9 Comment fonctionne une imprimante laser

le fonctionnement d'une imprimante laser monochrome

Comme la photocopie, l'impression laser utilise une technique héritée de la découverte de l'électrophotographie en 1938 par Chester Carlson. Une série d'améliorations de cette première invention aboutit en 1959 au procédé xérographique et à la commercialisation de la première photocopieuse par Xerox. En 1978, l'imprimante laser voit le jour toujours dans les laboratoires Xerox, mais c'est Hewlett-Packard qui en 1984 lance les premières imprimantes bureautiques laser avec la série Laserjet. Il existe, aujourd'hui des imprimantes électrophotographiques dans lesquelles l'exposition du photoconducteur est réalisée par une barre de LED, par conséquent l'appellation "laser" est parfois techniquement impropre pour désigner certaines imprimantes électrophotographiques. 

Une imprimante laser met en oeuvre des technologies complexes pour produire une impression : électronique, mécanique, électrostatique, optique, thermique... Le traitement des données fournies par l'ordinateur donne naissance à une image numérique stockée intégralement en mémoire ou partiellelement dans un buffer tournant. Lorsque le papier a été extrait du bac et se présente devant la rouleau de registration, celui-ci bloque une fraction de seconde son avance puis donne le top de synchronisation entre l'avance du papier et la rotation du tambour. Le signal vidéo sérialisé de l'image est alors projeté à la volée par la diode laser sur le tambour, à la façon du canon d'écran vidéo à tube. Le développeur entraîne du toner (la poudre d'encre) depuis son réservoir jusqu'à la surface du tambour, puis le toner passe sur la feuille de papier pour être finalement fixé par cuisson dans le four. 

Les imprimantes laser sont des assemblages complexes de mécaniques et d'électronique qu'il serait difficile de détailler ici. Nous allons nous contenter de décrire plus précisément les 6 grandes étapes du processus d'impression monographique (noir sur blanc) des imprimantes électrophotographiques dites imprimantes laser.

Les 6 étapes du cycle d'impression électrophotographique :

1 - Charge : le tambour reçoit une première charge uniforme 

2 - Exposition : le laser expose le tambour photoconducteur 

3 - Développement : le développeur dépose le toner sur le tambour 

4 - Transfert : le toner est transféré sur le papier 

5 - Fixation : le toner est fondu sur le papier dans le four 

6 - Effacement : le tambour est nettoyé

Explication des 6 étapes du cycle d'impression

1 - La charge du tambour :

Le tambour ou photoconducteur (drum) est un cylindre en aluminium recouvert d'une couche de silicum photosensible. Le tambour subit une première charge uniforme d'environ 1000 volts par ionisation de l'air ambiant. Pour éliminer la production d'ozone, le dispositif fil corona-grille a été remplacée au début des années 2000 par un rouleau de mousse légèrement conducteur qui réalise la charge électrostatique du tambour. Cette opération place la surface du tambour dans un état électrostatique qui repousse le toner.

2 - Le laser écrit sur le tambour :

Le faisceau de l'unité laser (scanner) balaye la surface du tambour dans la longueur et transmet ligne par ligne l'image à imprimer sous la forme de points. En même temps que le balayage couvre la surface dans l'axe X, le tambour tourne en Y. L'énergie apportée par le laser à la surface du tambour va définir l'image électrostatique latente. C'est la méthode du "write-black".

3 - Le développement :

C'est l'étape durant laquelle la poudre de toner va se placer sur les zones du tambour qui ont été sensibilisées par le rayon laser. Il existe 2 sortes de révélateurs : mono et bi-composants. Le révélateur mono-composant se présente sous la forme de particules magnétiques ferreuses enrobées d'un liant de polymère ou d'une résine thermoplastique et d'un colorant noir. Le révélateur bi-composant est constitué d'une poudre de résine thermoplastique avec pigment solide et d'une poudre de ferrite magnétique, élément porteur qui ne quitte pas la station de développement. La "brosse ou rouleau magnétique" du developpeur abrite un aimant rotatif en son centre et va porter le toner au voisinage de la surface du tambour sur laquelle a été formée l'image électrostatique latente. Les charges de cette image vont attirer par attraction électrostatique des particules de toner vers la surface du tambour et former l'image électroscopique latente.

4 - Le transfert :

La poudre de toner qui a été déposée sur le tambour et forme l'image électroscopique latente est transférée sur le papier par l'attraction électrostatique beaucoup plus forte d'un corona ou d'un rouleau de transfert.

5 - La fixation :

Le four, fixateur ou unité de fusion est composé de deux rouleaux (chauffant et pressant) entre lesquels la feuille de papier est entrainée. Cette opération à pour effet de fondre et d'incruster le toner dans les fibres du papier. A l'intérieur du rouleau chauffant se trouve une lampe halogène qui porte la température de sa surface à environ 180 degrès celcius.

6 - L'effacement :

C'est la dernière étape du cycle d'impression électrophotographique. Le tambour est déchargé au moyen d'une lampe d'effacement puis une raclette élimine le toner résiduel qui reste à sa surface.