JPH0798401B2

JPH0798401B2 - Light emitting element drive

Info

Publication number: JPH0798401B2
Application number: JP31643287A
Authority: JP
Inventors: 洋介山本
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1987-12-15
Filing date: 1987-12-15
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPH01156082A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、発光素子駆動装置に関し、詳しくは、LED
プリンタに使用される複数のLEDアレイをそれぞれ駆動
するドライブ回路の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting element driving device, and more specifically, to an LED
The present invention relates to improvement of a drive circuit that drives a plurality of LED arrays used in a printer.

［従来の技術］最近では、小型、軽量化、高速化を実現するプリンタと
して光プリンタが注目されているが、これは、64〜256
個程度のLED等で構成される発光素子のモノリシックを
１チップに集積化した発光素子アレイを使用するもので
あって、この発光素子アレイは、記録用紙の幅方向に直
線状に複数配列されて、光プリンタの光源として使用さ
れる。[Prior Art] Recently, an optical printer has been attracting attention as a printer that realizes small size, light weight, and high speed.
A light-emitting element array in which a monolithic light-emitting element composed of about LEDs or the like is integrated on one chip is used, and the light-emitting element array is linearly arranged in the width direction of the recording paper. Used as a light source for optical printers.

光プリンタの光源は、印字濃度、ドット径等に直接影響
を与える関係ですべての発光素子の発光量がほぼ均一で
あることが要求されるが、LEDアレイ等の発光素子で
は、製造ロットの相違とか、製造工程の不均一性などか
ら素子間に性能のばらつきが発生し、しかも、それがLE
Dアレイ間相互においても輝度にばらつきを生じさせ
る。The light source of an optical printer is required to have a substantially uniform amount of light emission from all light emitting elements because it directly affects print density, dot diameter, etc. However, due to non-uniformity in the manufacturing process, there are variations in performance between elements, and this is due to LE
There is variation in brightness between D arrays as well.

このようなばらつきを抑制する方法の１つとして、各発
光素子を駆動するドライブ回路の電流値を平均化するこ
とが行われる。第３図は、このような従来のLEDアレイ
のドライブ回路の一例を示すものであって、10,11,・・
・は、各LED素子21,22・・・を駆動するドライブ回路で
ある。これらは、電流ミラー回路を構成するダイオード
接続されたFET1とドライバFET2とからなる。なお、ドラ
イブ回路10,11,・・・と各LED素子21,22,・・・とは、
それぞれドライバFET2の出力端子10a,11a,・・・を介し
て接続されている。As one of methods for suppressing such variations, averaging the current values of the drive circuits that drive the respective light emitting elements is performed. FIG. 3 shows an example of such a conventional LED array drive circuit, which is 10, 11, ...
Is a drive circuit for driving each LED element 21, 22 ... These are composed of a diode-connected FET1 and a driver FET2 that form a current mirror circuit. The drive circuits 10, 11, ... And the respective LED elements 21, 22 ,.
Each of them is connected via the output terminals 10a, 11a, ... Of the driver FET2.

各FET1には、FET3がパラレルに接続されていて、各FET3
のオン（以下ON）−オフ（以下OFF）に応じて、各ドラ
イバFTE2がそれぞれ独立にOFF−ONされる関係にある。
ここで、FET3は、発光素子点灯データに対応するデータ
入力をそのゲートに受ける。そこで、このデータに応じ
てドライバFET2がON−OFFされることになる。FET3 is connected in parallel to each FET1, and each FET3
Each driver FTE2 is turned OFF-ON independently according to ON (hereinafter ON) -OFF (OFF).
Here, the FET 3 receives at its gate a data input corresponding to the light emitting element lighting data. Therefore, the driver FET2 is turned on and off according to this data.

ここで、各ドライバFET2に流れる電流値は、制御側の各
FET1のゲートに流入する電流により決定され、それは、
各FET1の下流に直列に接続された電流値設定用の各FET4
に流れる電流Ｉによりそれぞれ設定されることになる。Here, the current value flowing in each driver FET2 is
Determined by the current flowing into the gate of FET1, which is
Each FET4 for current value setting connected in series downstream of each FET1
It is set by the current I flowing in each of them.

各FET4のゲートは、電圧設定抵抗分圧回路５に共通に接
続されていて、その抵抗値を選択することにより各ドラ
イブ回路10,11,・・・に流れる電流値が設定される。The gate of each FET 4 is commonly connected to the voltage setting resistance voltage dividing circuit 5, and the current value flowing through each drive circuit 10, 11, ... Is set by selecting the resistance value.

すなわち、ドライバFET2に流れる電流値の設定は、これ
がONしたときに流れる電流値のばらつきを平均化するた
めにそれぞれのドライバFET2がONしたときに流れる電流
値の平均値になるように選択され、この選択的な電圧設
定が電圧設定抵抗分圧回路５の抵抗値を選択することで
行われる。That is, the setting of the current value flowing through the driver FET2 is selected so as to be the average value of the current values flowing when the respective driver FET2 is turned on, in order to average the variations in the current value flowing when this is turned on. This selective voltage setting is performed by selecting the resistance value of the voltage setting resistance voltage dividing circuit 5.

なお、第３図におけるFET1,2,3はＰチャンネルFET、FET
4は、ＮチャンネルFETである。In addition, FETs 1, 2, and 3 in FIG. 3 are P-channel FETs and FETs.
4 is an N-channel FET.

［解決しようとする問題点］そのため電圧設定抵抗分圧回路５の設定電圧を前記のよ
うな適切な値に設定するために、従来は、出力端子10a,
11a,・・・に電流計を接続してドライブ回路10,11,・・
・をそれぞれON状態にして、その電流値を電流計で読取
り、そこから平均値を算出している。[Problems to be Solved] Therefore, in order to set the set voltage of the voltage setting resistor voltage dividing circuit 5 to an appropriate value as described above, conventionally, the output terminal 10a,
Drive circuit with connecting ammeter to 11a, ...
・ Each is turned on, the current value is read with an ammeter, and the average value is calculated.

その結果、電圧設定抵抗分圧回路５の電圧設定は、作業
性が悪く、手間がかかるものとなっている。その上、電
圧設定抵抗分圧回路の抵抗値が一度選択されると、以後
のドライブ回路に対する電流値の調整はできないことに
なり、組立て後にLEDアレイの輝度を調整することが不
可能となる。しかも、ドライブ回路は経年変化によりそ
の特性が変わったり、他の同様な回路との関係で組立て
後の調整が必要とされることも多い。As a result, the voltage setting of the voltage setting resistance voltage dividing circuit 5 is poor in workability and time-consuming. Moreover, once the resistance value of the voltage setting resistance voltage dividing circuit is selected, the current value for the drive circuit cannot be adjusted thereafter, and it becomes impossible to adjust the brightness of the LED array after assembly. Moreover, the characteristics of the drive circuit often change due to aging, and adjustments after assembly are often required due to the relationship with other similar circuits.

この発明は、このような従来技術の問題点を解決するも
のであって、各ドライブ回路の平均電流値に対応する電
流値を組立て前後にかかわらず、容易に検出することが
きるような発光素子駆動回路を提供することを目的とす
る。The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and a light emitting element that can easily detect a current value corresponding to the average current value of each drive circuit before and after assembly. An object is to provide a driving circuit.

［問題点を解決するための手段］このような目的を達成するためのこの発明の発光素子駆
動装置の構成は、発光素子を駆動する駆動回路を複数搭
載したICにおいて、ドレイン領域，ゲート領域及びソー
ス領域又はコレクタ領域，ベース領域及びエミッタ領域
をそれぞれ有し、複数の各駆動回路をそれぞれ構成する
複数のセルと、これら各セルの前記ドレイン領域若しく
はソース領域又はコレクタ領域若しくはエミッタ領域の
一部に残りの領域に流れる電流をモニタするためのモニ
タエリアとを備えていて、複数の各セルのモニタエリア
を共通に配線して複数のセル全体の残りの領域に流れる
電流値の平均値に対応する電流値を検出するものであ
る。[Means for Solving the Problems] The structure of the light-emitting element drive device of the present invention for achieving the above-mentioned object is, in an IC having a plurality of drive circuits for driving the light-emitting element, a drain region, a gate region, and A plurality of cells each having a source region or a collector region, a base region, and an emitter region, each constituting a plurality of respective driving circuits, and a part of the drain region or the source region or the collector region or the emitter region of each of these cells. A monitor area for monitoring the current flowing in the remaining area is provided, and the monitor areas of the plurality of cells are commonly wired to correspond to the average value of the current values flowing in the remaining areas of the plurality of cells. The current value is detected.

［作用］このように、各LED素子を駆動する回路を構成するセル
にその電流値をサンプリングするモニタエリアを設け
て、各モニタエリアを共通に接続しておけば、容易に平
均値に対応する電流値が得られ、この共通配線から得ら
れる電流値をドライブ回路の電流値を制御する電流とす
れば、自動的に平均値設定ができる。[Operation] As described above, if the monitor area for sampling the current value is provided in the cell that configures the circuit for driving each LED element and each monitor area is connected in common, the average value can be easily handled. If a current value is obtained and the current value obtained from this common wiring is used as the current for controlling the current value of the drive circuit, the average value can be set automatically.

また、この共通配線をICの外部接続ピンに接続するよう
にすれば、後からその電流値を利用することができ、LE
Dアレイの輝度に対する調整が後からできる。しかも、
他の同様なドライブ回路のチップ間においてドライブ電
流の調整をする場合にも利用できる。If this common wire is connected to the external connection pin of the IC, the current value can be used later.
The brightness of the D array can be adjusted later. Moreover,
It can also be used when adjusting the drive current between chips of other similar drive circuits.

［実施例］以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第１図（ａ），（ｂ）は、この発明の発光素子駆動装置
の一実施例のチップ内部の説明図及びその等価回路図で
あり、第２図は、その平均値に対応する検出電流値をド
ライブ回路の電流値制御に利用した具体例の説明図であ
る。なお、第３図と同等のものは同一の符号で示す。1 (a) and 1 (b) are explanatory views of the inside of a chip of an embodiment of the light emitting element driving device of the present invention and an equivalent circuit diagram thereof, and FIG. 2 is a detection current corresponding to its average value. It is explanatory drawing of the specific example which utilized the value for the electric current value control of a drive circuit. The same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals.

第１図（ａ）において、30,30,・・・は、IC内部に形成
されたセルであって、このセル30のそれぞれは、LED素
子を駆動するドライブ回路のドライバFETを構成してい
る。各セル30は、ここでは、ＰチャンネルFETを形成し
ているものとし、31がそのドレイン領域、32がそのソー
ス領域、33がそのゲートである。In FIG. 1 (a), 30, 30, ... Are cells formed inside the IC, and each of the cells 30 constitutes a driver FET of a drive circuit for driving an LED element. . Here, each cell 30 is assumed to form a P-channel FET, 31 is its drain region, 32 is its source region, and 33 is its gate.

ここで、ドレイン領域31にはモニタエリア31aが設けら
れていて、このエリアの大きさは、ドレイン領域31のエ
リア面積をＮ（正の整数）とすると、モニタエリア31a
は、その1/Nの面積１となっている。このモニタエリア3
1aには端子34が接続されていて、各セル30,30,・・・の
端子34は、共通の配線ライン35に接続されている。ま
た、本来のドレイン領域31には端子36が接続され、ソー
ス領域32側は、抵抗Ｒを介して、ＶDDの電源ラインに接
続されている。なお、説明の都合上、各領域及びモニタ
エリアに接続される金属端子部分を端子として図では線
で示しているが、これは、直接各領域及びモニタエリア
に形成されるアルミニウム蒸着等による電極金属端子層
又はそこからアルミニウム配線等の配線層に接触させる
配線を含めてのものを意味している。Here, a monitor area 31a is provided in the drain region 31, and the size of this area is such that the area area of the drain region 31 is N (a positive integer).
Is 1 / N of that area. This monitor area 3
A terminal 34 is connected to 1a, and the terminals 34 of the cells 30, 30, ... Are connected to a common wiring line 35. Further, the terminal 36 is connected to the original drain region 31, and the source region 32 side is connected to the VDD power supply line via the resistor R. For convenience of explanation, the metal terminal portions connected to each area and the monitor area are shown as lines in the figure, but this is an electrode metal directly formed on each area and the monitor area by aluminum vapor deposition or the like. It includes the wiring which is brought into contact with the terminal layer or a wiring layer such as an aluminum wiring.

このドライブ回路のセル30に対する等価回路は、同図
（ｂ）に見るような回路となり、各FETがONしてそのソ
ース領域−ドレイン領域間に電流I₁,I₂,・・・が流れて
いるとすると、各モニタエリア31aには、それぞれその
面積比に対応して、I₁×1/（Ｎ−１）,I₂×1/（Ｎ−
１），・・・となり、これらを総計した電流が共通の配
線ライン35に流れ、このラインと接地間に電流計37を接
続することで、各ドライブ回路の平均電流値に比例した
電流値＝ΣIi/（Ｎ−１）を得ることができる。ただ
し、ｉは、１から各ドライブ回路のドライバFET部分を
形成するセルの総数までの値を採る。）その結果、各FETをONさせてこの電流値を測定すること
だけで平均電流値を算出することができる。An equivalent circuit of the drive circuit to the cell 30 is a circuit as shown in FIG. 2B, in which each FET is turned on and currents I ₁ , I ₂ , ... Accordingly, the monitor areas 31a have I ₁ × 1 / (N−1) and I ₂ × 1 / (N−) corresponding to their respective area ratios.
1), ..., and the total current of these flows into the common wiring line 35, and by connecting an ammeter 37 between this line and ground, the current value proportional to the average current value of each drive circuit = ΣIi / (N-1) can be obtained. However, i takes a value from 1 to the total number of cells forming the driver FET portion of each drive circuit. As a result, the average current value can be calculated only by turning on each FET and measuring this current value.

第２図は、この検出されたモニタ電流値を各ドライブ回
路の電流の平均値調整に利用した回路である。FIG. 2 shows a circuit in which the detected monitor current value is used for adjusting the average value of the current of each drive circuit.

図中、FET7,7,・・・で示す回路が前記モニタエリア31a
に対応して形成されたＰチャンネルFETの部分であり、
ドライバFET6がその残りのドレイン領域により形成され
るFETであって、このドライバFET6が第３図におけるド
ライバFET2に対応している。そして、これらドライバFE
T6とFET7とが第１図のセル30により形成される回路であ
る。In the figure, the circuit shown by FETs 7, 7, ... Is the monitor area 31a.
Is a portion of the P-channel FET formed corresponding to
The driver FET 6 is an FET formed by the remaining drain region, and the driver FET 6 corresponds to the driver FET 2 in FIG. And these drivers FE
T6 and FET7 are the circuit formed by the cell 30 of FIG.

第２図のドライブ回路は、このドライバFET6とFET7とを
ドライブ回路の一部として、第３図と同様に他のFETの
セルとこのセル30とを接続して電流ミラー回路を構成し
たものであって、各FET7のドレイン領域に共通に接続さ
れている配線ライン35が電流スイッチを構成するFETの
アナログスイッチ38を介してコンデンサＣの端子に接続
されている。したがって、ドライバFET6をON状態として
前記アナログスイッチ38をONさせ、そのときの平均電流
値に比例する電流値を電圧値に変換してコンデンサＣに
記憶させることができる。In the drive circuit of FIG. 2, the driver FET 6 and the FET 7 are used as a part of the drive circuit, and cells of other FETs and the cell 30 are connected to form a current mirror circuit as in the case of FIG. Therefore, the wiring line 35 commonly connected to the drain region of each FET 7 is connected to the terminal of the capacitor C via the analog switch 38 of the FET that constitutes the current switch. Therefore, the driver FET 6 is turned on and the analog switch 38 is turned on, and a current value proportional to the average current value at that time can be converted into a voltage value and stored in the capacitor C.

このコンデンサＣの端子電圧は、コンパレータ39に入力
されて、比較電圧発生回路40の設定電圧と比較される。
そこで、平均値に対応するコンデンサＣの電圧と比較電
圧とに差が生じたときに、これを補正するような制御信
号がコンパレータ39から出力されて、これが各FET4のゲ
ートに共通に加えられる。このようにすることで、その
経年的な変化等によるLEDアレイの輝度変化に対応させ
た補正制御を行うことができる。なお、この場合の比較
電圧発生回路40の設定電圧は、最初の組立て時点で配線
ライン35から検出された電流値により設定されることに
なる。The terminal voltage of the capacitor C is input to the comparator 39 and compared with the set voltage of the comparison voltage generation circuit 40.
Therefore, when there is a difference between the voltage of the capacitor C corresponding to the average value and the comparison voltage, a control signal for correcting the difference is output from the comparator 39, and this is commonly applied to the gates of the FETs 4. By doing so, it is possible to perform the correction control corresponding to the change in the brightness of the LED array due to the change over time. The setting voltage of the comparison voltage generating circuit 40 in this case is set by the current value detected from the wiring line 35 at the time of the first assembly.

ここで、コンパレータ39をオペアンプ等の増幅回路に置
き換えて、コンデンサＣの端子電圧を単にオペアンプ等
の増幅回路で増幅してその出力を各FET4のゲートに加え
れば、FET4の制御電流値を平均電圧値に設定することが
できる。Here, if the comparator 39 is replaced with an amplifier circuit such as an operational amplifier, the terminal voltage of the capacitor C is simply amplified by an amplifier circuit such as an operational amplifier, and the output is added to the gate of each FET 4, the control current value of the FET 4 is the average voltage. Can be set to a value.

なお、以上の場合には、コンデンサＣの電荷が時間の経
過とともに放電するので、ある程度周期的にサンプリン
グパルスをアナログスイッチ38に加えて、平均電流値を
サンプリングすることが必要となる。このようにするこ
とで、コンデンサＣに平均値電流に対応する電圧が常時
記憶されるようにすることができる。また、このような
アナログスイッチ38のサンプリング処理は、LED素子が
印刷動作に関与していない空き時間を利用して行うとよ
い。In the above case, since the electric charge of the capacitor C is discharged with the passage of time, it is necessary to periodically apply a sampling pulse to the analog switch 38 to sample the average current value. By doing so, the voltage corresponding to the average value current can be constantly stored in the capacitor C. Further, such sampling processing of the analog switch 38 may be performed by utilizing the idle time when the LED element is not involved in the printing operation.

以上説明してきたが、実施例における第２図の回路は一
例であって、電流ミラー回路のような構成を採る必要は
ない。要するに、この発明は、LED素子を駆動する駆動
回路（ドライバ）の電流平均値を利用するような回路で
あればどのような回路でも適用することができる。As described above, the circuit of FIG. 2 in the embodiment is an example, and it is not necessary to adopt the configuration of the current mirror circuit. In short, the present invention can be applied to any circuit as long as it uses a current average value of a drive circuit (driver) that drives an LED element.

また、実施例では、ＰチャンネルFETを例としている
が、これはＮチャンネルFETの場合も同様であり、バイ
ポーラトランジスタにあっても同様に適用できる。Further, in the embodiment, the P-channel FET is taken as an example, but the same applies to the case of the N-channel FET and the same can be applied to the bipolar transistor.

［発明の効果］以上の説明から理解できるように、この発明にあって
は、各LED素子を駆動する回路を構成するセルにその電
流値をサンプリングするモニタエリアを設けて、各モニ
タエリアを共通に接続しておけば、容易に平均値に対応
する電流値が得られ、この共通配線から得られる電流値
をドライブ回路の電流値を制御する電流とすれば、自動
的に平均値設定ができる。[Effects of the Invention] As can be understood from the above description, according to the present invention, the monitor area for sampling the current value is provided in the cell that configures the circuit for driving each LED element, and each monitor area is shared. If it is connected to, the current value corresponding to the average value can be easily obtained. If the current value obtained from this common wiring is used as the current for controlling the current value of the drive circuit, the average value can be set automatically. .

[Brief description of drawings]

第１図（ａ），（ｂ）は、この発明の発光素子駆動装置
の一実施例のチップ内部の説明図及びその等価回路図、
第２図は、その平均値に対応する検出電流値をドライブ
回路の電流値制御に利用した具体例の説明図、第３図
は、従来のドライブ回路の電流値制御の説明図である。 1,3……ＰチャンネルFET、４……ＮチャンネルFET、 2,6……LED素子のドライブFET、 10,11……ドライブ回路、 30……セル（ドライバFETに対応） 31……ドレイン領域、31a……モニタエリア、 32……ソース領域、33……ゲート、 35……配線ライン、38……アナログスイッチ、 39……コンパレータ、40……比較電圧設定回路。1 (a) and 1 (b) are explanatory views of the inside of a chip of an embodiment of the light emitting element driving device of the present invention and its equivalent circuit diagram,
FIG. 2 is an explanatory diagram of a specific example in which the detected current value corresponding to the average value is used for the current value control of the drive circuit, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the current value control of the conventional drive circuit. 1,3 ... P-channel FET, 4 ... N-channel FET, 2,6 ... LED element drive FET, 10,11 ... Drive circuit, 30 ... Cell (corresponding to driver FET) 31 ... Drain region , 31a ... Monitor area, 32 ... Source area, 33 ... Gate, 35 ... Wiring line, 38 ... Analog switch, 39 ... Comparator, 40 ... Comparison voltage setting circuit.

Claims

[Claims]

1. An IC having a plurality of drive circuits for driving a light emitting element, each having a drain region, a gate region and a source region or a collector region, a base region and an emitter region, and each of the plurality of drive circuits being configured. A plurality of cells and a monitor area for monitoring a current flowing in the remaining region in a part of the drain region or the source region or the collector region or the emitter region of each of the cells, A light emitting element driving device, wherein a monitor area is wired in common and a current value corresponding to an average value of current values flowing in the remaining areas of a plurality of cells is detected.

2. A monitor area of each of a plurality of cells is commonly wired to detect a current value corresponding to an average value of current values flowing in the remaining areas of the plurality of cells, and the detected current value is the remaining value. 2. The light emitting element drive device according to claim 1, wherein the control signal is a current value flowing in the region.