[发明专利]发光元件驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及发光元件驱动电路，更特别地，涉及用于在要求以低电压、低驱动电流和低成本操作的复印机或激光束打印机(以下，称为LBP)等中驱动用于图像形成的CMOS半导体集成电路中的发光元件的发光元件驱动电路。

背景技术

常规上，为了与驱动电流脉冲宽度相比增大来自半导体发光元件的输出光信号的脉冲宽度，设计了用于半导体发光元件的驱动电路。例如，在日本专利公开No.05-152662中公开的技术使用两级的差分电路并在它们之间提供电平偏移电路。另外，日本专利公开No.09-232635公开了共源-共栅连接的(cascode-connected)电流镜电路。即，设置多级的电流镜电路以对共源-共栅连接进行开关。

图10示出作为半导体发光元件的半导体激光二极管(以下，简称为LD)中的一般驱动电流与发光量之间的电流-光转换特性。参照图10，直线A表示初期条件下的LD的特性，直线B表示LD在由于长时间的使用而劣化时的该LD的特性。随着LD劣化，获得相同的光量所需的LD的正向电压增大。导致LD开始发光的正向电压在初期条件下为约1.5～1.6V，但是随着LD劣化而逐渐增大到约2.4V。在复印机或LBP中，为了保证给定数量的复印件，即使在LD已劣化的状态下，也要求驱动电路控制希望的光量和脉冲宽度。另外，随着近年的LD的性能提高，发光阈值已变为几mA，这允许以比过去的LD低的电流获得希望的光量。

但是，根据上述的现有技术，在LD的劣化状态中，由于所需要的电源电压包含用于串联连接的两个MOS晶体管的操作电压以及用于LD的正向电压，因此，需要5V系统电源。因此，作为近年的复印机或LBP的一般布置的对于控制系统使用3V电源并且对于电力系统使用12V或24V电源的系统另外对于LD驱动需要5V系统电源。这导致系统成本的增加。此外，当半导体集成电路向外部输出恒定电流脉冲以用高速恒定电流脉冲驱动LD时，脉冲会受接合导线或封装的引线框架等中的寄生电感影响。这导致向LD供给的恒定电流的波形中的过冲、下冲和激振(ringing)，从而导致LD的劣化。另外，由于LD是电流驱动的器件，因此，为了获得预定的光量，必须以恒定电流驱动该器件。如LD正向电压的情况那样，随着LD劣化，发光阈值逐渐增大。因此，从保证给定数量的复印件的角度看，必须如现有技术中那样以高达几十mA的恒定电流驱动LD。即，必须将用于向LD供给恒定电流的MOS晶体管设计成可供给足够的最大驱动电流的尺寸。这使得必须如上面描述的那样在低电流区域中以小的电流驱动“以必要的尺寸设计的MOS晶体管”，从而导致驱动电路的响应性的劣化。由于包含“以必要的尺寸设计的MOS晶体管”的栅极电容的寄生电容被充电，因此，上升时间增加，从而导致无法获得希望的光学脉冲宽度。当使用阴极共用LD时，必须使用在电流供给能力或电流驱动能力方面比NMOS差的PMOS。

发明内容

根据本发明的一个方面，考虑现有技术中的问题，提供一种发光元件驱动电路，所述发光元件驱动电路提高基于数据信号的由LD发射的光的脉冲宽度的控制精度，允许低电压操作，并且抑制输出电流中的过冲和下冲。

根据本发明的一个方面，提供一种用于根据用于使发光元件接通或关断的差分数据信号来驱动发光元件的发光元件驱动电路，该发光元件驱动电路包括：第一晶体管；第一恒流源，与第一晶体管的漏极和栅极连接，并且被配置为经由第一晶体管的漏极和源极供给恒定电流；第二晶体管，被配置为向发光元件供给与所述恒定电流相关的电流；和控制电路，被配置为根据所述差分数据信号中的一个，将第一晶体管的栅极与第二晶体管的栅极经由第一电阻器电气连接或断开，其中，所述控制电路包含电势供给单元，所述电势供给单元被配置为在第一晶体管的栅极与第二晶体管的栅极电气断开的情况下，根据所述差分数据信号中的另一个，向第二晶体管的栅极供给中间电势，所述中间电势在完全接通第二晶体管的电势和完全关断第二晶体管的电势之间。

根据本发明的另一方面，提供一种用于根据用于使发光元件接通或关断的数字信号来驱动发光元件的发光元件驱动电路，该发光元件驱动电路包括：第一晶体管；恒流源，与第一晶体管的漏极和栅极连接，并且被配置为经由第一晶体管的漏极和源极供给恒定电流；第二晶体管，被配置为向发光元件供给与所述恒定电流相关的电流；和控制电路，被配置为根据所述数字信号，将第一晶体管的栅极与第二晶体管的栅极经由电阻器电气连接或断开，其中，所述控制电路包含被配置为缩短第二晶体管的栅极处的电势的上升时间以增大由第二晶体管为ON(接通)的时段确定的发光元件的发光脉冲宽度的单元。