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17. Technologies et fonctionnement d'une imprimante.

17.1. Introduction - 17.2. Jet d'encre - 17.3. Laser - 17.4. A LED 17.5. Jet d'encre solide - 17.6. Thermique et à transfert thermique - 17.7. Aiguille - 17.8. WinLaser - GDI - 17.9. Postcript

Différents types d'imprimantes sont utilisées. Le choix est principalement fonction de l'utilisation, de la qualité et du prix de revient. L'amateur privilégiera les jet d'encre pour le prix d'achat et la qualité d'impression, les professionnels, avec des nombres d'impressions élevées, les laser pour leur faible prix de revient à la page. Les autres modèles sont réservés à des applications spécifiques.

Quelques exemples de prix au magasin YBET
MX330 Canon, Imprimante tout en un avec fax Prix: 154.77 € TTC	Canon MP550, multifonction Canon Prix: 120.4 € TTC

Tableau comparatif des différentes technologies d'impression.

17.2. Imprimante jet d’encre.

Commercialisées depuis le début des années 1990, ce sont les plus vendues: faible prix d'achat pour une bonne qualité d’impression. Tous les modèles actuels impriment en couleur, même si certains anciens modèles de bas de gamme utilisent un seul support de cartouche (encre noire ou trois couleurs simultanées).

L'impression envoie des bulles d’encre chauffées à travers des buses (tubes) sur la feuille sur laquelle elles se solidifient en refroidissant. Si le papier est trop buvard, il absorbe l'encre qui s'étale avant de sécher. Le principe date des années 70 lorsqu'un chercheur de CANON mit en contact un fer à souder chaud avec une seringue remplie d'encre: une bulle se forma, faisant sortir l'encre de la seringue.

Le fonctionnement des Jet d'encre est identique à cette découverte accidentelle: un signal impulsionnel (électrique) dans la tête d'impression produit chaque seconde plusieurs milliers d'élévation de température (entre 300 et 400° C). Chacune crée une bulle d'encre minuscule qui exerce une pression qui fait éjecter une seule goutte extrêmement fine. Lorsque la pression redescend (diminution de la température), le vide créé est rempli par une nouvelle goutte et ainsi de suite.

La tête d'impression est composée de plusieurs rangées de tubes extrêmement fins, à peine visibles à l'oeil. Chaque buse est raccordée à un élément chauffant avec son propre circuit électronique de commande qui peut recevoir des milliers d'impulsions à la seconde. De l'autre côté, chaque buse est reliée au réservoir d'encre.

Les principaux fabricants d'imprimantes jet d'encre sont Hewlett Packard, Canon, Lexmark et Epson. D'autres comme  Olivetti, Brother, ...complètent le marché. Cette formation ne reprend que l'entretien et le fonctionnement des premières marques, le principe des autres est identique.

Les avancées technologiques sont surtout pour l'impression de photographie: un dégradé des couleurs parfait en utilisant uniquement les trois couleurs de base, et pas mélangées comme pour les photos argentiques.

17.2.1. Hewlett Packard.

HP a sorti les premières jet d’encre. Au départ noire et blanc, elles ont évolué vers la couleur. A partir de 1998, les modèles Hewlett Packard utilisent la technologie RET II pour l’impression de photographies qui insère jusqu’à 16 gouttes d’encre par point. Le RET III permet jusqu’à 29 gouttes dans un même pixel. Dans le cas de RET III, les têtes d'impression couleur utilisent 408 injecteurs (136 par couleurs) et 300 pour le noir. Ces modèles injectent jusque 18.000 bulles par seconde. Ces imprimantes HP utilisent une résolution de 600 dpi maximum.

Sortie en août 2002, le RET IV est une technologie hybride implantée sur les derniers modèles HP et spécialisée dans l'impression photo. Elle permet de remplacer la cartouche noire par une cartouche 3 couleurs (la cartouche couleur de base reste en fonction). La taille des bulles d'encre augmente de 4 vers 5 picolitres. Le nombre de buses passe lui de 300 + 3 X 136 (RET III) à 6 X 100, soit de 3500 couleurs par point à 1,2 millions.

Chez HP, la cartouche inclut l’encre et l’électronique de contrôle de l’impression. En cas de problèmes d'impression, utilisez d'abord le programme spécifique de nettoyage des têtes. En dernier recours, changez la cartouche.

Pour un entretien sur une imprimante jet d'encre Hewlett Packard, ouvrez d'abord le capot pour positionner la tête en position de remplacement de cartouche (sauf sur quelques anciens modèles qui utilisent un bouton spécifique comme la deskjet 500). Enlevez la prise électrique. Ceci va permettre de débloquer le chariot d'impression et de le déplacer à la main. En cas d'arrêt standard, la tête revient en position d'attente avant d'être bloquée. Ensuite:

• nettoyez la barre de déplacement des têtes d'impression avec un chiffon ou un papier absorbant genre "essuie-tout" sans eau ni produits alcoolisé (à sec). Cette barre est autolubrifiante.
• nettoyez le languette en plastique d'alignement des têtes à l'arrière à l'eau en faisant bien attention de ne pas la décrocher.
• nettoyez les contacts électroniques entre la cartouche et la tête d'impression à sec.

• nettoyer le système d'impression des cartouches d'encres. Soit avec de l'eau (ne nettoyer que la partie 2), soit plus radical, mais ceci consomme de l'encre: nettoyer 1 et 2 avec un produit alcoolisé sur un chiffon.

• nettoyez éventuellement la partie qui sert au déplacement du papier: en cas d'impression sans papier (généralement un blocage du papier pendant l'impression), l'encre est déposée sur le plastique d'où des traces d'encre résiduelles sur les impression suivantes.
• nettoyez avec de l'alcool le support des cartouches d'impression (cartouche d'encre enlevée). Ceci enlève les souillures discontinues sur la longueur du papier.

En dernier recourt, vous pouvez carrément changer la cartouche (séchée ou défectueuse).

Les pilotes sont fournis avec la machine pour Windows (éventuellement à télécharger sur le site du constructeur). En dos, utilisez le pilote deskjet. Certains logiciels (comme Cubic, une comptabilité sous DOS) nécessitent le pilote laserjet II.

17.2.2. Epson

Les modèles jet d'encre d'Epson n'intègrent que l'encre dans la cartouche, seule une petite puce électronique est intégrée dans les modèles actuels pour empêcher le rechargement, c'est donc l'inverse d'Hewlett Packard. Si HP met plusieurs gouttes d'encre dans un point, Epson n'en met qu'une et augmente le nombre de points imprimés, la résolution maximale est de 5760 dpi (sur papier spécial). Les transitions sont plus nuancées mais oblige à utiliser du papier adapté, donc chère, pour obtenir une qualité d'impression photo maximale. Avec la technologie PIEZO d'Epson, l'éjection de l'encre se fait par une décharge électrique et pas par chauffage.

            Pour les problèmes d'impression et entretien, vous pouvez utiliser la fonction logicielle de nettoyage des têtes, un bouton spécifique pour les vieux modèles. Malheureusement, cela ne fonctionne pas à tous les coups. L'entretien reprend uniquement le nettoyage à sec de la barre de déplacement horizontale des têtes, éventuellement le bas des supports cartouches. Sans utiliser plusieurs mois une imprimante jet d'encre de marque Epson, les têtes sèchent. La seule réelle solution (à part peut-être des cartouches de nettoyages spécifiques) est remplacement de l'imprimante

Les pilotes sont fournis sous Windows. En Dos, les anciens modèles Epson sont  compatibles avec les imprimantes aiguilles FX80, mais avec une qualité "aiguilles".

La technologie des cristaux piézoélectriques utilise la déformation de certains corps par une impulsion électrique.
Fonctionnement des jet d'encre Epson
La buse intègre une membrane souple (en rouge). L'impulsion électrique est donnée aux cristaux inclus dans le corps de la tête d'impression (en bleu)
A la réception de l'impulsion électrique, les cristaux font réagir la membrane (en rouge) qui se déforme.
Quand l'impulsion cesse, la membrane revient à sa position initiale. Ceci comprime l'encre qui libère la bulle

17.2.3. Jet d'encre Canon.

Canon utilise suivant les modèles des cartouches d'encre avec ou sans l'électronique intégré. Comme pour HP, l'éjection de l'encre se fait par chauffage. L'entretien est identique aux modèles HP.

C'est la réaction du liquide à la chaleur qui définit la technologie Jet d'encre
Le Fonctionnement des jet d'encre Canon
Une impulsion électrique est transmise à une résistance située dans le corps de la buse d'impression
La résistance produit de la chaleur qui crée une bulle d'encre.
Elle se dilate sous la chaleur et finalement cette bulle est projetée vers l'extérieur
Une fois la bulle éjectée, la buse est prête à recevoir une nouvelle impulsion électrique

17.3. Imprimantes lasers.

Une imprimante laser utilise la même méthode de fonctionnement qu'une photocopieuse, l'encre est fixée temporairement électrostatiquement sur le papier, puis fixée par chauffage (dans les 200 degrés). Les informations sont d'abord enregistrées dans une mémoire interne avant d'être transférée par le faisceau laser (constitué d'une seule source), les données à imprimer sont transférées sur le tambour (drum) à l'aide d'une glace qui dirige le faisceau sur l'ensemble de la longueur du drum, gravant les informations à imprimer. Le tambour est un cylindre de verre recouvert d'une couche spéciale, généralement à base de silicium. Le papier passe en premier sur un cylindre d'ionisation (ioniseur) qui va permettre de coller l'encre sur le papier temporairement  lors du passage contre le tambour. L'image est transférée sur le tambour (drum) par faisceau laser (1).  L'encre sous forme de poudre (toner) se fixe uniquement à l'emplacement de l'empreinte dessinée par le rayon laser sur le tambour (2). Le tambour tourne à fait dans le sens des aiguilles d'une montre entraînant le papier en même temps et transférant l'encre par la même occasion. Avec le passage au-dessus du coronaire (3) (fils parcouru par un courant électrique), l'encre est fixée définitivement par chauffage. 

L'entretien utilise un aspirateur spécifique qui nettoie les différentes parties salies par l'encre. L'aspirateur est le même que pour l'entretien des photocopieuses (pas un aspirateur domestique: la taille de l'encre, trop petite, passe à travers le sac et grille finalement le moteur). Le coronaire (fils chauffant) se fait avec un petit pinceau. Nettoyage et entretien d'une imprimante laser.

La majorité des laser sont compatibles avec le pilote HP Laserjet III (sauf quelques anciens modèles Canon et les modèles GDI - Winlaser), sous Windows comme sous DOS. Depuis, les pilotes sont laserjet IV et laser V, mais restent compatibles Laserjet III et même Laserjet II. A partir de la version IV, le pilote utilise une communication bi-directionnelle.

Les modèles couleurs utilisent le même dispositif mais avec quatre blocs: 1 noire et 3 couleurs.  Le drum est généralement unique, seuls le faisceau laser et l'encre sont répartis en 4 fois autour du tambour. Ceci explique les dimensions imposantes de ces laser couleur.

17.4. Les laser à LED

Cette technologie n'est pratiquement utilisée que par la marque OKI. La qualité d'impression est pratiquement identique à celles des laser pour un prix moins chère. Dans cette méthode, le faisceau laser est remplacé par des LED (1) en ligne sur toute la longueur du drum, le reste est parfaitement identique. Par contre, les led perdent leur rendement après un certain nombre d'impressions, ce qui limite la durée de vie d'une imprimante à LED (30.000 copies et d'avantage).

17.5. Imprimante à jet d'encre solide.

Cette technologie est développée par Tektronix. Les 4 encres (cyan, magenta, jaune et noir) se présentent initialement sous forme de bâtonnets de cire. Lorsque l'imprimante est en fonctionnement, la tête d'impression garde une température constante, ce qui permet de maintenir l'encre à l'état liquide dans un réservoir compartimenté à côté de la tête. L'image est transférée sur un tambour, principe équivalent à celui des lasers. Les têtes d'impression ne sont donc pas directement en contact avec la feuille de papier.

Le département imprimante a depuis été racheté par Xerox. Cette technologie n'est utilisé que pour quelques modèles spécifiques.

17.6. Thermique, sublimation et à transfert thermique.

Ces imprimantes thermiques permettent des impressions de moindres qualité en noire (éventuellement dans une autre couleur suivant le papier utilisé). Une imprimante thermique utilise un papier sensible à la chaleur qui se décolore au contact des résistances chauffantes fixées perpendiculairement à l'axe de déplacement du papier. Ces imprimantes sont utilisées dans les anciens fax, imprimantes pour magasins (remplacement des aiguilles), extrait de compte, ...

Les imprimantes à transfert thermique utilisent un papier normal. Une ou plusieurs rangées d'aiguilles métalliques chauffe un ruban d'encre situé entre la tête d'impression et le papier suivant les images souhaitées. Les technologies actuelles permettent d'imprimer les 3 couleurs de base plus le noir), sans toutefois atteindre une qualité photo. La résolution est faible. Par contre, cette méthode d'impression accepte différents types de supports (comme des étiquettes, cartes magnétiques, plastiques, ...). Suivant l'encre et le support, ces impressions résistent à l'eau, aux solvants et même à certains produits chimiques.

Les imprimantes à sublimation thermique, aussi appelée Dye Diffusion Thermal Transfer (D2T2), utilisent un papier spécifique en rouleau. Dans cette technologie dédiée à la photographie, l'encre en chauffant est sublimée (elle passe d'un état solide sous forme d'encre solide à un état gazeux) et envoyée sur le support en trois passages (un par couleur de base), plus une pour recouvrir le tout d'un film protecteur anti-UV. Cette technologie permet le mélange des nuances de couleur. Un dernier passage recouvre le support d'une couche protectrice. La résolution est limitée à 300 dpi, mais, même à la loupe, les grains n'apparaissent pas. Cette solution offre donc un rendu similaire à la photo argentique. Contrairement aux photos jet d'encre (l'encre blanchit à la lumière), ces impressions photos résistent à la lumière. Le défaut est lié au prix de revient des cartouches et du papier spécial (même s'il n'est pas toujours obligatoire).

17.7. Imprimante aiguille

L'imprimante aiguille est la première technologie utilisée en informatique. Le principe est de transférer l’encre imbibée sur un ruban sur le papier à l’aide de plusieurs aiguilles. L’impression se fait donc par impact des aiguilles sur un ruban. Ce type d'impression par impact permet d’utiliser du papier carbone utilisé en listing (bon de livraison, factures, …).

La tête d'impression reprend 9, 18 ou 27 aiguilles alignées dans le sens de la hauteur par 9. Une 27 aiguilles permet une meilleure qualité qu'une 9, même si les 9 aiguilles permettent de repasser plusieurs fois sur la même ligne, améliorant le rendu. Certain modèles d'imprimantes utilisent des rubans de différente couleur (noir, rouge et bleu) mais ne permettent pas une impression simultanée noire - couleur.

La vitesse d'impression n'est pas donnée en pages par minute mais en nombre de caractères par secondes (cps) ou en nombre de lignes imprimées par secondes (lps).

Les composants d'une imprimante aiguille:

• moteur d’entraînement pour le papier, à picot pour les listings mais aussi feuille à feuille.
• une barre de fer autolubrifiante perpendiculaire au passage du papier qui sert de guide à la tête d’impression.
• la tête d’impression qui inclut les aiguilles et une électronique de contrôle de ces aiguilles
• un câble (généralement circulaire) qui permet le déplacement de la tête de gauche à droite et vis versa.

L’entretien d’une imprimante à aiguille est simple :

• nettoyage de la barre à l’aide d'un petit essuie sec (éventuellement avec un produit alcoolisé), pour les applications industrielles,  graissage
• vérification du câble de déplacement latéral de la tête
• démontage de la tête complète pour la faire tremper dans un bain à base d’alcool.

Les deux dernières sont les réparations les plus courantes.

Généralement, toutes les imprimantes à aiguilles sont compatibles avec le pilote Epson FX80 (9 aiguilles), éventuellement IBM ProPrinter.

17.8. WinLaser - GDI

Une imprimante laser de type Winlaser (souvent appelé GDI chez la majorité des fabricants) est moins chère mais n'inclut pas de mémoire Ram. Le pilote générique est directement fourni par Microsoft pour les anciens modèles, spécifiques pour les imprimantes actuelles. L'ordinateur envoie les données formatées à l'imprimante prêtes à l'impression. Ces imprimantes sont difficiles à paramétrer, avec quelques incompatibilité avec des logiciels sous Windows et ne fonctionnent pas sous DOS. Elles doivent être connectées avant le démarrage de l'ordinateur, sinon elle ne sont pas toujours reconnues. Utilisant la mémoire et les ressources processeur du PC, elles sont généralement plus lentes.

17.9. Postscript

Le langage Postscript est un format de fichier images et textes qui permet de transférer et d'imprimer directement les données (en théorie) et proposé comme option sur certains modèles laser. Les différents points ne sont codés sous forme de position / couleur mais par une notation vectorielle (coordonnée de départ, angle et longueur d'une ligne par exemple).

Elles sont principalement employées par les ordinateurs de marque Apple (Mac).

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