Imprimante

Un article de Wikivisual, l'encyclopédie libre.

Les imprimantes ont été conçues dès l'apparition des premiers ordinateurs, pour permettre la consultation et la conservation sur support papier des résultats produits par les programmes informatiques. En effet, à l'époque des premiers calculateurs, les écrans n'existaient pas encore et les méthodes de stockage de l'information étaient très rudimentaires et très coûteuses.

Avec le temps, les imprimantes ont énormément évolué dans leur méthode d'impression et de traction du papier, mais également dans leur qualité d'impression, leur encombrement et leur coût.

[modifier] Technologies d'impression

Les imprimantes sont généralement classées en deux catégories distinctes selon qu'elles utilisent une frappe mécanique (imprimante impact) ou non (imprimante non-impact ou NIP).

[modifier] Imprimante Impact

[modifier] Imprimante à marteaux et Imprimante à chaîne

Utilisé surtout sur les gros ordinateurs centraux, leur mécanisme d'impression consistait en une chaîne sur laquelle étaient fixés tous les caractères imprimables. Cette chaîne, entraînée par deux axes - telle une chaîne de vélo - était constamment en mouvement rapide au-dessus de la ligne à imprimer. Le long du parcours de la chaîne étaient disposés des marteaux (autant que de nombre de caractères par ligne - par exemple 132). Au passage du caractère à imprimer, le marteau de la colonne concernée le frappait pour l'imprimer sur la page. Ce système d'impression était assez rapide (il existait d'ailleurs des imprimantes qui contenaient toute une série de chaînes les unes au-dessous des autres, ce qui permettait d'imprimer une page entière d'un seul coup). Mais le jeu de caractères était limité, et bien entendu, il n'était pas question de changer de police rapidement, ou d'imprimer des graphiques. Par ailleurs ces imprimantes étaient extrêmement bruyantes.

[modifier] Imprimante à aiguilles ou Imprimante matricielle

Sur les imprimantes à aiguilles, la tête d'impression est constituée d'une série d'aiguilles, alignées verticalement de façon à couvrir la hauteur d'une ligne de texte et propulsée par des électroaimants. Le nombre d'aiguilles peut varier d'une imprimante à l'autre (de 9 à 32 en général), la qualité d'impression est proportionnelle au nombre d'aiguilles. Cette tête se déplace le long de la ligne à imprimer.

L'encre est fournie par un ruban encreur, similaire aux rubans de machines à écrire (tissu imprégné d'encre), qui circule en boucle entre la tête d'impression et la feuille de papier. Chaque aiguille permet d'imprimer un minuscule point sur la feuille ; chaque caractère est donc constitué de multiples points.

Cette technologie permet d'imprimer sur des liasses carbonées permettant d'avoir un double immédiat du document. Elle reste donc utilisée à cette fin dans certaines entreprises.

[modifier] Imprimante à roue ou Imprimante à marguerite

Inspirée des machines à écrire, la tête d'impression est constituée d'une rosace, à la périphérie de laquelle sont fixés les différents caractères imprimables, tels les pétales d'une marguerite... Cette rosace tourne sur un axe motorisé. Le système se déplace le long de la ligne à imprimer.

Pour chaque caractère à imprimer, la rosace effectue une rotation pour présenter le caractère demandé devant un marteau, lequel frappe le caractère sur la page, au travers d'un ruban encreur. Ce système est assez lent et ne présente qu'un jeu de caractères restreint. Il est cependant possible de changer la police en changeant la marguerite.

Une variante, créée à l'origine par IBM, comporte une sphère à la place de la marguerite.

[modifier] Imprimante à tulipe

Dérivée de l'imprimante à marguerite, l'imprimante à tulipe utilise une roue dont les "pétales" auraient été pliés à 90°. Il s'ensuit une plus grande compacité de l'ensemble et la possibilité de mettre 2 caractères au bout de chaque pétale (un seul sur une marguerite), le passage de l'un à l'autre des caractères d'un même pétale se faisant par montée et descente de la tête d'impression. Comparativement à la marguerite, l'impression avec une tulipe est plus rapide et le nombre de caractères par roue est plus important. Comme pour la marguerite, il est possible de remplacer la tulipe en cas de casse ou simplement pour changer de type de caractère.

Ce système marque la fin de l'évolution des imprimantes impact qui seront supplantées à partir des années 90 par l'arrivée des imprimantes non-impact.

[modifier] Imprimante Non-Impact

[modifier] Imprimante à tête thermique

[modifier] Thermique direct (économique)

Ce mode d'impression nécessite un papier sensible à la chaleur. Le texte et les graphiques sont tranférés sur le papier qui se déplace devant une rangée (la largeur du papier) de minuscules résistances électriques chauffantes. Ce procédé présente plusieurs inconvénients :

la nécessité d'utiliser un papier spécifique et assez coûteux
une mauvaise conservation. Exposé à la chaleur (par exemple : le soleil derrière une vitre), le papier noircit de même qu'il reste sensible à la rayure, mais même à l'abri de la chaleur après plusieurs mois le papier jaunit et les impressions disparaissent.

A contrario, le fait de ne pas utiliser de réservoir d'encre ou de film d'encrage fait que le système est simple à mettre en œuvre. Ce type d'impression est très présent dans les télécopieurs mais aussi sur les distributeurs de billets, les balances des supermarchés, etc.

[modifier] Transfert Thermique (haute qualité)

Comme pour le thermique direct, on retrouve une tête d'impression constituée d'une série de petites résistances chauffantes. Ici, ce n'est pas un papier spécial qui est utilisé mais un film d'encrage sensible à la chaleur. Au moment de l'impression l'encre passe intégralement sur le support et le ruban n'est donc utilisable qu'une seule fois (voir toutefois l'application ticket qui utilisait un ruban spécial multipasse). Le film d'impression est habituellement noir mais peut être décliné en une multitude de teintes. Il existe même des rubans bicolores (impression en noir et rouge) et une technique, désormais abandonnée, utilisait des rubans tri ou quadrichromie.

La gamme des supports imprimables est grande puisque l'on peut imprimer sur des papiers mats ou brillants, des films d'emballage, des textiles, etc.

Les diverses applications sont les suivantes :

Etiquetage - impression de textes, logos, code-barres)
POP (print over packaging) - emballage. Dans ce cas l'impression peut se faire en deux temps, un premier transfert sur un film spécial puis un deuxième sur l'objet en question (si le premier transfert se fait à plat, l'objet peut présenté un relief, la deuxième impression venant épouser les formes de celui-ci).
Ticket - l'impression de tickets d'embarquement (ferroviaire, aérien) utilisait des cassettes à ruban transfert thermique dit multi-passe avec lesquelles il était possible d'imprimer jusqu'à 6 ou 7 fois au même endroit, abaissant de ce fait le coût de l'impression mais ce au détriment de la qualité (critère moins important pour ce type d'usage).
Fax - certains télécopieurs utilisent une impression de type transfert thermique ce qui permet l'obtention de documents pouvant être archivés (ce qui n'est pas le cas avec le thermique direct).

A l'exception des impressions de tickets, ce type d'impression est de grande qualité, au prix d'un coût de revient assez élevé et d'une vitesse assez faible, mais dans un grand silence. Elle est réservée à des applications industrielles et n'est pas proposée au grand public à l'exception de quelques télécopieurs.

[modifier] Imprimante à sublimation

Dans cette technologie, l'encre, chauffée par un système similaire aux imprimantes transfert thermique, se sublime (passe de l'état solide à l'état gazeux). Au contact du support à imprimer s'opère une condensation. Le gros avantage de ces imprimantes est l'obtention de points plus ou moins colorés en fonction de la température de chauffe, par ailleurs il est possible de mélanger sur une même zone plusieurs couleurs primaires pour obtenir ainsi un pixel dans une couleur secondaire (contrairement à d'autres technologies où il y a juste juxtaposition des couleurs). Cet atout faisait de l'imprimante à sublimation un must pour l'impression photographique de haute qualité. Toutefois son coût prohibitif la rendait inaccessible au grand public.

[modifier] Imprimante laser

Sur ce système, l'encre se présente sous la forme d'une poudre extrêmement fine, le toner. Lors de l'impression, un laser dessine sur un tambour photo-sensible rotatif la page à imprimer, un dispositif électrique polarisant en fait une image magnétique. Sur ce tambour, l'encre en poudre polarisée inversement vient alors se répartir, n'adhérant qu'aux zones marquées par le laser. Une feuille vierge, elle même chargée électriquement, est appliquée au tambour encré, récupérant l'encre. La fixation de l'encre sur la feuille se fait ensuite par chauffage et compression de la feuille encrée dans un four thermique.

Cette technique, bien que sophistiquée, permet une impression rapide (non plus ligne par ligne, mais page par page) très fine et très souple (impression de tous types de textes, de graphismes, de photos ...) avec une qualité irréprochable pour le noir et blanc. Cependant, elle est peu adaptée aux niveaux de gris, et de ce fait, à l'impression en couleur. Les évolutions technologiques et des techniques du début du XXI^e siècle ont permis d'adapter la couleur à ce système d'impression.

L'imprimante laser permet d'obtenir des tirages papier de qualité, à faible coût et avec une vitesse d'impression élevée. En revanche le coût d'acquisition d'une telle imprimante la réserve à des usages semi professionnels ou professionnels.

Cette technologie d'impression est directement dérivée de celle utilisée autrefois dans les photocopieurs. A cela près qu'auparavant, c'est la lumière réfléchie par la page à dupliquer qui déchargeait le tambour. De nos jours, la grande majorité des photocopieurs sont en fait des imprimantes laser surmontées d'un scanner et sont utilisés comme imprimante.

Autrefois de l'ozone se dégageait en quantité au cours de l'impression. En cause le système qui charge éléctiquement le papier. A l'origine, c'était un "corona", fil conducteur sous tension élevé placé a distance de la feuille de papier. Le corona faisait réagir l'oxygène en le transformant en ozone. Les imprimantes étaient alors dotées d'un filtre piège à ozone, pas toujours remplacé, n'ayant pas d'incidence sur la qualité des impressions. Ce défaut de maintenance pouvait poser problème surtout dans les locaux mal ventilés, l'ozone s'y accumulant. Les imprimantes actuelles ne produisent quasiment plus d'ozone. En effet à partir de 1992, le corona a été remplacé par un rouleau souple et conducteur nommé rouleau de transfert, directement en contact avec le papier.

[modifier] Imprimantes laser couleur

On distingue en fait deux technologies pour les imprimantes laser en couleurs : "carrousel" (quatre passages) ou "tandem" (monopasse).

carrousel : Avec la technologie carrousel, l'imprimante effectue quatre passages pour imprimer un document (un par couleur primaire et un pour le noir, ce qui fait que l'impression est en théorie quatre fois moins rapide en couleur qu'en noir).
tandem : Une imprimante laser exploitant la technologie « tandem » dépose chaque couleur en un seul passage, les toners étant disposés parallèlement. Les sorties sont aussi rapides en noir qu'en couleur. Cette technologie a toutefois un prix de revient plus élevé, la mécanique étant plus complexe. Elle est donc réservée en principe aux imprimantes laser couleur de milieu ou de haut de gamme.

Certaines marques impriment systématiquement leur numéro de série sous forme de points colorés invisibles à l'œil nu et permettant ainsi de retrouver l'origine d'une reproduction.

[modifier] Imprimante à DEL

D'une technologie similaire aux imprimantes laser, les imprimantes à DEL (Diodes Electroluminescente ou LED en anglais), utilisaient une barrette de DEL pour insoler le tambour photo-sensible. Comparativement aux imprimantes laser, le coût de mise en œuvre était plus faible, a contrario, la finesse ne dépassait pas les 300 points par pouce (dpi) ce qui, à terme, a fait que cette technologie a été abandonnée (les imprimantes laser atteignent désormais les 1200 dpi).

[modifier] Imprimante à jet d'encre

Les têtes d'impressions jet d'encre utilisent de l'encre liquide contenue dans un réservoir (cartouche d'encre. La tête proprement dite est percée de fins canaux remplis d'encre, et un système piézo-électrique ou de chauffage électrique produit des variations de pression qui expulsent des gouttelettes sur la feuille, formant des points.

Comme avec les têtes à aiguilles, les caractères sont formés par des concentrations de points, et l'impression se fait donc ligne par ligne. Néanmoins, la finesse de ces gouttelettes est contrôlable, et la technologie permet un mélange des couleurs, si bien que la plupart des imprimantes jet d'encre récentes permettent des impressions « qualité photo ».

[modifier] Imprimante Magnétographique

Ces imprimantes utilisent de l'encre noire magnétique. Elles impriment uniquement en noir et blanc. Les informations sont enregistrées sur un tambour magnétique (un gros cylindre métalique). Chaque point est placé magnétiquement sur le tambour grâce à des têtes d'écriture. A ce stade, il n'y a rien sur le substrat. Ensuite, l'encre à particule magnétique est attirée sur le substrat par le tambour. Le substrat passe donc à proximité du tambour et du toner. Ensuite, l'encre est fixée au substrat par un flash qui la fond à 50°C. L'encre est définitivement fixée sur le substrat.

L'avantage de ce mode d'impression est la diversité des substrats utilisables. Ces imprimantes impriment sur du papier (couché ou non), du plastique, du carton plastifié, et elles peuvent également imprimer sur plusieurs couches de papier, sans utiliser la technique classique du carbone. Une substance chimique permet de reporter le motif d'impression sur des couches inférieures.

La qualité d'impression peut monter jusqu'à 600dpi. La vitesse peut atteindre 125 m/min. Sachant que plus de 70% de la surface du cylindre peut être changée à chaque passage, ces imprimantes sont l'outil ultime pour imprimer des livres, des factures, et tous autres documents dont les pages ne sont pas identiques.

Avec un système adapté, deux machines peuvent imprimer recto-verso, l'un à la suite de l'autre. On peut alors atteindre les 250 m/min.

[modifier] Méthodes de traction du papier

Le papier a longtemps été guidé dans l'imprimante par ce que l'on appelait les caroles - une bande de papier perforé de gros trous réguliers qui couraient à droite et à gauche de la feuille. Des roues dentées venaient s'emboîter dans ces trous pour faire avancer ou reculer le papier tout en la maintenant bien dans l'axe de l'impression.
Cette bande était prédécoupée, pour être plus facilement détachée après l'impression. Les inconvénients de cette solution sont :

l'obligation d'utiliser du papier spécial (papier continu, dans lequel sont prédécoupées les feuilles et les caroles)
le cadrage du papier était souvent délicat.

A contrario, on obtenait une liasse de plusieurs pages d'un seul tenant. Néanmoins cela n'avait véritablement de sens que pour les professionnels et était sans intérêt pour le grand public.

Depuis l'apparition des premières imprimantes à laser, le papier à caroles a petit à petit disparu : la traction du papier se fait dorénavant par des rouleaux qui enserrent et guident le papier tout au long de son chemin dans l'imprimante. Néanmoins, si cette méthode permet l'utilisation de papier normal, elle ne garantit pas toujours un cadrage parfait du papier, et est plus sujette aux bourrages.

[modifier] Langage d'impression

Toute imprimante utilise un langage pour permettre à l'ordinateur de communiquer avec elle. Les imprimantes à aiguilles ont longtemps utilisé un langage codant en réalité une succession de pixels binaires sur une matrice rectangulaire 8×8 ou 8×16. Au cours des années 1970, la société Hewlett-Packard a mis au point un langage interprété structuré en commandes, le Hewlett-Packard Graphics Language, ou HP-GL. Avec ce langage, un fichier dessin était pour la première fois un fichier formaté (et non plus binaire), qu'un utilisateur averti pouvait modifier avec un éditeur, sans passer par un programme de dessin ou un langage graphique avec un pilote spécifique.

Ce langage était encore utilisé pour les premières imprimantes laser de ce fabricant à la fin des années 1980 (ce qui prouve la cohérence et la pertinence de sa conception initiale), mais fut rapidement amélioré à partir de ce moment (1989), compte tenu de l'émergence (et bientôt de la quasi-suprématie) de PostScript : cette amélioration déboucha sur HP-GL II. Ce dernier langage comportait la possibilité, comme son rival d'Adobe, de créer des sous-programmes, et intégrait l'algorithme du peintre pour la détermination des surfaces cachées, mais il était bridé en termes d'évolution car trop lié à un fabricant. En particulier, il n'intégrait que les polices disponibles sur les imprimantes Hewlett-Packard.

C'est pour rompre cette limitation que Hewlett-Packard créa le langage PCL5, aujourd'hui le plus fréquemment utilisé.

Le langage PostScript de la société Adobe (1987) s'était trouvé d'emblée adapté aux possibilités des imprimantes laser, et, quoique langage propriétaire<ref>C'est-à-dire que les fabricants d'imprimantes devaient verser une redevance à l'éditeur Adobe pour pouvoir afficher que leur matériel était capable d'interpréter des commandes PosScript.</ref> jusqu'en 1992, il s'imposa au cours de ces années comme le standard qu'il est devenu depuis.

[modifier] Constructeurs d'imprimantes

Image:Canon S520 ink jet printer.jpg

Brother
Canon
Epson
Hewlett Packard : l'une des entreprises qui vend le plus d'imprimantes (2005)
IBM
Kyocera
Lexmark
Minolta
Nipson
OCE
Oki
Olivetti
Samsung
Toshiba
Xerox

[modifier] Stratégie de vente

Actuellement, les imprimantes grand public sont vendues à un prix proche, voire inférieur, à celui des cartouches. La marge est donc faite sur les cartouches. Pour disperser la concurrence, toutes les imprimantes utilisent des cartouches différentes (absence de standard). En outre, certaines imprimantes sont dotées d'un dispositif électronique bloquant l'imprimante en cas de détection de cartouche concurrente. Il existe cependant des marques génériques qui proposent des cartouches compatibles à un prix très inférieur (de 50 % environ), à l'instar des médicaments génériques.