実施例４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ＬＥＤヘッドへ適用する場合について説明したが、同様の方法で、光源に有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬヘッドへ適用することも可能であり、さらには、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出来る。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明に係る電子写真プリンタを示すブロック図である。
【図２】電子写真プリンタの動作を示すタイムチャートである。
【図３】ＬＥＤヘッドの構造を示す図である。
【図４】ＬＥＤヘッドの構成を簡略化して示す回路図である。
【図５】ドライバＩＣのＬＥＤ駆動要部を示す回路図である。
【図６】実施例１における基準電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図７】実施例１の動作を説明する回路図である。
【図８】実施例２における基準電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図９】実施例２の動作を説明する回路図である。
【図１０】実施例３における基準電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図１１】実施例３の動作を説明する回路図である。
【図１２】実施例４における基準電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図１３】実施例４の動作を説明する回路図である。
【図１４】ＬＥＤヘッドの駆動回路を示す回路図である。
【図１５】特許文献１に開示される基準電圧発生回路を示す回路図である。
【図１６】特許文献２に開示される基準電圧発生回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１９ ＬＥＤヘッド
３８、３９、４０、４１ 基準電圧発生回路
１０１ レギュレータ回路
１０２ ＮＰＮトランジスタ
１０３、１０４、１０５、１０６、１３３、１３４、１３５ 抵抗
１１０、１２１、１２２、１２３、１２４、１３１、１３２ ダイオード
ＬＤ１、ＬＤ２、・・・、ＬＤ４９９２ ＬＥＤ素子
Ｖｒｅｆ 基準電圧
【技術分野】
【０００１】
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ための基準電圧発生回路、該基準電圧発生回路を有する駆動回路に関し、さらに、そのような駆動装置を有するプリンタならびに画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
以下の説明において、発光ダイオードをＬＥＤ（Light Emitting Diode）、モノリシック集積回路をＩＣ（Integrated Circuit）、ＮチャネルＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタをＮＭＯＳ、ＰチャネルＭＯＳトランジスタをＰＭＯＳと略称する。また、信号端子名とそれに入出力される信号名とに同一名称を付して説明する。個々の発光素子の発光により感光ドラム上に形成される静電潜像、もしくは現像後、あるいは印刷媒体上に転写されたトナー像の各々をドットと称する。
【０００３】
それと同様に、前記ドットと対応する個々の発光素子それぞれをドットと呼ぶ。本書で取り上げているＬＥＤヘッドとは、発光素子およびその駆動素子等を配置してなるユニットの一般名称である。ＬＥＤヘッドをプリンタ装置に限定して適用される場合にはＬＥＤプリントヘッドと称する。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。
【０００４】
従来の画像形成装置、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を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、該静電潜増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。このような電子写真プリンタでは、光源としてＬＥＤを用いたものが知られている。こうしたプリンタに用いられるＬＥＤヘッドは、複数のＬＥＤ素子を配列したＬＥＤアレイチップと、ＬＥＤアレイチップを駆動するドライバＩＣとから構成される。
【０００５】
ＬＥＤヘッドは、基準電圧を発生する基準電圧発生回路を備え、この基準電圧発生回路から発生した基準電圧と、ドライバＩＣ内に配置された抵抗によりＬＥＤ素子を駆動する駆動電流を決定する構成となっている。抵抗は半導体プロセス技術を用いて作成され、抵抗素子の素材としては一般的にはポリシリコンや不純物拡散抵抗等が用いられ、ドライバＩＣ内部にモノリシックに集積されている。
【０００６】
以上の構成を有する電子写真プリンタにおいては、ＬＥＤ素子の発光パワーの温度依存性は、マイナスの温度係数を持ち、ＬＥＤアレイチップのジャンクション温度の上昇に伴って発光パワーが減少することが知られている。
【０００７】
一例として、ＧａＡｓＰ基材を用いて作成したＬＥＤにおいては、約-０．６％/℃であり、ＡｌＧａＡｓ基材を用いたもので−０．２５％/℃、ＧａＡｓ基材を用いた赤外ＬＥＤで−１％/℃など、用いる化合物半導体の組成や発光波長などにより、発光パワーの温度依存性は大きく変化してしまう。
【０００８】
上述のように、ＬＥＤ素子の駆動手段はＬＥＤヘッド内に備えることになるが、ＬＥＤ発光パワーのマイナスの温度係数を補償するため、ＬＥＤ駆動電流値の温度係数をプラスのものとして構成することが望ましい。ドライバＩＣからの駆動電流出力値は、前述したドライバＩＣ内に配置された抵抗と基準電圧発生回路の出力電圧値とで決定されるため、抵抗の温度係数（通常プラスの値を持つ）を考慮して基準電圧発生回路の出力電圧にはプラスの温度特性を与える必要がある。
【０００９】
このように、ＬＥＤヘッドとしては、ＬＥＤ駆動に伴う温度変動があったとしても、発光パワーを所定値に維持する必要があり、前記したＬＥＤ素子の発光パワーの温度依存性を補償できるような駆動方法を備える必要がある。このような温度補償回路を備えた回路として、例えば、特開平１０−３３２４９４号公報（特許文献１）に開示されるものがある。以下、図面を用いて説明する。
【００１０】
図１４はＬＥＤヘッドの駆動回路を示す回路図、図１５は上記特許文献１に開示される基準電圧発生回路を示す回路図である。図１４はドライバＩＣの要部を示すもので、ＬＥＤ駆動回路とその周辺回路との接続関係を示し、一つのＬＥＤ素子（代表してドット１）について示している。
【００１１】
図１４において、破線にて囲まれた部分Ｇ１はプリバッファ回路であり、プリバッファ回路Ｇ１には、ＡＮＤ回路４２、ＰＭＯＳトランジスタ４３、ＮＭＯＳトランジスタ４４が配置されている。またＧ０はインバータ回路、ＬＴ１はラッチ回路である。また一点鎖線にて囲まれる部分３６は制御電圧発生回路であって、ドライバＩＣチップ毎に１回路ずつ設けられている。
【００１２】
５１は演算増幅器でその出力電圧がＶｃｏｎｔなる電位として図中に記載されている。該電位はＬＥＤの駆動電流を調整するためＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１へ印加される制御電圧である。また、５３は抵抗であって、その抵抗値がＲｒｅｆとして図中に記載されている。５２はＰＭＯＳトランジスタで、ＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１とゲート長が相等しいサイズとなる様に構成されている。
【００１３】
ＶＲＥＦは基準電圧入力端子であって演算増幅器５１の反転入力端子と接続され、後述する基準電圧発生回路より発生される基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。演算増幅器５１とＰＭＯＳトランジスタ５２と抵抗５３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５３に流れる電流（Ｉｒｅｆ）、すなわちＰＭＯＳトランジスタ５２に流れる電流は、電源電圧（ＶＤＤ）に依らず、基準電圧Ｖｒｅｆと抵抗５３の値Ｒｒｅｆのみにより決定される構成としている。
【００１４】
すなわち、演算増幅器５１の働きによりその反転入力端子の電位と非反転入力端子の電位とは略等しくなるように制御されるので、演算増幅器５１の非反転入力端子の電位は基準電圧Ｖｒｅｆと略等しくされ、抵抗５３に流れる電流ＩｒｅｆはＩｒｅｆ＝Ｖｒｅｆ／Ｒｒｅｆとして与えられる。
【００１５】
前述したように、ＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１とＰＭＯＳトランジスタ５２はゲート長が相等しいサイズとなる様に構成されており、ＬＥＤ駆動時にはそのゲート電位はＶｃｏｎｔと等しく、ＰＭＯＳトランジスタ５２とＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１は飽和領域で動作しておりカレントミラーの関係にある。
【００１６】
この結果、ＬＥＤ素子ＬＤ１の駆動電流値は抵抗５３に流れる電流Ｉｒｅｆに比例することになり、この基準電流ＩｒｅｆはＶＲＥＦ端子に入力された基準電圧Ｖｒｅｆに比例するので、基準電圧ＶｒｅｆによりＬＥＤ駆動電流値を一括して調整することが可能となっている。
【００１７】
図１５は上記基準電圧Ｖｒｅｆを発生する基準電圧発生回路３７を示す。図１５において、ソース端子が電源ＶＤＤに接続された同一サイズのＰＭＯＳトランジスタ６１乃至６３は、各々のゲート端子が接続されカレントミラー回路を構成し、ＰＭＯＳトランジスタ６１のドレーン出力は直列接続された抵抗６６、６７を介してＮＰＮバイポーラトランジスタ６４のコレクタに接続され、ＮＰＮバイポーラトランジスタ６４のエミッタはグランドに接続され、そのベースは前記抵抗６６、６７の接続点に接続される。
【００１８】
一方、前記カレントミラーのＰＭＯＳトランジスタ６２のドレーンはＮＰＮバイポーラトランジスタ６５のコレクタに接続され、該ＮＰＮトランジスタ６５のエミッタはグランドに接続され、そのベースはＮＰＮバイポーラトランジスタ６４のコレクタに接続されている。また、ＰＭＯＳトランジスタ６３のドレーンは抵抗６８を介してグランドに接続される。ここで、ＮＰＮバイポーラトランジスタ６５のエミッタ面積は、前記ＮＰＮバイポーラトランジスタ６４のエミッタ面積のＮ倍に設定されたものである。また、ＰＭＯＳトランジスタ６３のドレーンと抵抗６８との接続点が基準電圧発生回路３７の出力となり、図１５ではＶｒｅｆとして記載され、該端子の電圧値が前記した基準電圧Ｖｒｅｆとなる。
【００１９】
特許文献１に開示されているように、図１５に示す基準電圧発生回路３７からは温度に対して正の温度係数をもつ出力電圧が得られる。以下、これについて簡単に説明する。なお図に示す抵抗６６、６７、６８の抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３と記号する。
【００２０】
図１５の基準電圧発生回路３７において、バイポーラトランジスタ６４、６５の各コレクタ電流に対してベース電流が無視できると仮定すると、基準電圧発生回路３７の出力電圧Ｖｒｅｆは、
Vref = (R3/R2)(kT/q)ln(N)
で与えられる。ここで、kはボルツマン定数、Tは絶対温度、qは電子の電荷であり、ln( )は自然対数関数である。
ここで、Ｖｒｅｆの温度係数Ｔｃを
Tc = (1/Vref)・(ΔVref/ΔT)
として定義すると、前記Ｖｒｅｆ電圧の温度係数は1/Tで与えられ、室温（約300K）における値は 約+0.33%/℃となることが判る（特許文献１第１６頁参照）。
【００２１】
ＬＥＤヘッドに用いられるＧａＡｌＡｓ基材からなるＬＥＤ素子においては、その発光パワーの温度依存性が概ね -0.25%/℃ であり、一方ＣＭＯＳプロセスで構成されるドライバＩＣ内の基準抵抗の温度係数は 約+0.1%/℃ である。
ＬＥＤ温度は隣接配置されたドライバＩＣの温度とほぼ等しく、各ＬＥＤチップ同士や前記した基準電圧発生回路をプリント配線板上に形成されたグランド配線上に配置することでＬＥＤ素子の温度を略等しくすることができる。
このため、ＬＥＤ温度の上昇に伴う発光パワーの減少を補償するためには、基準電圧Ｖｒｅｆとしては、
-( -0.25 -0.1 ) = +0.35%/℃
程度の温度係数を与えれば良いことになる。この値は前述した基準電圧発生回路３７の温度係数に概ね等しい値である。
【００２２】
次に、温度補償回路を開示する他の文献（特許文献２：特開２０００−１５９４７２号公報）に開示される従来例を説明する。図１６は特許文献２に開示される基準電圧発生回路を示す回路図である。図１６において、基準電圧発生回路３７には、レギュレータ回路７１、ダイオード７２、７３および抵抗７４、７５が設けられている。
【００２３】
レギュレータ回路７１の第１端子は電源端子であり電源ＶＤＤと接続され、第２端子は出力端子であってダイオード７２のアノードと接続され、レギュレータ回路７１の第３端子はグランド端子であってグランドに接続される。ダイオード７２のカソードはダイオード７３のアノードと接続され、ダイオード７３のカソードは抵抗７４の一端に接続され、抵抗７４の他端は抵抗７５を介してグランドと接続されている。また抵抗７４、７５の接続中点は基準電圧Ｖｒｅｆ端子と接続されている。
【００２４】
図１６において、レギュレータ回路７１の出力電圧をＶｏ、ダイオード７２、７３の順方向電圧をＶｆ、ダイオード７３のカソード電位をＶｋ、７４、７５の抵抗値をＲ１、Ｒ２と記号する。これより、
Vk = Vo 2×Vf
Vref = R2×Vk/(R1+R2)= R2×(Vo-2×Vf)/(R1+R2)
の関係式が得られる。これらの式において、ダイオードの順方向電圧は温度上昇に対し約-2mV/℃の割合で減少することから、基準電圧値Ｖｒｅｆは温度上昇に対して、ほぼ直線的に増加する特性であることが判る。
【００２５】
ここで、基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数を求めてみよう。抵抗７４、７５の温度依存性は小さく、レギュレータ回路７１自体の温度依存性も小さいので、これらの温度係数は無視することができて、図１６の回路における基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数Ｔｃは
Tc = (1/Vref)×（ΔVref/ΔT） = 2/(Vo-2×Vf)×(-ΔVf/ΔT)
と求めることができる。
【００２６】
ここで実際に数値を当てはめて温度係数および基準電圧値を求めてみる。
（数値例１）
典型的な数値として、ダイオードの順電圧Vf=0.6V、順電圧の温度係数を-2mV/℃とし、レギュレータ回路７１の出力電圧値としてVo=2.5Vを選び、数値を当てはめて計算すると、
Tc = (1/Vref)×（ΔVref/ΔT）＝ 2/(2.5-2×0.6)×(2mV/℃)
= +0.31[%/℃]
を得る。また、このときのＶｒｅｆ出力電圧は
Vref = 2.5 2×0.6 =1.3[V]
である。
【００２７】
（数値例２）
また別の場合として、レギュレータ回路７１の出力電圧値としてVo=1.87Vとした場合を計算してみよう。このときＶｒｅｆ出力電圧は
Vref = 1.87 2×0.6 = 0.67[V]
このとき温度係数は
Tc = 2×(2 mV/℃)/0.67 = 0.6 [%/℃]
となって、先の場合と比べ約２倍の温度係数が得られたものの、得られるＶｒｅｆ出力電圧は約１／２と減少してしまうことが判る。
前述したようにＬＥＤ駆動ＩＣ単体での温度係数は約-0.1%/℃であり、基準電圧発生回路と組み合わせた場合におけるＬＥＤ駆動電流の温度係数は+0.5%/℃となって、温度依存性が-0.5%/℃となるＬＥＤの温度補償用に適することがわかる。
【００２８】
（数値例３）
更に別の場合として、レギュレータの出力電圧値としてVo=1.56Vとした場合を計算してみよう。このときＶｒｅｆ出力電圧は
Vref = 1.56 2×0.6 = 0.36[V]
このとき温度係数は
Tc = 2×(2 mV/℃)/0.36 = 1.1 [%/℃]
となって、先の場合と比べ更に約２倍の温度係数が得られたものの、得られるＶｒｅｆ出力電圧も更に約１／２と減少してしまうことが判る。
【００２９】
また、前述したようにＬＥＤ駆動ＩＣ単体での温度係数は約-0.1%/℃であり、基準電圧回路と組み合わせた場合におけるＬＥＤ駆動電流の温度係数は+1%/℃となって、温度依存性が-1%/℃となるＬＥＤの温度補償用に適することがわかる。
【特許文献１】特開平１０−３３２４９４号公報
【特許文献２】特開２００６−１５９４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
ＬＥＤヘッドとしては、ＬＥＤ駆動に伴う温度変動があったとしても、発光パワーを所定値に維持できる必要があり、前記したＬＥＤの発光パワーの温度依存性を補償できるような駆動方法を備える必要があるが、前述したようにＬＥＤの温度依存性は様々であるため、簡単な構成で所定の温度係数が得られる温度補償回路がこれまで切望されていた。
【００３１】
例えば、特許文献１に開示される基準電圧発生回路（図１５）においては、温度係数は絶対温度に反比例する値しかとることができず、種々の温度依存性をもつＬＥＤの温度補償に用いることができないという問題があった。
【００３２】
また、特許文献２に開示される基準電圧発生回路（図１６）においては、温度依存性が -0.5%/℃や -1%/℃といった特性のＬＥＤの温度補償を行うことは原理的には可能であるものの、温度係数を大きく設定しようとすると、出力できる基準電圧はＶｒｅｆ＝０．６７ＶやＶｒｅｆ＝０．３６Ｖといったように微小な電圧値となってしまい、ＬＥＤドライバＩＣの所望値に合わせることが困難であった。
【００３３】
また、別の方法として図１６に示した回路で用いられるダイオードの直列接続の段数を２個の直列接続から３個や４個の直列接続というように接続段数を増し、同時にレギュレータ回路の出力電圧を増加させる方法も取り得るのであるが、必要なダイオード素子数が増してしまいコストアップするという問題がある上に、必要となるレギュレータ回路の出力電圧も増大して電源電圧ＶＤＤに近い値となってしまい、所望のレギュレーション特性が得られなくなり、場合によっては電源電圧を超える出力電圧が必要となるなど、現実味に乏しいものであった。
【００３４】
本発明は、ＬＥＤ発光パワーのマイナスの温度依存性とドライバＩＣ内の基準抵抗の温度依存性を補償するためのものであって、 所望の温度係数や出力電圧値を任意に設定可能な基準電圧発生回路、駆動回路、プリンタおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記課題を解決するために本発明の基準電圧発生回路は、入力電圧から所望の基準電圧を出力する基準電圧発生回路であって、前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを設けたことを特徴とするものである。
【００３６】
本発明の基準電圧発生回路においては、前記所定電圧出力手段は電源に第１端子が接続されたレギュレータ回路であり、前記第１の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子に接続されたバイポーラトランジスタ素子から構成され、前記第２の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子および前記バイポーラトランジスタ素子のコレクタと該バイポーラトランジスタ素子のエミッタに接続された抵抗から構成される。
【００３７】
また本発明の基準電圧発生回路においては、前記所定電圧出力手段は電源に第１端子が接続されたレギュレータ回路であり、前記第１の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子に接続されたバイポーラトランジスタ素子と該バイポーラトランジスタ素子のエミッタに接続されたダイオードとから構成され、前記第２の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子および前記バイポーラトランジスタ素子のコレクタと該バイポーラトランジスタ素子のエミッタに接続された抵抗から構成される。
【００３８】
さらに本発明の基準電圧発生回路においては、前記所定電圧出力手段は電源に第１端子が接続されたレギュレータ回路であり、前記第１の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子に順方向に接続されたダイオードであり、前記第２の回路は、前記レギュレータ回路の第３端子と前記ダイオードに接続された抵抗とする。
【００３９】
また本発明の基準電圧発生回路は、入力電圧から所望の基準電圧を出力する基準電圧発生回路であって、前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する電圧を出力する第１の回路と、前記第１の回路から出力される前記電圧の大きさを設定する第２の回路とから構成される第１の温度補償回路と、前記第１の温度補償回路の出力電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第３の回路と、前記第３の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第４の回路とから構成される第２の温度補償回路とを具備することを特徴とする。
【００４０】
また本発明の駆動回路は、入力電圧から基準電圧を出力する基準電圧発生回路を有し、前記基準電圧により非駆動素子を駆動する駆動電流を調整する駆動回路であって、前記基準電圧発生回路は、前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを具備することを特徴とするものである。
【００４１】
また本発明に係るプリンタは、入力電圧から基準電圧を出力する基準電圧発生回路を有し、前記基準電圧により非駆動素子を駆動する駆動電流を調整する駆動回路を有するプリンタであって、前記基準電圧発生回路は、前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを具備することを特徴とするものである。
【００４２】
さらに本発明に係る画像形成装置は、入力電圧から基準電圧を出力する基準電圧発生回路を有し、前記基準電圧により非駆動素子を駆動する駆動電流を調整する駆動回路を有する画像形成装置であって、 前記基準電圧発生回路は、前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００４３】
上記構成を有する本発明に拠れば、素子数を増加させることなく、温度係数を大きく設定することが可能になるとともに、所望の温度係数および基準電圧の出力値を任意に設定可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。なお図面に共通する要素には同一の符号を付す。図１は本発明に係る電子写真プリンタを示すブロック図、図２は図１に示す電子写真プリンタの動作を示すタイムチャートである。
【実施例１】
【００４５】
図１において、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る印刷制御部であり、プリンタの印刷部の内部に配設され、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。
【００４６】
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、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によって帯電用電圧電源２５をオンにし、現像器２７の帯電を行う。
【００４７】
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、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。
【００４８】
図１、図２において、印刷制御部１は、用紙が印刷可能な位置に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、上位コントローラからビデオ信号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、印刷データ信号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）の印刷のために設けられたＬＥＤを複数個線上に配列したものである。
【００４９】
そして、印刷制御部１は１ライン分のビデオ信号ＳＧ２を受信すると、ＬＥＤヘッド１９にラッチ信号ＨＤ−ＬＯＡＤを送信し、印刷データ信号ＨＤ−ＤＡＴＡをＬＥＤヘッド１９内に保持させる。また印刷制御部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に保持した印刷データ信号ＨＤ−ＤＡＴＡについて印刷することができる。なお、ＨＤ−ＣＬＫは印刷データ信号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。
【００５０】
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、現像部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。
【００５１】
その後、該トナー像は転写部２８に送られ、一方、転写信号ＳＧ４によってプラス電位に転写用高圧電源２６がオンになり、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。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の外部に排出される。
【００５２】
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。以後、前記の動作を繰り返す。
【００５３】
次に、ＬＥＤヘッド１９について説明する。図３は本発明に係るＬＥＤヘッドの構造を示す図である。本実施例の説明においては、一例としてＡ４サイズの用紙に１インチ当たり６００ドットの解像度で印刷可能なＬＥＤヘッドについてとりあげ、その具体的な構成を説明する。本実施例ではＬＥＤ素子の総数は４９９２ドットであり、これを構成するために２６個のＬＥＤアレイを配列し、各ＬＥＤアレイには各々１９２個のＬＥＤ素子を含んでいる。
【００５４】
図３において、ＣＨＰ１乃至ＣＨＰ２６はＬＥＤアレイであり、ＣＨＰ３乃至ＣＨＰ２５は記載を省略している。ＩＣ１乃至ＩＣ２６はＣＨＰ１乃至ＣＨＰ２６に対応して配置されたドライバＩＣであって、ＬＥＤアレイＣＨＰ１乃至ＣＨＰ２６をそれぞれ駆動するためのものである。各ドライバＩＣは同一回路により構成され、隣接して配置されるドライバＩＣ同士はカスケードに接続される。
【００５５】
このように、図３に示すＬＥＤヘッドにおいては、図示しないプリント配線板上にＬＥＤアレイ２６個（ＣＨＰ１乃至ＣＨＰ２６）とそれを駆動するドライバＩＣ ２６個（ＩＣ１乃至ＩＣ２６）とが、それぞれ対向しながら整列して配置されており、ドライバＩＣ１チップ当たり１９２個のＬＥＤ素子が駆動でき、これらのチップが２６個カスケードに接続され、外部から入力される印刷データをシリアルに転送できる様になっている。
【００５６】
図３について、その構成を以下に順をおって説明する。各ドライバＩＣ ＩＣ１乃至ＩＣ２６は同一回路により構成され、隣接するドライバＩＣとカスケードに接続されている。ドライバＩＣはクロック信号ＨＤ−ＣＬＫを受けて印刷データのシフト転送を行うシフトレジスタ回路３１と、シフトレジスタ回路３１の出力信号をラッチ信号（以下ＨＤ−ＬＯＡＤと記す）によりラッチするラッチ回路３２と、ラッチ回路３２とインバータ回路３３との出力信号を入力して論理積をとるＡＮＤ回路３４と、ＡＮＤ回路３４の出力信号により電源ＶＤＤから駆動電流をＬＥＤ素子（ＣＨＰ１等）に供給するＬＥＤ駆動回路３５と、ＬＥＤ駆動回路３５の駆動電流が一定となる様に指令電圧を発生する制御電圧発生回路３６とを備えている。ＨＤ−ＳＴＢ−Ｎはストローブ信号であり、インバータ回路３３へ入力されている。
【００５７】
また３８は基準電圧発生回路であり、その出力はＩＣ１乃至ＩＣ２６の制御電圧発生回路３６に接続されて、所定の基準電圧Ｖｒｅｆを供給する。なお、前記ＨＤ−ＤＡＴＡ、ＨＤ−ＣＬＫ、ＨＤ−ＬＯＡＤ、ＨＤ−ＳＴＢ−Ｎの各信号は印刷時に印刷制御回路１から送られてくる。
【００５８】
図４は図３のブロック図にて示したＬＥＤヘッドの構成を簡略化して示す回路図である。図４に示すように、印刷データ信号ＨＤ−ＤＡＴＡはクロック信号ＨＤ−ＣＬＫと共にＬＥＤヘッド１９に入力され、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。
【００５９】
次に、ラッチ信号ＨＤ−ＬＯＡＤがＬＥＤヘッド１９に入力され、前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、図４において、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。
【００６０】
図５は図４におけるドライバＩＣのＬＥＤ駆動要部を抜き出して説明する図であって、ＬＥＤ駆動回路及び、その周辺回路との接続関係を示し、図５では代表してドット１（たとえばＬＥＤ１の駆動回路周辺）について記載している。前述したように、ＬＥＤ駆動電流値はドライバＩＣ内部で発生させた基準電流値により決定される。以下では、ＩＣ内部に立ち入ってその動作の概要を説明する。なお図５に示す回路構成は、従来技術として説明した図１４に示すものと同様である。
【００６１】
図５において、破線にて囲まれた部分Ｇ１はプリバッファ回路であり、プリバッファ回路Ｇ１には、ＡＮＤ回路４２、ＰＭＯＳトランジスタ４３、ＮＭＯＳトランジスタ４４が配置されている。またＧ０はインバータ回路、ＬＴ１はラッチ回路である。また一点鎖線にて囲まれる部分３６は制御電圧発生回路であって、ドライバＩＣチップ毎に１回路ずつ設けられている。
【００６２】
５１は演算増幅器でその出力電圧がＶｃｏｎｔなる電位として図中に記載されている。該電位はＬＥＤの駆動電流を調整するためＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１へ印加される制御電圧である。また、５３は抵抗であって、その抵抗値がＲｒｅｆとして図中に記載されている。５２はＰＭＯＳトランジスタで、ＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１とゲート長が相等しいサイズとなる様に構成されている。
【００６３】
ＶＲＥＦは基準電圧入力端子であって演算増幅器５１の反転入力端子と接続され、後述する基準電圧発生回路より発生される基準電圧Ｖｒｅｆが入力される。演算増幅器５１とＰＭＯＳトランジスタ５２と抵抗５３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５３に流れる電流（Ｉｒｅｆ）、すなわちＰＭＯＳトランジスタ５２に流れる電流は、電源電圧（ＶＤＤ）に依らず、基準電圧Ｖｒｅｆと抵抗５３の値Ｒｒｅｆの値のみにより決定される構成としている。
【００６４】
すなわち、演算増幅器５１の働きによりその反転入力端子の電位と非反転入力端子の電位とは略等しくなるように制御されるので、演算増幅器５１の非反転入力端子の電位は基準電圧Ｖｒｅｆと略等しくされ、抵抗５３に流れる電流ＩｒｅｆはＩｒｅｆ＝Ｖｒｅｆ／Ｒｒｅｆとして与えられる。
【００６５】
前述したように、ＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１とＰＭＯＳトランジスタ５２はゲート長が相等しいサイズとなる様に構成されており、ＬＥＤ駆動時にはそのゲート電位はＶｃｏｎｔと等しく、ＰＭＯＳトランジスタ５２とＬＥＤ駆動用トランジスタＴｒ１は飽和領域で動作しておりカレントミラーの関係にある。
【００６６】
この結果、ＬＥＤ素子ＬＤ１の駆動電流値は抵抗５３に流れる電流Ｉｒｅｆに比例することになり、この基準電流ＩｒｅｆはＶＲＥＦ端子に入力された基準電圧Ｖｒｅｆに比例するので、基準電圧ＶｒｅｆによりＬＥＤ駆動電流値を一括して調整することが可能となっている。
【００６７】
ＬＥＤヘッドの駆動は概ね前述したようなものであるため、下記の点に配慮して回路構成する必要がある。ＬＥＤアレイを駆動するためにドライバＩＣを設けているが、ＬＥＤの駆動電流値はドライバＩＣ内に配置された抵抗５３の値Ｒｒｅｆ と入力される基準電圧値Ｖｒｅｆとで決定されている。一方、前記抵抗５３は半導体プロセス技術を用いて作成されたものであり、抵抗素子の素材として一般的にはポリシリコンや不純物拡散抵抗等が用いられ、ドライバＩＣ内部にモノリシックに集積されている。
【００６８】
図６は実施例１における基準電圧発生回路の構成を示す回路図で、図３に３８で示す回路である。図６において、１０１はレギュレータ回路で、１０２はＮＰＮトランジスタで、１０３乃至１０６は抵抗である。レギュレータ回路１０１の第１端子は電源端子であり電源ＶＤＤと接続され、第２端子は出力端子であってＮＰＮトランジスタ１０２のコレクタおよび抵抗１０３の一端と接続され、レギュレータ回路１０１の第３端子はグランド端子であってグランドに接続される。
【００６９】
抵抗１０３の他端はＮＰＮトランジスタ１０２のベースと抵抗１０４の一端と接続され、抵抗１０４の他端はＮＰＮトランジスタ１０２のエミッタと抵抗１０５の一端と接続され、抵抗１０５の他端は抵抗１０６および基準電圧出力端子Ｖｒｅｆと接続される。抵抗１０６の他端はグランドと接続されている。
【００７０】
レギュレータ回路１０１としては電源端子に印加される電源電圧ＶＤＤによらず所定の出力電圧Ｖｏが得られるものであれば、いかなるものであっても用いることができるが、レギュレータ回路１０１としては出力電圧Ｖｏの温度係数が略ゼロであるものが望ましく、具体的には、例えばセイコーインスツル社製ＣＭＯＳボルテージレギュレータＳ−８１７シリーズを用いることができる。このＣＭＯＳボルテージレギュレータは出力電圧の温度係数がたかだか１００ｐｐｍ／℃程度と非常に小さく、消費電流も数μＡと小さいものである。もちろん、レギュレータ回路１０１としてはこの具体例に限られるものではなく、種々のものが使用可能である。
【００７１】
以上の構成により、実施例１の基準電圧発生回路３８は以下のように動作する。本動作を図７を用いて以下詳細に説明する。図７は実施例１の動作を説明する図であって、図６に対応するものである。図７において、抵抗１０３、１０４、１０５、１０６の抵抗値をそれぞれＲ２、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４と記号している。また、抵抗１０３、１０４の両端電圧をＶ２、Ｖ１と記号するとともに、該抵抗Ｖ２、Ｖ１に流れる電流値をＩ２、Ｉ１とし、ＮＰＮトランジスタ１０２のベース電流をＩＢと記号している。
【００７２】
電圧Ｖ１はＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧と等しくＶｂｅと表記する。このとき電流Ｉ１は
I1 = Vbe/R1
で表わされる。一方、ＮＰＮトランジスタ１０２のベース電流ＩBはＩ１、Ｉ２と比べて無視できるほど小さいので、抵抗１０３に流れる電流Ｉ２は、
I2 = IB + I1 ≒ I1
と表わすことができる。抵抗１０３の両端電圧Ｖ２は
V2 = R2×I2≒ R2×I1= (R2/R1)×Vbe
と表わせる。これより、ＮＰＮトランジスタ１０２のコレクタ・エミッタ間電圧は
V1+V2 = Vbe + (R2/R1)×Vbe =(1+R2/R1)×Vbe
として求めることができる。
【００７３】
レギュレータ回路１０１の出力電圧をＶｏ、ＮＰＮトランジスタ１０２のエミッタ電位をＶｋと記号して基準電圧Ｖｒｅｆの値を具体的に計算してみよう。Ｖｋ点の電位は
Vk = Vo - (V2+V1)= Vo - (1+R2/R1)× Vbe
であるので、これより
Vref = R4/(R3+R4)×Vk= R4/(R3+R4)×[Vo - (1+R2/R1)×Vbe]
として求めることができる。
上式において、ＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧は温度上昇に対し約-2mV/℃の割合で減少することから、基準電圧値Ｖｒｅｆは温度上昇に対して、ほぼ直線的に増加する特性が得られることが判る。
【００７４】
ここで、前記Ｖｒｅｆ電圧の温度係数を求めてみよう。抵抗１０３、１０４、０１５、１０６の温度依存性は小さく、レギュレータ回路１０１自体の温度依存性も小さいので、これらの温度係数は無視することができて、図６の回路におけるＶｒｅｆ電圧の温度係数Ｔｃは
Tc = (1/Vref)×ΔVref/ΔT
= (1+R2/R1)/[(Vo-(1+R2/R1)×Vbe)]×(-ΔVbe/ΔT)
と求まる。簡単にするためＲ１とＲ２を等しく設定すると，
Tc = 2/(Vo-2×Vbe)×(-ΔVbe/ΔT)
となって、正の温度特性が得られることが判る。
【００７５】
ＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅは図１６に示した従来例のダイオードの順電圧と略等しく、その温度依存性も約-2mV/℃と略等しいので，Ｒ１とＲ２の抵抗値を等しく設定した場合には図７のＶ１＋Ｖ２は２×Ｖｂｅとなり、２個のダイオードを順方向に直列接続したものと同様となって、図１６の回路と同様の特性となることが判る。またこの場合の基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数は
Tc = 2/(Vo-2×Vbe)
となって、図１６に示す回路と同様な特性が得られることが判る。
【００７６】
別の場合として、R2/R1の抵抗比を３と設定した場合には
V1+V2 = 4×Vbe
となって、４個のダイオードを順方向に直列接続したものと同様となり、１個のトランジスタ１０２でありながら図１６の構成においてダイオードの接続個数を４個とした場合と同様の回路特性が得られる。それのみならず、前記抵抗１０４、１０３の抵抗値Ｒ１、Ｒ２の設定は任意に取り得るので、ダイオードの直列接続数に対応させたときに２．５個や２．６個といった実数個に相当する特性をも得られることが判る。
【００７７】
（実施例１の効果）
実施例１に示す基準電圧発生回路３８に用いるレギュレータ回路１０１は入力される電源電圧によらず所定の出力電圧が得られるものであり、その出力電圧の温度係数は殆どゼロに構成されている。また基準電圧回路における基準電圧値やその温度依存性はレギュレータ回路１０１の出力電圧値とＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧の温度特性、および２つの抵抗間の抵抗比により決定することができる。
【００７８】
従来技術による構成において温度係数を大きく設定しようとすると、図１６を用いて示したようにダイオードの直列接続段数を増す必要から所要の素子数が増えてコストアップしてしまうのに対し、実施例１の構成においては素子数の増加はなく、それを用いるＬＥＤヘッドのコストを低く抑えることが可能となる。
【００７９】
それに加えて、基準電圧発生回路内の抵抗を設定することで、ダイオードの順方向電圧の２．５個分や２．６個分といった実数個に相当する温度依存性を与えることが可能となり、従来構成の場合と比べて温度補償特性をより細かく設定することができて、ＬＥＤの温度補償をより正確に実現できるようになるのである。
【実施例２】
【００８０】
図８は実施例２の基準電圧発生回路を示す回路図である。図８において、実施例２の基準電圧発生回路３９には、レギュレータ回路１０１、ＮＰＮトランジスタ１０２、ダイオード１１０および抵抗１０３乃至１０６が設けられている。レギュレータ回路１０１の第１端子は電源端子であり電源ＶＤＤと接続され、第２端子は出力端子であってＮＰＮトランジスタ１０２のコレクタおよび抵抗１０３の一端と接続され、レギュレータ回路１０１の第３端子はグランド端子であってグランドに接続される。
【００８１】
抵抗１０３の他端はＮＰＮトランジスタ１０２のベースと抵抗１０４の一端と接続され、ＮＰＮトランジスタ１０２のエミッタはダイオード１１０のアノードと接続され、ダイオード１１０のカソードは１０４の他端と抵抗１０５の一端と接続され、抵抗１０５の他端は抵抗１０６および基準電圧出力端子Ｖｒｅｆと接続される。抵抗１０６の他端はグランドと接続されている。
【００８２】
次に実施例２の動作を説明する。図９は実施例２の動作を説明する図であって、図８に対応するものである。図９において、抵抗１０３、１０４、１０５、１０６の抵抗値をＲ２、Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４と記号している。また抵抗１０３、１０４の両端電圧をそれぞれＶ２、Ｖ１と記号するとともに、該抵抗１０３、１０４に流れる電流値をＩ２、Ｉ１とし、ＮＰＮトランジスタ１０２のベース電流をＩＢと記号している。
【００８３】
抵抗１０４の両端電圧Ｖ１はＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅとダイオード１１０の順電圧Ｖｆの加算値と略等しく、ＶｂｅとＶｆは略等しいので、
V1 = 2×Vbe
となる。このとき抵抗１０４に流れる電流Ｉ１は
I1 = V1/R1 = 2×Vbe/R1
である。
【００８４】
一方、ＮＰＮトランジスタ１０２のベース電流ＩBは抵抗１０３、１０４に流れる電流値Ｉ１、Ｉ２と比べて無視できるほど小さいので、
I2 = IB + I1 ≒ I1
となり、抵抗１０３の両端電圧Ｖ２は
V2 = R2×I2≒ R2×I1= (R2/R1)×2×Vbe
となる。これより、Ｖ１＋Ｖ２は
V1+V2 = 2×Vbe + (R2/R1)×2×Vbe =(1+R2/R1)×2×Vbe
として求めることができる。
【００８５】
次にレギュレータ回路１０１の出力電圧をＶｏ、ダイオード１１０のカソード電位をＶｋと記号して基準電圧Ｖｒｅｆの値を具体的に計算してみよう。Ｖｋ点の電位は
Vk = Vo - (V2+V1)= Vo - (1+R2/R1)×2×Vbe
であるので、これより
Vref = R4/(R3+R4)×Vk= R4/(R3+R4)×[Vo - (1+R2/R1)×2×Vbe]
として求めることができる。
【００８６】
次に基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数を求めてみよう。抵抗１０３、１０４、１０５、１０６の温度依存性は小さく、レギュレータ回路１０１自体の温度依存性も小さいので、これらの温度係数は無視することができて、図８の回路における基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数Ｔｃは
Tc = (1/Vref)×ΔVref/ΔT = (1+R2/R1)/[(Vo-(1+R2/R1)×2×Vbe)]×(-2×ΔVbe/ΔT)
と求まる。簡単にするためＲ１とＲ２を等しく設定すると，
Tc = 4/(Vo-4×Vbe)×(-ΔVbe/ΔT)
となって、正の温度特性が得られることが判る。
【００８７】
ＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧Ｖｂｅは図Ｃで示したダイオードの順電圧と略等しく、その温度依存性も約-２ｍＶ/℃と略等しいので、抵抗１０４と抵抗１０３の抵抗値Ｒ１とＲ２を等しく設定した場合には、図９のＶ１＋Ｖ２は４×Ｖｂｅとなり、４個のダイオードを順方向に直列接続したものと同様となることが判る。
また別の場合として、R2/R1の抵抗比を３と設定した場合には、
V1+V2 = 8×Vbe
となって、８個のダイオードを順方向に直列接続したものと同様となる。
【００８８】
実施例２では、このように１個のトランジスタ１０２とダイオード１１０から成る回路でありながら、４個や８個のダイオードを直列接続した場合と同様の回路特性が得られる。それのみならず、抵抗１０４、１０３の抵抗値Ｒ１、Ｒ２の設定は任意に取り得るので、ダイオードの直列接続数に対応させたときに４．５個や４．６個といった実数個に相当する特性をも得られることが判る。
【００８９】
ここで実際に数値を当てはめて温度係数および基準電圧値を求めてみる。
（数値例１）
典型的な数値として、抵抗値Ｒ１とＲ２とを等しく設定し、簡単化するため抵抗値Ｒ３をゼロとし、ダイオード１１０の順電圧Vf=0.6V、順電圧の温度係数を-2mV/℃とし、レギュレータ回路１０１の出力電圧値としてVo=4Vを選び、数値を当てはめて計算すると、
Vk = Vo-(1+R2/R1)×2×Vbe=44×Vbe=44×0.6=1.6[V]
となり、また温度係数Ｔｃは、
Tc= 4/(Vo-4×Vbe)×(-ΔVbe/ΔT)= 4/(4-4×0.6)×2mV/℃= +0.5%/℃
を得る。
【００９０】
前述したようにＬＥＤ駆動ＩＣ単体での温度係数は約-0.1%/℃であり、基準電圧発生回路と組み合わせた場合におけるＬＥＤ駆動電流の温度係数は+0.4%/℃となって、温度依存性が-0.4%/℃となるＬＥＤの温度補償用に適することがわかる。
【００９１】
（実施例２の効果）
第２実施例に示す基準電圧発生回路３９に用いるレギュレータ回路１０１は入力される電源電圧によらず所定の出力電圧が得られるものであり、その出力電圧の温度係数は殆どゼロに構成されている。また基準電圧発生回路３９における基準電圧値やその温度依存性は前記レギュレータ回路１０１の出力電圧値とＮＰＮトランジスタ１０２のベース・エミッタ間電圧の温度特性、および２つの抵抗１０３、１０４間の抵抗比により決定することができる。
【００９２】
従来技術による構成において温度係数を大きく設定しようとすると、図１６を用いて示したように、ダイオードの直列接続段数を増す必要から所要の素子数が増えてコストアップしてしまうのに対し、実施例２の構成においては素子数の増加はなく、それを用いるＬＥＤヘッドのコストを低く抑えることが可能となる。
【００９３】
それに加えて，基準電圧発生回路３９内の抵抗を設定することで，ダイオードの順方向電圧の４．５個分や４．６個分といった実数個に相当する温度依存性を与えることが可能となり、従来構成の場合と比べて温度補償特性をより細かく設定することができて、ＬＥＤの温度補償をより正確に実現できるようになる。
【実施例３】
【００９４】
次に実施例３について説明する。図１０は実施例３の基準電圧発生回路を示す回路図である。図１０において、実施例３の基準電圧発生回路４０には、レギュレータ回路１０１、ダイオード１２１、１２２、抵抗１２３、１２４が設けられている。レギュレータ回路１０１の第１端子は電源端子であり電源ＶＤＤと接続され、第２端子は出力端子であってダイオード１２１のアノードと接続され、レギュレータ回路１０１の第３端子はグランド端子であって、後述する抵抗１２３、１２４の接続中点と接続される。
【００９５】
ダイオード１２１のカソードはダイオード１２２のアノードと接続され、ダイオード１２２のカソードは抵抗１２３の一端と接続され、抵抗１２３の他端は抵抗１２４の一端と前述したレギュレータ回路の第３端子と接続される。また抵抗１２４の他端はグランドと接続されている。
【００９６】
次に実施例３の動作を説明する。図１１は実施例３の動作を説明する図であって、図１０に対応するものである。図１１において、抵抗１２３、１２４の抵抗値をＲ１、Ｒ２と記号している。また抵抗１２３、１２４の両端電圧をＶ１、Ｖ２と記号するとともに、該抵抗１２３、１２４に流れる電流値をＩ１、Ｉ２とし、レギュレータ回路１０１のグランド端子の電流をIｓｓと記号している。
【００９７】
抵抗１２３の電圧Ｖ１はレギュレータ回路１０１の出力電圧Voからダイオード１２１、１２２の順電圧Ｖｆの加算値を減じたもので、
V1 = Vo 2×Vf
となる。このときの抵抗１２３に流れる電流Ｉ１は
I1 = V1/R1 = (Vo-2×Vf)/R1
である。
一方、レギュレータ回路１０１のグランド電流Ｉｓｓは抵抗１２３、１２４の電流Ｉ１、Ｉ２と比べて無視できるほど小さいので、
I2 = Iss + I1 ≒ I1
であり、抵抗１２４の両端電圧Ｖ２は
V2 = R2×I2≒ R2×I1= (Vo 2×Vf)×R2/R1
と求まる。
【００９８】
基準電圧Ｖｒｅｆの出力はＶ１＋Ｖ２であるので、これより基準電圧Ｖｒｅｆは
Vref=(Vo−2×Vf)+(Vo−2×Vf)×R2/R1=(1+R2/R1)×(Vo−2×Vf)
として求めることができる。図１６に示す従来例における対応する位置の電位Ｖｋは
Vk = Vo 2×Vf
であったことを想起すると、図１１における回路においては出力電圧が(1+R2/R1)倍されていることが判る。
【００９９】
次に基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数を求めてみよう。抵抗１２３、１２４の温度依存性は小さく、レギュレータ回路１０１自体の温度依存性も小さいので、これらの温度係数は無視することができて、図１１の回路における基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数Ｔｃは
Tc = (1/Vref)×ΔVref/ΔT = 2/(Vo-2×Vf)×(-ΔVf/ΔT)
となって、正の温度特性が得られることが判る。またレギュレータ回路１０１の出力電圧Ｖｏの設定を変えることで温度係数を調整可能である。
【０１００】
それに加えて、実施例３における回路においては、図１６に示す従来例の回路に比べてその出力電圧が(1+R2/R1)倍されて出力できるので、前記抵抗比を変えることで前記温度係数の設定に独立して出力電圧も所要値に設定可能となり、部品点数を増加させることなく任意の温度係数で任意の出力電圧が得られるという設計上の利点が得られるのである。
【０１０１】
ここで実際に数値を当てはめて温度係数および基準電圧値を求めてみる。
（数値例１）
典型的な数値として、ダイオードの順電圧Vf=0.6V、順電圧の温度係数を-2mV/℃とし、レギュレータの出力電圧値としてVo=2.5Vを選び、また簡単のため抵抗１２３、１２４の抵抗値Ｒ１とＲ２とを等しく選び、前記数値を当てはめて計算すると、温度係数Ｔｃは
Tc=2/(Vo-2×Vf)×(-ΔVf/ΔT)=2/(2.5-2×0.6)×(2mV/℃)
=+0.31[%/℃]
を得る。なおこのときの基準電圧Ｖｒｅｆの出力電圧は
Vref = (1+R2/R1)×(Vo-2×Vf)=2×(2.5 2×0.6) =2.6[V]
である。
【０１０２】
（数値例２）
また別の場合として、レギュレータ回路１０１の出力電圧値としてVo=2Vとした場合を計算してみよう。このときの基準電圧Ｖｒｅｆは、
Vref = (1+R2/R1)×(Vo-2×Vf) = 2×(2 2×0.6) = 1.6[V]
このとき温度係数は
Tc=2/(Vo-2×Vf)×(-ΔVf/ΔT)=2×(2-2×0.6)×(2mV/℃)=0.5[%/℃]
となって、温度係数を大きく設定しても、出力される基準電圧値の大幅な低下を防止できていることが判る。
【０１０３】
（実施例３の効果）
ＬＥＤヘッドとしては、ＬＥＤ駆動に伴う温度変動があったとしても、発光パワーを所定値に維持する必要があり、前記したＬＥＤの発光パワーの温度依存性を補償できるような駆動方法を備える必要があるが、前述したようにＬＥＤの温度依存性は様々であるため、簡単な構成で所定の温度係数が得られる温度補償回路がこれまで切望されてきた。
【０１０４】
実施例３の構成ではレギュレータ回路１０１の出力電圧Ｖｏの設定を変えることで温度係数を調整可能であり、それに加えて、実施例３における回路においては図１６に示す従来例の回路に比べてその出力電圧が(1+R2/R1)倍されて出力できるので、前記抵抗比を変えることで前記温度係数の設定に独立して出力電圧も所要値に設定可能となり、部品点数を増加させることなく任意の温度係数で任意の出力電圧が得られるという設計上の利点が得られる。
【実施例４】
【０１０５】
次に実施例４を説明する。図１２は実施例４の基準電圧発生回路を示す回路図である。図１２において、実施例４の基準電圧発生回路４１には、レギュレータ回路１０１、ダイオード１３１、１３２、抵抗１３３乃至１３５が設けられている。レギュレータ回路１０１の第１端子は電源端子であり電源ＶＤＤと接続され、第２端子は出力端子であってダイオード１３１のアノードと接続される。レギュレータ回路１０１の第３端子はグランド端子であって、抵抗１３３、１３４の接続中点と接続される。
【０１０６】
ダイオード１３１のカソードはダイオード１３２のアノードと接続され、ダイオード１３２のカソードは抵抗１３５の一端と接続され、抵抗１３５の他端はグランドと接続される。またダイオード１３１のカソードは抵抗１３３の一端と接続され、抵抗１３３の他端はレギュレータ回路１０１の第３端子と抵抗１３４の一端と接続される。また抵抗１３４の他端はグランドと接続されている。
【０１０７】
次に実施例４の動作を説明する。図１３は実施例４の動作を説明する図であって、図１２に対応するものである。図１３において、抵抗１３３、１３４の抵抗値をＲ１、Ｒ２と記号している。また抵抗１３３、１３４の両端電圧をＶ１、Ｖ２と記号するとともに、該抵抗に流れる電流値をＩ１、Ｉ２とし、レギュレータ回路１０１のグランド端子の電流をIｓｓと記号している。またダイオード１３１、１３２の順電圧をＶｆとして図中に記載している。さらに破線で囲まれた１４１の領域はレギュレータ回路１０１、ダイオード１３１、抵抗１３３、１３４からなる第1の温度補償回路を構成し、一点鎖線で囲まれた１４２の領域はダイオード１３２と抵抗１３５からなる第２の温度補償回路を構成している。
【０１０８】
抵抗１３３の両端電圧Ｖ１は、レギュレータ回路１０１の出力電圧Voからダイオード１３１の順電圧Ｖｆを減じたものであり、
V1 = Vo - Vf
となる。このときの電流Ｉ１は
I1 = V1/R1 = (Vo-Vf)/R1
である。一方レギュレータ回路１０１のグランド電流Ｉｓｓは抵抗１３３、１３４の電流Ｉ１、Ｉ２と比べて無視できるほど小さいので、
I2 = Iss + I1 ≒ I1
となり、抵抗１３４の両端電圧Ｖ２は
V2 = R2×I2≒ R2×I1= (Vo - Vf)×R2/R1
となる。
【０１０９】
ダイオード１３１のカソード電位をＶｋと記号すると、
Vk = V1 +V2= (Vo-Vf)+(R2/R1)×(Vo-Vf)=(1+R2/R1)×(Vo-Vf)
となり、該電圧は前述した第１の温度補償回路１４１の出力電圧となる。一方、基準電圧Ｖｒｅｆは前述したＶｋ電位からダイオード１３２の順電圧Ｖｆを減じたものであり、これよりＶｒｅｆは
Vref = (１+ R2/R1)×(Vo - Vf) -Vf
として求めることができる。
【０１１０】
次に基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数を求めてみよう。抵抗１３３，１３４の温度依存性は小さく、レギュレータ回路１０１自体の温度依存性も小さいので、これらの温度係数は無視することができて、図１３の回路における基準電圧Ｖｒｅｆの温度係数Ｔｃは
Tc = (1/Vref)×ΔVref/ΔT
= 1/[(1+R2/R1)×(Vo-Vf) Vf]×[(1+R2/R1)×(-ΔVf/ΔT) -ΔVf/ΔT]
が得られる。
【０１１１】
上式を参照して明らかなように、ダイオードの順電圧Ｖｆは約-2mV/℃の温度依存性をもつので、実施例４の基準電圧回路は温度上昇に対して出力電圧が増加する正の温度特性が得られることが判る。また前記実施例１乃至実施例３における回路と同様に、レギュレータ回路１０１の出力電圧Ｖｏの設定を変えることで温度係数を調整可能である。それに加えて、レギュレータ回路１０１の出力電圧Ｖｏからダイオードの順電圧Ｖｆを減じた値を (1+R2/R1)倍した出力電圧が得られるので、抵抗１３３と１３４の抵抗比を変えることで前記温度係数の設定に独立して出力電圧も所要値に設定可能となり、この出力電圧から更にダイオード１３２の順電圧Ｖｆを減じることで更に大きな温度係数を得ることができる。
【０１１２】
このように、実施例４による基準電圧発生回路４１においては、従来構成の回路に比べ部品点数を増加させることなく、任意の温度係数で任意の出力電圧が得られるという設計上の利点が得られるのである。
【０１１３】
ここで実際に数値を当てはめて温度係数および基準電圧値を求めてみる。
（数値例１）
典型的な数値として、ダイオードの順電圧Vf=0.6V、順電圧の温度係数を-2mV/℃とし、レギュレータ回路の出力電圧値としてVo=2.5Vを選び、また簡単のため抵抗１３３、１３４の抵抗値Ｒ１とＲ２とを等しく選び、前記式に当てはめて計算すると、基準電圧Ｖｒｅｆは、
Vref = (1+R2/R1)×(Vo-Vf)−Vf=2×(2.5−0.6)−0.6 =3.2[V]
また温度係数Ｔｃとして
Tc = +0.2[%/℃]
が得られる。
【０１１４】
（数値例２）
また別の場合として、レギュレータ回路１０１の出力電圧値としてVo=2Vとした場合を計算してみよう。この場合は、
Vref = (1+R2/R1)×(Vo−Vf)−Vf = 2×(2−0.6)−0.6 = 2.2[V]
ことのとき温度係数Ｔｃは
Tc = +0.3 [%/℃]
が得られる。
【０１１５】
（数値例３）
さらに別の場合として、レギュレータ回路１０１の出力電圧値としてVo＝1.2Vとした場合を計算してみよう。この場合は、
Vref＝(1+R2/R1)×(Vo−Vf)−Vf＝2×(1.2−0.6)−0.6＝0.6[V]
ことのとき温度係数は
Tc ＝+1 [%/℃]
と更に大きな温度係数が得られることが判る。
【０１１６】
（実施例４の効果）
ＬＥＤヘッドとしては、ＬＥＤ駆動に伴う温度変動があったとしても、発光パワーを所定値に維持する必要があり、前記したＬＥＤの発光パワーの温度依存性を補償できるような駆動方法を備える必要があるが、前述したようにＬＥＤの温度依存性は様々であるため、簡単な構成で所定の温度係数が得られる温度補償回路がこれまで切望されてきたのである。
【０１１７】
これまで詳細に説明したように、実施例４の構成ではレギュレータ回路１０１の出力電圧Ｖｏの設定を変えることで温度係数を調整可能であり、それに加えて、実施例４における第１の温度補償回路部においては図１６に示す従来例の回路に比べてその出力電圧が(1+R2/R1)倍されて出力できるので、前記抵抗比を変えることで前記温度係数の設定に独立して出力電圧も所要値に設定可能となり、さらにダイオード１３２の順電圧Ｖｆを減じることで更に大きな温度係数を得ることができる。
【０１１８】
このように実施例４の構成においては、従来技術による基準電圧発生回路と比べ、部品点数を増加させることなく、より大きな温度係数が任意に設定でき、さらに出力電圧も比較的自由に設定し得るという設計上の利点が得られるのである。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
以上述べたように、本発明の実施例１乃至実施例４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ＬＥＤヘッドへ適用する場合について説明したが、同様の方法で、光源に有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬヘッドへ適用することも可能であり、さらには、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出来る。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明に係る電子写真プリンタを示すブロック図である。
【図２】電子写真プリンタの動作を示すタイムチャートである。
【図３】ＬＥＤヘッドの構造を示す図である。
【図４】ＬＥＤヘッドの構成を簡略化して示す回路図である。
【図５】ドライバＩＣのＬＥＤ駆動要部を示す回路図である。
【図６】実施例１における基準電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図７】実施例１の動作を説明する回路図である。
【図８】実施例２における基準電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図９】実施例２の動作を説明する回路図である。
【図１０】実施例３における基準電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図１１】実施例３の動作を説明する回路図である。
【図１２】実施例４における基準電圧発生回路の構成を示す回路図である。
【図１３】実施例４の動作を説明する回路図である。
【図１４】ＬＥＤヘッドの駆動回路を示す回路図である。
【図１５】特許文献１に開示される基準電圧発生回路を示す回路図である。
【図１６】特許文献２に開示される基準電圧発生回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１９ ＬＥＤヘッド
３８、３９、４０、４１ 基準電圧発生回路
１０１ レギュレータ回路
１０２ ＮＰＮトランジスタ
１０３、１０４、１０５、１０６、１３３、１３４、１３５ 抵抗
１１０、１２１、１２２、１２３、１２４、１３１、１３２ ダイオード
ＬＤ１、ＬＤ２、・・・、ＬＤ４９９２ ＬＥＤ素子
Ｖｒｅｆ 基準電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧から所望の基準電圧を出力する基準電圧発生回路において、
前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、
前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、
前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを設けたことを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項２】
前記所定電圧出力手段は電源に第１端子が接続されたレギュレータ回路であり、
前記第１の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子に接続されたバイポーラトランジスタ素子から構成され、
前記第２の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子および前記バイポーラトランジスタ素子のコレクタと該バイポーラトランジスタ素子のエミッタに接続された抵抗から構成される請求項１記載の基準電圧発生回路。
【請求項３】
前記所定電圧出力手段は電源に第１端子が接続されたレギュレータ回路であり、
前記第１の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子に接続されたバイポーラトランジスタ素子と該バイポーラトランジスタ素子のエミッタに接続されたダイオードとから構成され、
前記第２の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子および前記バイポーラトランジスタ素子のコレクタと該バイポーラトランジスタ素子のエミッタに接続された抵抗から構成される請求項１記載の基準電圧発生回路。
【請求項４】
前記所定電圧出力手段は電源に第１端子が接続されたレギュレータ回路であり、
前記第１の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子に順方向に接続されたダイオードであり、
前記第２の回路は、前記レギュレータ回路の第３端子と前記ダイオードに接続された抵抗である請求項１記載の基準電圧発生回路。
【請求項５】
入力電圧から所望の基準電圧を出力する基準電圧発生回路において、
前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、
前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する電圧を出力する第１の回路と、
前記第１の回路から出力される前記電圧の大きさを設定する第２の回路とから構成される第１の温度補償回路と、
前記第１の温度補償回路の出力電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第３の回路と、
前記第３の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第４の回路とから構成される第２の温度補償回路とを具備することを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項６】
入力電圧から基準電圧を出力する基準電圧発生回路を有し、前記基準電圧により非駆動素子を駆動する駆動電流を調整する駆動回路において、
前記基準電圧発生回路は、
前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、
前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、
前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを具備することを特徴とする駆動回路。
【請求項７】
入力電圧から基準電圧を出力する基準電圧発生回路を有し、前記基準電圧により非駆動素子を駆動する駆動電流を調整する駆動回路を有するプリンタにおいて、
前記基準電圧発生回路は、
前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、
前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、
前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを具備することを特徴とするプリンタ。
【請求項８】
入力電圧から基準電圧を出力する基準電圧発生回路を有し、前記基準電圧により非駆動素子を駆動する駆動電流を調整する駆動回路を有する画像形成装置において、
前記基準電圧発生回路は、
前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、
前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、
前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
入力電圧から所望の基準電圧を出力する基準電圧発生回路において、
前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、
前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、
前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを設けたことを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項２】
前記所定電圧出力手段は電源に第１端子が接続されたレギュレータ回路であり、
前記第１の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子に接続されたバイポーラトランジスタ素子から構成され、
前記第２の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子および前記バイポーラトランジスタ素子のコレクタと該バイポーラトランジスタ素子のエミッタに接続された抵抗から構成される請求項１記載の基準電圧発生回路。
【請求項３】
前記所定電圧出力手段は電源に第１端子が接続されたレギュレータ回路であり、
前記第１の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子に接続されたバイポーラトランジスタ素子と該バイポーラトランジスタ素子のエミッタに接続されたダイオードとから構成され、
前記第２の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子および前記バイポーラトランジスタ素子のコレクタと該バイポーラトランジスタ素子のエミッタに接続された抵抗から構成される請求項１記載の基準電圧発生回路。
【請求項４】
前記所定電圧出力手段は電源に第１端子が接続されたレギュレータ回路であり、
前記第１の回路は、前記レギュレータ回路の第２端子に順方向に接続されたダイオードであり、
前記第２の回路は、前記レギュレータ回路の第３端子と前記ダイオードに接続された抵抗である請求項１記載の基準電圧発生回路。
【請求項５】
入力電圧から所望の基準電圧を出力する基準電圧発生回路において、
前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、
前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する電圧を出力する第１の回路と、
前記第１の回路から出力される前記電圧の大きさを設定する第２の回路とから構成される第１の温度補償回路と、
前記第１の温度補償回路の出力電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第３の回路と、
前記第３の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第４の回路とから構成される第２の温度補償回路とを具備することを特徴とする基準電圧発生回路。
【請求項６】
入力電圧から基準電圧を出力する基準電圧発生回路を有し、前記基準電圧により非駆動素子を駆動する駆動電流を調整する駆動回路において、
前記基準電圧発生回路は、
前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、
前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、
前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを具備することを特徴とする駆動回路。
【請求項７】
入力電圧から基準電圧を出力する基準電圧発生回路を有し、前記基準電圧により非駆動素子を駆動する駆動電流を調整する駆動回路を有するプリンタにおいて、
前記基準電圧発生回路は、
前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、
前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、
前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを具備することを特徴とするプリンタ。
【請求項８】
入力電圧から基準電圧を出力する基準電圧発生回路を有し、前記基準電圧により非駆動素子を駆動する駆動電流を調整する駆動回路を有する画像形成装置において、
前記基準電圧発生回路は、
前記入力電圧から所定電圧を出力する所定電圧出力手段と、
前記所定電圧出力手段から出力される前記所定電圧から正の温度特性を有する前記基準電圧を出力する第１の回路と、
前記第１の回路から出力される前記基準電圧の大きさを設定する第２の回路とを具備することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−６４３２３（Ｐ２００９−６４３２３Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３２８４９（Ｐ２００７−２３２８４９）
【出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【出願人】（５００００２５７１）株式会社沖デジタルイメージング (186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月７日（２００７．９．７）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【出願人】（５００００２５７１）株式会社沖デジタルイメージング (186)
【Ｆターム（参考）】
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