1 EXPOSÉ SUR LES IMPRIMANTES COMMENT EST NÉ L’INTÉRÊT DE L’IMPRESSION HISTOIRE ET ÉVOLUTION DEPUIS L'ANTIQUITÉ La Réalisation et La Conception parDriss, Laurent, Magomed, Marcos et Michael
2Sommaire• Origine ………………………………………………………………………….….…3-4• Type de connexion……………………………………………………………….….…5• Matricielle et à Aiguille……………………………………………………….…….6-16• Jet d’Encre………………………………………………………………………....17-26• Laser………………………………………………………………………………..27-30• Thermique ou transfert Thermique……………………………….…………......31-34• Traceur……………………………………………………………………..………35-42• Définition du type de connexion……………………………………………………..43• 3D…………………………………………………………………………………...44-50• FIN………………………………………………..…................................................51
-30’000 3PREMIÈRE ÉCRITURE Comment est né l’impression-3’100 ou son intérêt par l’hommePREMIÈRES GRAPHIESest inventée par les Sumériensl 100 L’INVENTION du PAPIER-3’000 Au IIe siècle de notre ère, les Chinois inventèrent le papier àLES EGYPTIENS CRÉENT LES base fibre de lin, de chanvreHIÉROGLYPHES PAPYRUS ou de mûrier pour obtenir la pâte à papier.-2’400 300 ~ 900LES EGYPTIENS UTILISENT LE LA XYLOGRAVUREdès la 1ère dynastie Les Chinois ont été aussi les premiers à utiliser la xylographie, technique de la gravure sur bois.-1’400 Au XIe siècle ils développent les caractères mobiles.LE PREMIER VÉRITABLE ALPHABET Le plus ancien xylographe n’est pas antérieur à 868. C’est le Sutra du Diamant-300L’ALPHABET LATIN DE 19 LETTRESest apparu au Proche-Orient est constitue
Continuons dans l’histoire pour bien comprendre 4l’évolution Le plus important : le papier et un des plus grands inventeurs de1450 l’imprimerieLA TYPOGRAPHIEJean Gutenberg de Mayence développa la typographie au milieu du XVe siècle, il est considérécomme le premierimprimeur typo. L’originalité de l’invention de Gutenberg, fut d’utiliser des caractères mobiles,fondus en plomb, doncréutilisables1796LA LITHOGRAPHIEDécouverte d’Aloïs Senefelder, la lithographie est inventée en 1796, c’est l’ancêtre de l’offset.
5Passons à notre exposé : l’imprimanteNous allons énuméré les nombreuses technologies l’imprimante est néaprès la création du PCL’imprimante est un périphériques permettant de faire une sortie imprimée(sur papier)des données de l'ordinateur.Il existe plusieurs technologies d'imprimantes dont les plus courantes sont :Liaison par le port avec l’ordinateur ou autres …- Série- Parallèle- SCSI- USB- Firewire- Ethernet- Sans fil
6Les imprimantes matricielles et ou à aiguilles
71. INTRODUCTION2. FONCTIONNEMENT3. L'IMPRESSION4. LE PAPIER: TYPE ET CHEMINEMENT5. AVANTAGES ET INCONVENIENTS
8IntroductionL'imprimante matricielle a été introduite en 1970 par Centronics, bien que DigitalEquipment Corporation ( aka \"Digital\" ) a introduit une imprimante matricielle de lamême année .Elles ont été faites pour les affaires et industriel, et il n'y avait pas de version pourles maisons jusqu'en 1978.Les imprimantes matricielle sont donc presque aussi vielles que les ordinateurs,elles évoluent en parallèle avec eux.On peut dire que toutes les imprimantes d’aujourd’hui doivent leurs origines auxpremières formes d’imprimantes d’ordinateurs, notamment à l’IMPRIMANTEMATRICIELLE.Elles sont appelée aussi à aiguille ou à impact.Tout comme une machine à écrire, une imprimante matricielle fonctionne avec unpercuteur contre un ruban d'encre pour produire un ensemble de points sur lepapier.Cette technologie à plus de 40 ans mais est encore utilisée aujourd’hui,principalement dans le milieu industriel.
9 FONCTIONNEMENTL’imprimante matricielle permet d’imprimer des documents sur papier grâce à un va et vient d’un chariot comportant une têted’impression.La tète est constitué de petites aiguilles, poussée par un électro-aimant, venant heurter un ruban carbone, appelé « rubanencreur\", situé entre la tête et le papier
10Ces aiguilles sont disposées sous forme de matrice dans la têted'impression, d'où le nom d'imprimante matricielle. Le ruban de carbone défile afin qu’il y ait continuellement de l’encre dessus. A chaque fin de ligne la feuille tourne. (de différentes façons selon le modèle).
11Pour assurer une impression normale, l'imprimante doit interpréter correctement toutes les données en provenance de l'unitécentrale. Elle utilise, pour cela, un microprocesseur interne et deux types de mémoires: sa mémoire morte ou ROM quicontient des instructions auxquelles elle peut se référer, et sa mémoire vive ou RAM (BUFFER) qui lui permet de traiter lesdonnées reçues.La ROM:Elle contient un programme permettant de traduire les données reçues en ordre de tir pour les aiguilles. Il comprend lesdiverses polices et tables de caractères résidantes (ASCII), et prend note de la police et des attributs choisis. Lorsqu'il reçoit,par exemple, l'ordre d'imprimer un \"A\" il cherche ce caractère dans la police active et place en mémoire le tracé de pointsnécessaire à son impression. Ce sera aux moteurs à prendre la relève. La ROM contient également une table des codes decontrôle constituant le langage de l'imprimante, ce qui lui permet de savoir qu'à la réception de telle séquence de caractères ilfaut, par exemple, basculer en gras.La RAM:Composée de deux parties :La première, dite buffer(Tampon) d'instructions, conserve les éventuelles séquences d'instructions envoyées par l'ordinateur,comme le passage en gras,.Et la seconde = buffer d'impression, sert à stocker les données reçues jusqu'à l'impression. La taille de ce buffer varie dequelques kilo-octets à plusieurs dizaines de kilo-octets selon l'imprimante.
12
13IMPRESSIONTETE D’IMPRESSIONElle est formée d'une série d'aiguilles disposées verticalement. Leur nombre est de 9 ou de 24.. Pourune 24 aiguilles, elles ne sont pas disposées sur une seule ligne verticale mais en deux lignes de douzeaiguilles légèrement décalées verticalement. Chacune d'entre elles est enfermée dans une gaineentourée d'un fil électrique.Lorsqu'un courant traverse ce fil, un champ magnétique se forme et propulse l'aiguille vers l'avant. Ellerencontre alors le ruban encreur qu'elle pousse devant elle, et continue sa course jusqu'au papier où,sous la force du choc, le ruban dépose un point d'encre de la grosseur de l'aiguille. Un ressort rappellealors cette dernière dans sa gaine. Son parcours n'est pas rectiligne, car la gaine n'est pas droite maiscourbe. Le diamètre des aiguilles est d'environ 300 à 350 µm, soit 0,35 mm pour une 9 aiguilles, etd'environ 200 µm, soit 0,20 mm pour une 24 aiguilles.
14Fonctionnement de la tête d’impressionL'impression se fait de la façon suivante: l'imprimante lie chacune de ses aiguilles à la valeur d'un des bits del'octet qu'elle reçoit, avec la convention selon laquelle l'aiguille reste immobile pour un bit égal à zéro maisest actionnée pour un bit égal à un. On remarque que l'imprimante ne peut tirer simultanément que 8aiguilles sur 9, un octet ne contenant que 8 bits.Pour indiquer quelles aiguilles tirer, on donne un poids différent aux 8 bits de l'octet: la valeur 1 au premier, 2au second, 4 au suivant et ainsi de suite en suivant la progression des puissances de 2 jusqu'au huitième quivaut 128. On additionne les chiffres correspondant aux valeurs non nulles des bits et l'imprimante réagit enfonction de ce total. Si l'octet vaut 1 elle tire la première aiguille, s'il vaut 2 la deuxième, 3 les deuxpremières, etc.
15LE PAPIER: TYPE ET CHEMINEMENTEntraînement par frictionLa feuille est introduite entre un galet presseur et un rouleau caoutchouté, appelé tambour, qui l'entraînedans sa rotation. La feuille est maintenue par une barre munie de roues caoutchoutées.Entraînement par tractionLe rouleau tracteur est muni d'ergots à ses deux extrémités pour maintenir et déplacer le papier.Le tracteur tirant est situé après la tête d'impression et ne tend le papier que lorsque ce dernier a quitté letambour. Inconvénients : le haut de page est loin de la tête d'impression, et, par suite, toute la zone depapier comprise entre la tête et le tracteur ne peut être imprimée. Ceci oblige à gâcher une feuille entière.Entraînement par pousséeDans ce mode, le papier est déplacé par des picots situés avant le tambour, et poussé sous ce dernier.L'avantage : permet l'impression en début de page sans avoir à gâcher de feuille. Inconvénient : quand onimprime des doubles, décalage entre les différents exemplaires..
16AVANTAGES ET INCONVENIENTSLe système matriciel a été le premier type d'imprimante à gagner en popularité avec la montée du PC à la fin des années1980. Utilisé beaucoup mois de nos jours suite au bas prix des imprimantes laser et jet d’encre.Avantages :Machines robuste.Le papier est correctement connecté. Permet d'imprimer en continu (24h/24h) de longues bannières qui s'étendent surplusieurs feuilles de papier.Version moderne de la machine à écrire. Relativement insensibles à l’environnement dans lequel elles doivent êtreinstallées. (Températures et humidité). S’adaptent à l’ensemble des polices de caractère et acceptent des natures et desqualités de supports très divers Peux imprimer en une seule passe des documents épais, comportant plusieurs pagessuperposées, réalisés en papier autocopiant, telles que les fiches ,etc …Enfin, la technologie matricielle offre l’avantage d’un coût à la page très bas.Inconvénients :Le principal inconvénient des imprimantes matricielles est la vitesse d’impression. (Point imprimé individuellement). Produitgénéralement une impression de mauvaise qualité, en particulier pour les photos. À moins que votre imprimante disposed’une très haute résolution. (Sauf énormes modèles commerciaux )sujettes au bourrage .
17IPRIMANTE JET D’ENCRE1.Historique :L'imprimante à jet d'encre apparait dans les années 70. Sa création s'explique par le fait que les informaticiens désiraientremplacer la traditionnelle imprimante matricielle, bien trop bruyante.Le principe est développé à partir des années 60 par le docteur Sweet. Il a démontré que l'encre était susceptible de se sépareren gouttes uniformes, via l'application d'une onde de pression à une buse.- NB : pour l'anecdote, ce principe fut découvert totalement par hasard. En effet, un ingénieur de Canon, distrait, laissa un fer àsouder encore chaud près de son stylo, ce qui quelques instants après, provoqua l'éjection d'un peu d'encre.En parallèle, le professeur Hertz (Suède) met au point une technique, qui par variation du nombre de gouttes par pixel, permetd'imprimer en niveau de gris. La technique de goutte à la demande voit le jour.
182. Le principe de base :Il existe plusieurs types d'imprimantes à jet d'encre, qui se distinguent par un fonctionnementbien spécifique.Cependant, le principe de base est toujours le même : il y a expulsion d'encre sous forme de Un exemple de buseminuscules gouttelettes, vers le papier (ou tout autre support).La pièce centrale de cette technique est la tête d'impression. C'est elle qui envoie des gouttessur le support en question, elle est composée d'un nombre conséquent de buses (conduitsrigides servant à l'écoulement d'un fluide), qui peuvent chacune envoyer des gouttelettes sur lesupport.C'est le circuit imprimé qui convertit les données à imprimer en « séquence de tir », qui esteffectuée par la tête d'impression.Pour donner un ordre de fréquence : sur certains modèles, une buse peut envoyer 24000gouttelettes chaque seconde pour la couleur, 36000 pour le noir.
193. Composants :La tête d'impression :Il en existe 2 types :• Les têtes d'impression « embarquées » : C'est une partie intégrante de l'imprimante. Ici, la cartouche n'est qu'un contenant, un récipient d'encre sans plus. Si le coût des cartouches est plus faible, la qualité de la tête est meilleure (plus élaborée que les autres types de têtes), le risque d'obstruction desbuses est élevé (nettoyage et/ou remplacement très coûteux). Du coup, des cycles de nettoyages sont souvent mis enplace dans la machine. Pratique pour les impressions fréquentes et en grosse quantité.• Les têtes d'impression « déportées » :La cartouche d'encre et la tête d'impression sont fusionnées. Chaquefois que la cartouche est remplacée, la tête d'impression l'est également. Du coup, cela les rends bien plus chères etnécessitent parfois un calibrage. Mais les problèmes d'obstruction de buses sont quasi inexistants (il suffit de remplacer lacartouche). Plus usitées pour les impressions peu fréquentes et peu conséquentes.Cartouches avec tête intégrée... ... Et cartouches standards!!LA MAJEUR PARTIE DES IMPRIMANTES EST EQUIPEE DE TÊTES EMBARQUÉES A L'HEURE ACTUELLE.NB : Il existe cependant le développement de techniques mixtes : des têtes d'impressions renouvelables, mais de manièresmoins fréquentes que la cartouche d'encre.
20L'encre :Il en existe plusieurs sortes :L'encre à pigments :Composée de pigments (substance chimique colorante d'origine organique), contenus dans une résine/gaine synthétique etplacés dans un liquide transparent qui s'évapore facilement. En conséquence,il n'y a aucune réaction avec l'eau. Le résultat est solide, de haute qualité, le rendu d'impression couleurs excellent et estrésistant dans le temps. Cependant, sur certaines surfaces (papier brillant par exemple), la pénétration n'est pas optimaleet cela peut influer sur l'aspect général du support. Plus coûteux que l'encre à colorants.L'encre à colorants dissous :Composée de colorants solubles à l'eau (en grande partie synthétique). Peu de diffusion de la lumière, en conséquence lescouleurs sont plus vives. La durée de vie est limitée dans le temps.• L'encre conductrice :Nouveauté !!! Composée de polymères conducteurs (pour la version organique) ou de particules métalliques (pourl'inorganique). Pas forcément visible, employée pour les étiquettes intelligentes (RFID), diodes électroluminescentesorganiques (OLED) entre autres. Il est également possible de réaliser des circuits imprimés (de qualité moyenne). Il y atoutefois un problème : le coût, relativement élevé et peu standardisé.
21Pour donner un aperçu de la taille des gouttelettes en question : certaines cartouches d'une contenance de 4,5 ml peuventprojeter 900 millions de gouttes, de quoi faire des centaines de pages.L'encre :Il en existe plusieurs sortes :• L'encre à pigments :Composée de pigments (substance chimique colorante d'origine organique), contenus dans une résine/gaine synthétique etplacés dans un liquide transparent qui s'évapore facilement. En conséquence,il n'y a aucune réaction avec l'eau. Le résultat est solide, de haute qualité, le rendu d'impression couleurs excellent et estrésistant dans le temps. Cependant, sur certaines surfaces (papier brillant par exemple), la pénétration n'est pas optimale etcela peut influer sur l'aspect général du support. Plus coûteux que l'encre à colorants.• L'encre à colorants dissous :Composée de colorants solubles à l'eau (en grande partie synthétique). Peu de diffusion de la lumière, en conséquence lescouleurs sont plus vives. La durée de vie est limitée dans le temps.
224. Technologies principales :CIJ (Continuous InkJet) - Jet continu :Les gouttes sont chargées électro-statiquement (ou non) via une électrode.Celles qui ne sont pas désirées sont déviées dans un réceptacle par le biais d'un champ électrostatique.La qualité est moindre que le DOD, mais bien plus rapide !!!Cette technique est principalement utilisée pour le marquage des oeufs par exemple, mais aussi pour les contenantscartonnés, canettes, etc...Il existe 2 sous-catégories à cette technique :• La déflexion binaire : récupérées dans une gouttière pour être recyclées. LesLes gouttes sont chargées ou non. Si oui, elles sont déviées etautres vont sur le support en question.• La déflexion multiple :Les gouttes sont chargées à différents paliers. Il y a donc une déflexion plus ou moins grande, le média est atteint endifférents endroits. Non-chargées, elles passent à la gouttière.
23NB : une déflexion est une modification progressive de position/trajectoire, due à un phénomène physique.• !! Particularité !! La technologie Hertz: Les orifices des buses sont très fins et produisent des gouttes très petites : les points sont donc créés par l'accumulation de plusieurs gouttes, ce qui permet de moduler la densité optique, créant ainsi des images de qualité photographique. Mais il y a 2 désavantages : c'est un procédé très lent et beaucoup d'entretien est nécessaire sur la machine.DOD (Drop ON Demand) - Goutte à la demande :Il s'agit d'une technique bien plus développée que la précédente. Ici, les gouttes sont générées à chaque fois qu'elles sontdésirées. La qualité est bonne, mais le procédé est un peu plus lent.En revanche, la machine est moins complexe, car certains composants n'y figurent tout simplement pas !! (pas de déflexion,donc pas de gouttière, ni de recyclage...)Il existe plusieurs sous-types qui diffèrent par la façon dont les gouttes sont éjectées :
24• Piezo-électrique :C'est le procédé le plus développé : de l'énergie électrique est convertie en énergie mécanique. Un cristal piézo-électrique(NB : il s'agit de la capacité d'un corps à subir une contrainte mécanique sous l'effet d'un champ électrique et inversement)est mis en contact avec le réservoir d'encre (appelé à cet endroit chambre de surpression) et se déforme lors d'uneexcitation électrique (correspondant aux données à imprimer), provoquant ainsi l'expulsion d'une goutte. Purementmécanique, il y a donc moins de contraintes sur l'encre, contrairement au procédé thermique. Dans la buse se trouve une membrane souple (en rouge). l'impulsion électrique est transmise aux cristaux qui ce trouvent dans le corps de la tête d'impression (en bleu). Dès qu'ils reçoivent l'impulsion électrique les cristaux font réagir la membrane qui se déforme Quand l'impulsion électrique cesse la membrane revient dans sa position initiale ce qui a pour effet de comprimer l'encre qui libère une bulle.
25• Thermofusion :Inspirée du procédé piézo-électrique, mais l'encre est solide à température ambiante, d'ou la nécessité de la faire chauffer.Il se solidifie ensuite au contact du média. La qualité d'impression est bonne, mais s'use relativement vite (car elle est enrelief à la surface, principalement).• Thermique ou bubble-jet :Encore un principe similaire : l'encre est chauffée, vaporisée localement et une goutte s'éjecte pour pallier à cettesurpression. Mais c'est un système contraignant du point de vue de l'encre : certains matériaux supportent mal ce « coupde chaud ».• Valve jet :Par un système de valves, commandée de manière électronique, l'encre est éjectée ou non. Ce procédé est de moins enmoins utilisé, car c'est une qualité relativement médiocre (il était souvent utilisé dans l'industrie, car le séchage de l'encreétait assez rapide, le réservoir étant fermé).
265. Avantages/Inconvénients :Les avantages :• Le prix : nettement moins élevé que celui d'une imprimante laser. Si la qualité est toujours en lien avec le prix, ici cette logique est moins pertinente : en dépit d'un faible coût, le résultat de l'impression est satisfaisant.• La qualité, justement : les résultats d'impression sont très intéressants, notamment pour le rendu photo.• L'encombrement : les imprimantes jets d'encre sont en général assez réduites, ce qui est un plus dans les espaces confinés. Elles sont en outre assez silencieuses.• La facilité d'exécution est également à compter : elles sont très simples d'emploi !!!Les inconvénients :• Plus de manipulations sont nécessaires (changements de cartouches, nettoyages des buses pour éviter l'obstruction par l'encre séchée).• L'impression est plus chère par rapport à une laser (encre onéreuse!!).• L'encre est également moins résistante que le toner des lasers, elle sèche également moins vite.• Certains types de papier ne sont pas recommandés...Conclusion :Pour un particulier, avec des moyens restreints et des impressions limitées, il s'agit du modèle de référence. Cependant,si les impressions commencent à être de plus en plus fréquentes, il peut être intéressant de recourir à un modèle laserpour diminuer, sur le long terme, les coûts. Pour une entreprise en revanche, les avantages sont moins perceptibles. A larigueur, si un manque de place se fait sentir et qu'un modèle plus réduit est nécessaire ou qu'une impression de qualité« photographique » est requise, c'est toujours à envisager. Sinon, l'impression laser reste la meilleure solution.
27Les imprimantes laser :1.Historique :On peut parler ici d'une création en 2 étapes. En effet, il faut distinguer ici la mise en oeuvre du procédé, et la création de lapremière imprimante laser, au sens propre.1 : Ionisateur de tambour2 : Cartouche toner3 : Miroir pivotant4 : Laser5 : Tambour6 : IonisateurLa création de l'imprimante laser, telle qu'on l'entend, est due à Gary Starkweather, ingénieur chez Xerox. Il a conçu le premierprototype en modifiant un photocopieur de l'entreprise, fin des années 60-début 70.Cependant, le principe de fonctionnement en lui-même, est découvert par le physicien français Trilliat, dans les années 30.On appelle cette technique la xérographie, ou encore l'électrophotographie.C'est la compagnie Xerox qui l'a ensuite industrialisé sous forme de photocopieur, avant d'en faire un dérivé sous formed'imprimante.2. Principe de fonctionnement :L'imprimante laser est un dispositif très complexe. Par un processus électrophotographique, on transfert les données sur lepapier. Il y a une combinaison de processus à la fois chimiques, mécaniques et électriques. Outre les dérivés (couleurnotamment, dont on reparlera plus tard), on distingue un principe de fonctionnement global, comprenant plusieurs étapes :
28Une imprimante laser en coupe, avec toutes les étapes.• Conditionnement/Charge : Le rouleau/unité de charge applique une charge uniforme à la surface du tambour photoconducteur (par ionisation de l'air ambiant), repoussant le toner.• Insolation/Exposition : Via une unité de pilotage, les données destinées à l'impression sont transformées en impulsion pour le laser. Celui-ci va marquer le tambour, en faisant disparaitre la charge négative à sa surface. Ceci va définir l'image électrostatique à imprimer.Développement : Parallèlement à l'étape précédente, par un système de rouleaux et de raques, le rouleau développeurest recouvert d'une couche uniforme de toner, et est lui aussi chargé négativement.
29En entrant en contact avec le tambour, le toner se fixe sur les zones déchargées présentes à lasurface du tambour (celles qui ont été marquées par le laser en l’occurrence).• Transfert : Par la suite, le papier passe sous le tambour, préalablement chargé électriquement par un autre rouleau, ce qui transfert le toner du tambour au papier.• Fixation : Déposé sur le papier, le toner n'est pas fixé. La feuille passe donc entre 2 « rouleaux » de fusion, chauffés à minimum 180°C (par le biais d'une lampe halogène). Par ce procédé, le toner fond et se dépose définitivement sur le papier.• Nettoyage : Via une lamelle en plastique, le tambour est raclé de tout le toner restant, puis, via un fil de décharge, va être vidé de toute trace électrique résiduelle (réduction de son potentiel à 0 volt). Il sera à nouveau près au service.3. Composants : Un exemple de tambour photoconducteur• Tambour photoconducteur :La partie la plus importante de l'imprimante. Il est adapté et calibré très précisément pour la puissance et la longueur d'ondedu moteur d'impression laser. Il est en général en aluminium, recouvert d'un semi-conducteur. Parfois considéré comme« consommable » selon les modèles. !!! Attention !! Il perd toute charge fois exposé à la lumière !!! D'ou le fait de le garder dans une « chambre noire ».
30• Rouleau développeur :C'est le rouleau à la surface duquel le toner est réparti de manière uniforme, via un jeu de raques et de brosses.• Tête d'impression : Elle est constituée d'un laser, produit au moyen de diodes. Elle va de pair avec le miroir pivotant.• Miroir pivotant : Il est utilisé pour rediriger le laser sur le tambour.• Fil de charge/corona :Il permet de charger le tambour, via le principe d'ionisation. NB : L'effet corona est un processus de décharge électrique partielle, qui est entrainée par l'ionisation du milieuentourant le fil conducteur).• Fil de décharge :Il va nettoyer le tambour, de toute trace électrique résiduelle (tension/potentiel à zéro) par un éclairage complet.• RIP :Le processeur de l'imprimante, qui va convertir les données numériques fournies par l'ordinateur en impulsions destinées aulaser.• Les rouleaux de fusions : Chauffés par le biais d'une lampe halogène, fixent le toner sur le papier.
314. Le toner :C'est une encre en poudre, essentiellement composée de :• Fines particules de matières plastiques• De carbone pur• De pigments magnétiques• De résine sensible au niveau thermiqueSon principal intérêt est qu'elle peut être chargée de manière négative, ce qui permet la fixation au tambour photoconducteur,aux endroits chargés positivement (ceux ou le laser à supprimé la charge négative en l’occurrence).Il a l'avantage d'avoir une bonne conservation, et ce du fait qu'il ne s'agit pas d'une encre liquide !!Le toner est également disponible en couleur (CMJN)NB : CMJN = Cyan, Magenta, Jaune Noir.Attention !!! Le noir peut être produit par le mélange des trois couleurs primaires. Cependant, cela reste coûteux : il estpréférable d'avoir une réserve de noir à part.
325. L'impression laser COULEUR :Il y a ici une technologie plus complexe, car ce n'est pas un mais bien quatre toners qui sont « dispersés », ce qui impliqued'avoir une mécanique plus poussée.On en distingue 2 types :• L'imprimante « Carrousel » : L'imprimante effectue un passage pour chaque couleur, ce qui veut dire qu'elle effectue le trajet 4 fois, pour le noir mais également les 3 couleurs primaires (cfr chapitre précédent). Ce qui veut dire, théoriquement , que l'impression est 4 fois plus lente qu'une impression monochrome.L'imprimante « Tandem » : Les 4 toners sont disposés côte à côte, ce qui fait que la totalité de l'encre est disposée en unseul passage. Il s'agit donc d'une impression couleur rapide, mais plus onéreuse, car la mécanique est bien plus complexe.6. Les dérivés :• L'imprimante laser à LED (Light Emitting Diode) : est composée d'une rampe de diodes électroluminescentes, qui polarisent le tambour via un rayon extrêmement fin, donnant ainsi des points très réduits. Il est ainsi possible d'obtenir de très bonnes résolutions (600, 1200, 2400pp...).Comme chaque diode est responsable d'un point, on conserve une cadence d'impression correcte. Cela dit, la durée de vie estlimitée (les LED perdent progressivement leurs rendements). Cependant, on reste sur un produit intéressant, et accessibleniveau prix.L'utilisation sur support optique : La gravure laser permet une labellisation/personnalisation de ces supports (CD/DVD...), etpermet de passer outre les étiquettes !!! (Plus propre, plus économe).
337. Avantages/inconvénients :Les avantages :• La rapidité d'impression : Le débit d'une laser est nettement supérieur à celui d'une jet d'encre. En outre, par l'utilisation du toner, la feuille est sèche à sa sortie de l'imprimante. Professionnellement parlant, c'est très appréciable.• L'encre est également assez résistante au temps et à l'eau.• Prix à la feuille : Outre la rapidité, les consommables (ici le toner) doivent être remplacés moins souvent que les cartouches des jets d'encre.!!! Ceci dit, on est plutôt dans un contexte professionnel. Au niveau domestique, une imprimante jet d'encre sera plusintéressante.Les inconvénients :• Le prix : à l'achat, une laser reste bien plus onéreuse qu'une jet d'encre. Cela dit, pour un débit d'impression conséquent, c'est un inconvénient qui peut-être remis en question.• L'impression couleur est généralement chère.• Sur certains supports, l'impression laser offre une qualité nettement moins élevée que le jet d'encre (sur du papier photo, par exemple).Conclusion :Avant toute chose, il s'agit de déterminer dans quel contexte l'imprimante sera utilisée. Si il s'agit d'un milieu professionnel,ou l'impression en masse de documents papier « basique » est requise, alors ce type d'impression est tout indiqué.En revanche, pour le particulier, qui ne fait que peu d'impressions, et de manière irrégulière, alors ce sera uninvestissement onéreux et peu utile.
34Imprimante thermique et transfert thermique Il existe trois type d'imprimantes thermiques, la première est l'imprimante thermique par contact , la deuxième l'imprimante thermique partransfert et la dernière imprimante thermique par sublimation, le principe reste le même en général , c'est à dire que le hardware utilise le mêmeprincipe , des micro-résistances su la « tête d'impression » qui chauffe selon le texte ou l'image a imprimés. Un de ses avantages est l'absencepresque inexistante lors de l'impression et la rapidité d'impression.L'imprimante thermique par contact ou thermique direct :Cette imprimante est la plus utilisée dans les commerce car ses avantages sont qu'elles soient silencieuses , rapides et qu'elles n'ont pasbesoin d'encre vu que le papier utilisé est chauffé par les micro-résistances qui chauffent et sont en contact avec le papier qui lui en recevant lachaleur réagi et libère « l'encre » qui se trouve entre ses fibres et vienne apparaître en surface du papier, en sachant que le litre d'encre peutcoûter jusqu'à des 1500€ cela semble plus économique même si le papier utilisé par l'imprimante thermique est plus coûteux que du papiernormal. Ici la tête d'impression avec les micro-résistances :
35Ici l'a façon du fait qu'il fait contact avec le papier lors de l'impression :Imprimante thermique par transfert : le principe de cette imprimante est en fait le même principe que l'imprimante thermique direct (d’ailleurs les imprimantethermique sont conçues pour fonctionner des deux façons.)sauf qu'au lieu de faire contact directe avec un papier thermique on utilise un rouleau de papier normal car on utilise un film quicontient a sa surface de l'encre est cette dernière est fixée au papier a l'action de chauffe des micro-résistances , le point négatifdes imprimantes par transfert et que le film contenant l'encre est en général uni passe(une fois passé sous la chaleur plus deprésence d'encre) mais il peut être multi passe (plusieurs passages au même endroit ) c'est d’ailleurs l'imprimante la plus utiliséepour les chaînes de production pour l'impression des Dates Limites de Consommation (DLC) sur les emballage plastique desproduits, d'ailleurs cette imprimante nous permet aussi de pourvoir imprimé en bicolore car le film peut avoir deux couleurs (rougeet noir par exemple).
36Ici le fonctionnement de l'imprimante par transfert :imprimante par sublimation thermique : Les imprimantes à sublimation thermique, ou imprimantes thermiques, sont destinées uniquement à l'impressionde photos au format 10 cm x 15 cm et ses variantes (10 cm x 20 cm, panoramique, etc.). Elles sont compactes et légères,et donc pratiques pour un usage en déplacement. Les imprimantes thermiques sont aussi réputées pour leur facilitéd'utilisation. D'autre part, elles sont autonomes et n'ont donc pas besoin d'être connectées à un ordinateur ou à un autreélément pour fonctionnement.L'imprimante thermique vaporise l'encre sur un film translucide afin de l'appliquer au support d'impression à l'aided'une pointe chauffée. Chaque couleur primaire (jaune, magenta et cyan) est vaporisée successivement sur le support(papier spécial photo). Le papier est rembobiné dans sa position initiale après chaque application de couleur. Pour finir, unecouche de vernis protecteur est appliquée sur l'ensemble du support. Contrairement à l'impression jet d'encre, aucuntemps de séchage n'est nécessaire pour ce type d'impression.
37La résolution de l'impression est de 300 x300 ppp (300 Points Par Pouces).L’impression revient assez cher (entre 0,30€et 0,80€) et l'impression d'une photo peut prendre entre 30 et 60 secondes .Ici le mécanisme d'impression par sublimation thermique :
38Les tables traçantes/traceurs :1.Historique :Les tables traçantes, dont l'utilisation significative est établie aux années 60, ont contribué à l'expansion de la CAO.Si la conception assistée par ordinateur est encore d'actualité aujourd'hui, les tables traçantes ont été progressivementsupplantées par le laser ou le jet d'encre.Cependant, ces dispositifs sont toujours communément appelés \"traceurs\" ou \"tables traçantes\", même si le principe du tracén'est presque plus employé aujourd'hui.2. Principe/Evolution :Bien qu'ayant considérablement évolué au cours du temps, les tables traçantes fonctionnaient toujours selon le même principegénéral :Du papier, fixé à la table traçante (divers procédés ont vu le jour pour la fixation) défile dans un sens, tandis qu'un feutre(plusieurs types de consommable ont été créés) se déplace sur un axe perpendiculaire et marque le papier en fonction descommandes reçues via le langage graphique.TECHNIQUE DITE DU \"TRACE\"NB : sur certaines tables, le feutre peut effectuer un déplacement sur 2 axes, sur un papier ou autre support tout à fait immobile.
39Evolution :La fixation : Plusieurs techniques ont vu le jour, cependant certaines ont étédépréciées au profit d'autres, plus pratiques. La fixation se faisait soit par lebiais d'une dépression atmosphérique très localisée (via des orificesminuscules) ou par le biais d'un panneau électrostatique. L'arrivée de rouleauxfaisant défiler le papier a marqué un tournant dans l'évolution des traceurs. Lastandardisation des traceurs, pour n'importe quel type de papier ordinaire, estdue aux galets à frottements.Les consommables : Si des plumes ont été utilisées pendant longtemps, ellesont parfois été détrônées par des systèmes plus poussés, comme des pointesà bille par exemple.Ici, une plume... Et une pointe à bille… 3. Langage graphique : NB : un langage graphique est un langage de programmation, ou l'écriture des programmes se fait par le biais d'un assemblage d'éléments graphiques. Via une série de commandes, la table traçante est à même de dessiner un élément sur un support, et ce de façon très précise. Pour donner un aperçu, voici un mécanisme de commande qui pourrait être effectué :
Sélection du feutre 40 Mise en contact avec le papier Retrait du feutre Déplacement jusqu'au point désiré (via les coordonnées, encore une fois)Déplacement à un point donné (via les coordonnées du point)
41Il existe plusieurs langages graphiques, mais les plus répandus sont le HP-GL et ses évolutions, le HP-GL/2 ou le HP RTL(pour les images bitmap).4. Utilisation/Dérivés :- Principalement sur du dessin industriel, et CAO (Conception Assistée par Ordinateur).La réalisation de plans (bâtiments, circuits électriques,…)Via des traceurs graphiques, l'impression de graphismes complexes. Le champd'utilisation est large : publicité, imprimerie, artistique… !!! Attention!! Ici, si on parle de traceurs/tables traçantes, il ne s'agit pas toujours de la technique du tracé proprement dite : mais bien de technique laser ou jet d'encre. - Il est également possible de combiner un traceur avec certains dispositifs/éléments de mesure. Ici, une table traçante analogique raccordée à un oscilloscope.
42- Certaines applications sont plus \"farfelues\", mais mises au point pour profiter du travailsur grand format, assez précis. Ici, une table permettant le dessin et la découpe de piècesde tissus qui composent les ailes de kitesurf/parapente.5. Avantages/Inconvénients :Avantage :Permet de l'impression en très grand format!! On est sur du A1 voir A0. Les imprimantes à jet d'encre et laser ne les ont pastout à fait évincé, du fait des limitations de formats pour ces techniques. Au delà du A3, les tables traçantes représentent uninvestissement intéressant.Inconvénient :- De part la technique, les possibilités sont relativement limitées, en comparaison d'autres types d'impression!!- En outre, la vitesse de production est liée à la complexité du dessin à réaliser : plus celui-ci sera \"évolué\", plus lente seral'impression.Conclusion :Hormis dans certains domaines professionnels, dans le domaine du DAO notamment (Dessin Assisté par Ordinateur) ou latable traçante se révèle particulièrement utile pour l'impression en grand format, c'est une technique qui tombe endésuétude, au profit de procédés plus rentables et moins couteux (jet d'encre par exemple).
43 Définition des types d’interfaces- Série : Le transfert série de données est le déplacement d'un bit d'information par cycle. Une connexion série peut êtreutilisée pour les imprimantes matricielles car elles ne requièrent pas un haut débit de transfert de données.- Parallèle : Le transfert parallèle de données est plus rapide que le transfert série. Il s'agit d'un déplacement de bitsmultiples d'informations dans un seul cycle. Le chemin est alors plus large pour déplacer les informations vers l'imprimanteou à partir de celle-ci.- SCSI : L'interface SCSI (Small Computer System Interface) utilise une technologie de communication parallèle pouratteindre des débits élevés de transfert de données.- USB : C’est une interface très répandue pour les imprimantes et d'autres périphériques. Sa configuration rapide et simple larend très pratique. Les systèmes d'exploitation plus récents proposent une prise en charge USB Plug and Play. Lorsqu'unpériphérique USB est ajouté à un système informatique prenant en charge le Plug and Play, le périphérique estautomatiquement détecté et le processus d'installation du pilote est lancé.- Firewire : Également connu sous le nom de i. LINK ou IEEE 1394, est un bus de communication à haut débit, indépendantdes plateformes. Ce bus connecte des périphériques numériques tels que les imprimantes numériques, les scanners, lesappareils photo numériques et les disques durs.- Ethernet : Les imprimantes peuvent être partagées sur un réseau. La connexion d'une imprimante au réseau requiert uncâblage compatible au réseau existant et au port de réseau installé dans l'imprimante. La plupart des imprimantes réseauutilisent une interface RJ-45 pour se connecter à un réseau.- Sans fil : L'impression sans fil est possible au moyen des technologies (IR,Bluetooth,Wifi).
44 Fonctionnement d’une imprimante 3DL’impression 3D fonctionne donc selon plusieurs procédés, qui diffèrent selon le type d’imprimante 3D utilisée. On peutclasser ces procédés dans trois grands groupes :– Le dépôt de matière– La solidification par la lumière– L’agglomération par collageCes trois procédés fonctionnent selon le même principe de base, c’est à dire superposer des couches de matières selonles coordonnées d’un fichier 3D. La différence se situe sur la manière dont sont déposées et traitées ses couches, ainsique le type de matériau utilisé.Pour la plupart des procédés employés l’utilisateur a besoin :– d’une imprimante 3D– de consommable (filament, poudre…)– d’un fichier 3D (au format STL ou OBJ)– d’un logiciel de slicing pour trancher le fichier et transmettre les indications à l’imprimante– d’un ordinateurLa manière d’exporter les fichiers vers l’imprimante diffère selon les marques et les modèles : câble USB, Wi-Fi ou carteSD.
45L'impression 3D est une technique de prototypage rapide récente. Cette technique permet la réalisation de pièces, enABS le plus souvent mais pas seulement, de volumes et de surfaces complexes en un temps relativement rapide. Elle estmaintenant utilisée dans l’industrie mais aussi dans des secteurs aussi variés que l’architecture, l’art ou la fabrication depersonnages de WargameCes formes n’auraient pas pu être obtenues en usinage traditionnel. De surcroit, le coût d’installation, de mise en œuvreet de fabrication est comparativement plus concurrentiel. En effet, les imprimantes 3D ne nécessitent pas d’installationsparticulières : il suffit d’un PC et d’une prise de courant. Elles ne produisent aucun élément nuisible, comme les copeaux,odeurs, produits toxiques,… De ce fait elle s’intègrent parfaitement dans un bureau d’études (voir photo 1).
46Le plastique durcit immédiatement après écoulement de la buse. Une fois qu’une couche est construite, la table baissed’une pas sur l’axe Z, pas dont la valeur varie en fonction de la précision souhaitée pour le modèle. Ce modèle enconstruction est maintenu par un matériau « support », qui sert également à construire les vides du modèle, et lemaintenir. En effet, si la matière en fusion était déposée dans le vide elle tomberait sur la table. Il convient donc deconstruire une sorte d’échafaudage comme lors de la construction des ponts.Les matériaux compatibles avec les imprimantes 3D sont de la famille des ABS et des polycarbonates, dont les plusutilisés sont :• ABS-M30 : Le plus versatile des matériaux de la gamme, il permet la solubilisation et offre un large éventail de couleurs. Il dispose également d'un bon compromis de caractéristiques mécaniques (limite élastique Re = 36 MPa, Module d’Young E = 2 GPa). Utilisé pour le test fonctionnel en prototypage rapide, certaines applications de production numérique directe / fabrication rapide, ou encore l'Architecture et le BTP !• ABS-M30i : Il s'agit d'un ABS bio-certifié (ISO 10993), idéal pour les applications de fabrication rapide médicales et alimentaires.• ABSi : La nature translucide de l'ABSi est idéale pour les applications d'éclairage/transmission de la lumière et des flux. Il trouve de nombreuses applications de fabrication rapide en automobile et aéronautique.• PC : Le polycarbonate industriel le plus classique, offrant les performances mécaniques attendues par la plupart des industries (médical, automobile, aéronautique, électronique...) (Re = 68 MPa, E = 2,2 GPa).• PC-ABS : Il s'agit du thermoplastique le plus utilisé dans l'industrie actuellement, il offre le meilleur des 2 composants réunis (Polycarbonate et ABS). Il offre un niveau de résistance mécanique élevé (Re = 41 MPa, E = 2 GPa).• ULTEM 9085 : Le dernier né de la gamme des matériaux proposés. Il s'agit du thermoplastique numéro 1 dans les applications et produits nécessitant une résistance au feu (V0), et des performances mécaniques extrêmes (Re = 71 MPa, E = 2,2 GPa).
47Etapes de réalisation.La première étape consiste, comme dans les fabrications classiques, à concevoir sa pièce sous un modeleur quelconque(Solidworks, Catia, ProEngineer, …). Lors de la conception, aucune règle n’est spécifique à l’impression 3D. Cependant,cette technique permettant de fabriquer des pièces imbriquées « les unes dans les autres », il conviendra de ne plus serestreindre et de penser différemment en termes d’assemblage.Exemple : Un sifflet se fait traditionnellement en trois pièces, deux pour le carter, une pour la bille. On enferme la bille enassemblant les deux carters. En impression 3D, la bille se fabriquera en même temps que le carter, et y seraprogressivement enfermée au fur et à mesure de la construction des strates. Il n’y a donc pas besoin de concevoir le carteren deux parties.La deuxième étape consiste à convertir le fichier pièce ou assemblage dans un langage que comprend la machine. Il s’agitdes extensions .STL du terme (stéréolithographie). Cette conversion consiste en la conversion des surfaces et des arrêtesde la pièce volumique en triangles et lignes délimitant des volumes. Plus ceux-ci vont être petits, plus le temps de calcul seralong, mais plus la pièce sera précise. La précision d’usinage est moins due aux capacités de la machine qu’à la précisiond’interpolation des formes géométriques lors de la conversion des fichiers.La troisième étape va consister à choisir les options d’impression via l’interface machine. Outre le choix de la hauteur desstrates (de 0,1 à 0,3 mm), deux paramètres vont influencer notablement les caractéristiques de la pièce obtenue :L’orientation : la façon dont on va positionner la pièce lors de l’impression. Elle est très importante pour plusieursraisons.o La première est dans la consommation du support. Les schémas suivants 210 sont classés, pour la constructiond’une arche, de la position qui consomme le moins de support, à celle qui consomme le plus.Position n°1 Position n°2 Position n°3
48SupportIl est à noter que l’on peut positionner plusieurs pièces lors d’une même impression. La photo n°4 montre toutes les piècesconstitutives d’un anémomètre, imprimée lors d’une même phase. Cet anémomètre pourrait 215 même être imprimé déjàassemblé !!Photo n°4La seconde est relative au caractère non isotrope de la pièce ainsi obtenue. Il est donc important de connaître à priori lescontraintes que va subir cette 220 pièce. Le montage strate par strate fait que l’objet imprimé sera moins résistant pour dessollicitations perpendiculairement aux strates, que dans leurs plans. Si l’on reprend l’exemple du pont ci-avant, celui-ci serasoumis à de la flexion. Si il est imprimé de manière horizontale, chaque strate sera soumise à de la flexion (schéma n°7) cequi sera plus favorable que si il est 225 imprimé de manière verticale ou l’intersection des strates sera soumise à ducisaillement (schéma n°8). Ceci est du au fait que l’interface strate/strate s’est formée en faisant refondre la strate inférieureet celle-ci est forcément moins homogène que la strate elle-même.
49Schéma n°7 Schéma n°8• le choix du remplissage des volumes. Ce choix est très intéressant et découle du 230 parcours de la tête d’impression. Celle-ci fait d’abord les contours (intérieurs et extérieurs) de la tranche considérée et remplit ensuite les interstices par des déplacements à 45°. Le taux de remplissage peut être choisi suivant trois modes : plein, creux basse densité et creux haute densité (voir photo n°5). La possibilité est donc offerte de faire des pièces légères mais robustes. Cependant, étant donné que les réseaux sont forcément orientés à 45° par rapport aux axes X et Y, il conviendra, là encore, de réfléchir aux types et caractéristiques des sollicitations que la pièce subira. Creux basse densité Plein Creux haute densité
50La quatrième étape consiste à lancer puis réaliser l’impression.La cinquième étape consiste à déposer le modèle dans un bain d’eau et de soude mélangées, afin de dissoudre le supportsoluble.La pièce ainsi obtenue peut subir des ré-usinage, des polissages, des traitements de surfaces, qui amélioreront la précisiondes cotes, son aspect, sa résistance ou son état de 245 surface.4- CONCLUSION.Si le prototypage rapide a révolutionné le monde du prototype au début des années 90, c’est maintenant à l’impression 3Dde révolutionner le prototypage rapide. En effet, sa facilité d’installation, d’utilisation et le faible coût d’obtention des piècesen font une 250 technologie incontournable. Mais ses implications vont bien plus loin avec les machines de dernièresgénérations. Il existe maintenant des imprimantes 3D couleurs, dont les pièces ont des résistances mécaniques proches decelles obtenues par injection plastique ou moulage. Ces machines sont même capables de donner des duretés différentesà un même matériau afin de le rendre ergonomique par exemple. 255 15De plus, la possibilité d’imprimer des assemblages et le fait de se passer de plans de définition révolutionnera sans aucundoute le monde de la conception et les bureaux des méthodes.Enfin, les prix très compétitifs des pièces imprimés en font maintenant une alternative intéressante aux moyens deproduction classiques et ne réservent plus cette technologie au 260 prototypage rapide.
Search
