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17. Technologies et fonctionnement d'une imprimante.

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

Différents technologies 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.

Tableau comparatif des différentes technologies d'impression.

  Aiguilles Jet d'encre Jet d'encre solide Sublimation thermique laser
Méthode impact jet de bulles d'encre sur la feuille Chauffage de l'encre et projection sur un tambour Transfert sur papier spécial généralement Chauffage d'encre en poudre
Encre résiste à l'eau Oui - non Non Oui Oui
Qualité du papier Sans importance pas trop buvard Sans importance Spécifique Sans importance
Qualité d'impression Faible Très bonne selon le type Trés bonne
Papier listing Oui non - Parfois
Papier carbone Oui - - - -
R�solution - Moyenne Elevée Moyenne

Impression en noire

Prix à la page très bon marché chère entre jet d'encre et laser - Bon marché
Prix de l'imprimante - Bon marché relativement bon marché - relativement bon marché
Vitesse - de 2 à 40 ppm de 2 à 40 ppm - rapide, jusqu'à 100 pages / min.

Impression en couleur

Prix à la page - Chère entre les jet d'encre et laser selon le type mais généralement chère Faible
Type de papier - Haute qualité normal papier spécial Normal

17.1. 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 format, faisant sortir l'encre de la seringue.

Le fonctionnement des imprimantes 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 et fait éjecter une seule goutte extrèmement 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 coté, 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.

17.1.1. 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:

En dernier recourt, vous pouvez carrément changer la cartouche (séchée, pirimée 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 ou laserjetII pour certains logiciels.

17.1.2. 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, �ventuellement 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  leremplacement 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 �lectrique est donnée aux cristaux inclus dans le corps de la t�te 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

17.1.3. 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

17.2. 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.

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.

17.3. 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).

Technologie d'impression � LED

17.4. 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 tempéature 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 utilisée que pour quelques modèles spécifiques.

17.5. 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 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 Un dernier passage  pour recouvrir le tout d'un film protecteur anti-UV. Cette technologie permet le mèlange 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).

17.6. Imprimante aiguille

Les imprimantes à aiguilles (aussi appelées matricielles) sont les premiers modèles qui ont été utilisées en informatique. Le principe est de transférer l'encre imbibée sur un ruban sur le papier à ll'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:

L�entretien d'une imprimante à aiguille est simple :

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. Quelques imprimantes ticket pour terminaux de vente les utilisent encore, notamment pour l'horeca - restauration.

17.7. 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 paramètrer, 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 que les vraies laser.

17.8. 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).

17.9. Impression Airprint

Inventée par Apple pour ses tablettes, Airprint reprend une méthode de connexion des imprimantes. La première particularité est la connexion en réseau Wifi. La deuxime est liée au pilote. Sous Windows (ou Linux), un pilote spécifique au modèle doit être installé sur l'ordinateur. Avec cette technologie, le pilote est unique quelque soit le modèle ou la marque. C'est la programmation interne de l'imprimante qui est compatible. Quasiment toutes les marques actuelles reprennent cette technique dans l'ensemble de leurs modêles connectable par réseau Wifi pour Apple, les autres systèmes d'exploitations utilisent toujours un pilote spécifique.

En complément:

La suite du cours hardware 1 > 18. Scanners et photo numérique

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Révision: 25/09/2013

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