Chaque fabricant d'imprimante utilise un langage pour permettre à l’ordinateur de communiquer avec celle-ci. 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 Systems, 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 jusqu’en 1992, il s’imposa au cours de ces années comme le standard qu’il est devenu depuis.
Les imprimantes peuvent être classées en deux catégories distinctes selon qu’elles utilisent une frappe mécanique (imprimante impact) ou non (imprimante non-impact ou NIP).
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 (elles existent encore à l’heure actuelle (2008) par exemple pour les remises de chèques).
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, 9 et 24 étant les valeurs les plus courantes), 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.
A l'origine, IBM International Business Machines Corporation crée pour ses machines à écrire une solution avec une sphère comportant un seul jeu de caractères, qui nécessitait le changement de sphère pour changer de police. Cette solution a aussi été utilisée quelques années sur ses imprimantes.
Inspirée des machines à écrire, la tête d’impression dite à marguerite est constituée d’une rosace de pétales, à la périphérie desquelles 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.
Dérivée de l’imprimante à marguerite, l’imprimante à tulipe utilise une roue dont les « pétales » sont 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 à impact qui seront supplantées à partir des années 1990 par l’arrivée des imprimantes non-impact.
Ce mode de thermo-impression nécessite un film sensible à la chaleur. Les graphiques venant du RIP sont transférés sur le film qui se déplace devant une rangée (la laize du film) de minuscules résistances électriques chauffantes. L’avantage de ce type de flashage thermique équivalent au CTF « argentique », c’est d’éviter toutes les chimies et leurs éliminations.
Ce mode d’impression nécessite un papier sensible à la chaleur. Le texte et les graphiques sont transférés sur le papier qui se déplace devant une rangée (la largeur du papier) de minuscules résistances électriques chauffantes. Ce procédé présente plusieurs inconvénients :
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 (la seule maintenance nécessaire étant le remplacement des rouleaux de papier vides). Ce type d’impression est très présent dans les télécopieurs mais aussi sur les distributeurs de billets, les balances des supermarchés, la billetterie informatisée, etc.
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 rouge et noir) 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 :
À 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.
Par définition, la sublimation, représente le passage direct d’un corps de l’état solide à l’état gazeux. Dans une imprimante à sublimation thermique, la cire pigmentée remplace l’encre. Elle est chauffée à près de 200 °C par des microrésistances réparties sur la tête d’impression. Elle passe ainsi instantanément de l’état solide à l’état gazeux puis, projetée sur la feuille, elle refroidit à son contact et redevient solide. L’intérêt d’un tel procédé, c’est qu’il exploite les propriétés de transparence de la cire. Avec la sublimation thermique, l’équation est simple : un point de couleur sur l’image numérique correspond à un point de couleur sur la photo imprimée. Ainsi, pour imprimer un point d’une couleur donnée, l’imprimante superpose trois couches de cire de densité variable (jaune, magenta et cyan) qui vont ensemble composer la teinte recherchée, dans une palette de 16,7 millions de couleurs. Contrairement aux impressions à jet d’encre qui affichent des résolutions de seulement 300 points par pouce (ppp), les imprimantes a sublimation thermique peuvent atteindre une définition allant jusqu’à 9 600 × 2 400 ppp. La différence réside dans le fait que la technologie jet d’encre ne fait que reproduire par effet optique un point de la couleur recherché alors que dans l’impression par sublimation un point de couleur a imprimer égale un point de couleur imprimé. L’image numérique correspond en fait à une nuée de points de couleur sur la photo imprimée. Cette tricherie optique, utilisée par les imprimantes à jet d’encre ou laser, est parfois visible à l’œil nu, sous forme de trame ou de points apparents ; un défaut absent des impressions par sublimation thermique. Par ailleurs, les photos obtenues par sublimation ne souffrent d’aucunes bavures, le passage direct de la cire de l’état solide à l’état gazeux puis, inversement, du gazeux au solide, permettant d’éviter ce problème. Seul inconvénient de cette technologie : l’impossibilité d’obtenir un noir bien net. La couleur noire est obtenue de par superposition des trois couleurs en densité maximale. Ce type d’impression est donc inadapté aux impressions en noir et blanc.
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, passe entre le tambour et une grille 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 XXIe 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. Le coût d’acquisition d’une imprimante laser est en chute libre depuis quelque années.
Cette technologie d’impression est directement dérivée de celle utilisée autrefois dans les photocopieurs. À cela près qu’auparavant, c’est la lumière réfléchie par la page à dupliquer qui déchargeait le tambour. Depuis 2000, la grande majorité des photocopieurs sont en fait des imprimantes laser surmontées d’un scanner et sont utilisés comme imprimante.
Le système employé pour charger les différents éléments d'électricité statique était avant 1992 constitué par un fil conducteur placé à un potentiel de plusieurs milliers de volts, ce système était nommé "corona" en référence à l'Effet corona. Son principal inconvénient était un dégagement d'ozone au cours de l’impression. 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, ce qui donnait à ces locaux leur odeur caractéristique. A partir de 1992, le fil corona a été remplacé par un rouleau souple et conducteur nommé rouleau de transfert, directement en contact avec le papier. Dès lors il n'y a plus de production d'ozone significative, le filtre à ozone n'est plus requis.
On distingue en fait deux technologies pour les imprimantes laser en couleurs : « carrousel » (quatre passages) ou « tandem » (monopasse).
Sous la pression du gouvernement américain, la grande majorité des modèles 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 et d’éviter les contrefaçons.
Sur certaines imprimantes (entre autres des modèles de la marque Ricoh), un système de reconnaissance d'image interdit l'impression de billets en sur-imprimant l'ensemble de la zone en magenta.
D’une technologie similaire aux imprimantes laser, les imprimantes à DEL (Diodes Électroluminescente 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 (ppp) ce qui, à terme, a fait que cette technologie a été abandonnée par la plupart des marques (les imprimantes laser atteignent désormais les 1 200 ppp, mouvement suivi depuis par les marques produisant encore des imprimantes à DEL).
Les têtes d’impressions jet d’encre utilisent de l’encre liquide contenue dans un réservoir dite 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 ».
La technologie du jet d'encre est utilisée pour les particuliers comme pour les professionnels. Il existe des imprimantes grand format avec une laize (largeur d'impression) de 5 mètres. Une imprimante grand format sur bâche est utilisée pour la publicité, pour l'affichage, la décoration, les stands expositions et pour les musées. La plus grande bâche de France a été réalisée pour Airbus lors de la sortie de l'A380. Elle mesurait 90m x 60m soit 5400m²! Il existe deux types de cartouches d'encre, les cartouches avec têtes d'impression integrées et les cartouches sans têtes d'impression (dans ce cas, les têtes d'impression sont fixées à l'imprimante.) Les premières sont plus chères mais permettent de limiter les conséquences de têtes d'impression bouchées (un problème affectant parfois certaines imprimantes restées inactives plusieurs mois) : dans ce cas il suffit de changer les cartouches, dans l'autre la seule façon de sauver l'imprimante est de déboucher les têtes d'impression manuellement (une opération en général non documentée et délicate).
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 métallique). Chaque point est placé magnétiquement sur le tambour grâce à des têtes d’écriture. À 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 600 ppp. La vitesse peut atteindre 150 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 doubler la capacité d’impression en pages imprimées par minute (soit plus de 2 000 pages A4/min.).
C’est BULL qui développa ce procédé dans les années 1960 avec sa gamme d’imprimantes Matilde (6060, 6080…) à Belfort et c’est aujourd’hui NIPSON qui poursuit ses avancées.