PARTIE I - CHAPITRE V RAPPELS SUR LES PERIPHERIQUES

Les moniteurs

Les moniteurs CRT (Cathodic Ray Tube)

Affichage d’une image

Le fonctionnement classique d’un écran CRT est le suivant : un faisceau d’électrons issu de trois canons (rouge, vert et bleu) effectue un mouvement appelé balayage sur la surface où se trouve une couche de phosphores sur la paroi interne du verre. Les électrons qui entrent en contact avec ces luminophores forment l’image colorée au fur et à mesure que le balayage s’effectue (ligne par ligne, dans le sens gauche droite, et de bas en haut de l’écran). L’ensemble des couleurs peut être formé grâce aux trois luminophores rouge, vert et bleu. La reproduction des couleurs est basée sur la synthèse additive, que nous avons expliquée dans le chapitre précédent.

Le masque du tube

Une plaque métallique appelée masque ou grille (car elle est trouée), est placée derrière la vitre du moniteur. L’interaction entre le pôle + et le pôle - provoque une tension de 20 000 volt sur les électrons qui sont projettés contre le masque. Certains électrons manquent le masque et passent à travers les trous pour se diriger sur le phosphore qui est derrière la vitre. Comme les électrons sont accélérés fortement, leur énergie fait

briller le phosphore. Il existe deux types de masque. Tout d’abord, les masques à trous et phosphores ronds qui sont les plus classiques. Les moniteurs pourvus de ce type de masque se retrouvent en Arts Graphiques, et ce dernier est appelé Shadow Mask ou Invar. Il possède plusieurs avantages, notamment celui d’obtenir une meilleure restitution des couleurs.

Le deuxième type de masque est une grille à fentes et phosphores en bandes. La technologie est appelée Trinitron (inventée par Sony) et Diamondtron (variante du système Trinitron et inventée par Mitsubishi). Elle est peu utilisée dans le domaine des Arts Graphiques, puisque le contraste est en général trop élevé et le phospore utilisé est peu adapté aux besoins des Arts Graphiques.
Entre ces deux technologies de masque peut se positionnercelle mise en avant par NEC (intitulée le CromaClear), qui présente des trous en forme d’ellipse, plutôt que ronds.

Le phosphore en lui-même peut également présenter des caractéristiques différentes selon le fabricant et les composantes chimiques sélectionnées par celui-ci dans la fabrication du phosphore. Par ex. le phosphore EBU-P22 est en général utilisé dans les applications des Arts Graphiques et non pour des application de bureautique pour lesquelles on utilise des phosphores à contraste plus élevé.

Comme nous l’avons vu, le balayage de la surface tapissée de luminophores RVB est effectué ligne par ligne dans le but d’obtenir une image, et ceci en une fraction de seconde. Ce balayage est caractérisé par une fréquence verticale et horizontale (exprimée en unité Hertz ou Hz). Cette notion de fréquence est associée à celle de rafraîchissement de l’écran. Plus celle-ci est élevée, plus l’image sera stable. Elle possède une valeur critique endessous de laquelle (environ 72 Hz) des maux de tête peuvent apparaître.
La qualité d’une image sur écran peut aussi être dépendante de la notion de pas de masque. Celle-ci représente la distance entre deux pixels, distance mesurée en millimètres. Il faut bien sûr tenir compte du type d’écran (Trinitron ou Invar par exemple), car dans le premier cas, cette distance est équivalente à celle qui existe entre deux fentes, et dans le deuxième, à celle entre deux trous.

Les écrans LCD (Liquid Crystal Display)

Les écrans LCD appartiennent à la famille des écrans plats, à laquelle, nous pouvons associer les écransà plasma. Les écrans LCD prennent très peu de place en profondeur, et consomment assez peu d’énergie, mais ils restent cependant assez coûteux. De plus, ils sont très peu adaptés à l’industrie graphique et au traitement de l’image (manque actuel de véritable système de calibrage, et le gamut est plus petit).

Les écrans plats appelés moniteurs LCD (Liquid Cristal Display) sont basés sur la technologie à cristaux liquides. Utilisée en premier lieu sur les ordinateurs portables, cette technologie s’est répandue avec des écrans informatiques dont nous allons maintenant voir le principe de fonctionnement. La technologie la plus répandue actuellement est nommée TFT (Thin-Film Transistor).

La Technologie

Un moniteur LCD est composé classiquement de deux parois de verre translucide, possédant des sillons dont l’orientation est très clairement définie (angle de 90°). Entre ces deux parois est insérée une couche de cristaux liquides. L’orientation de chacun d’entre eux est la même que celle des sillons constituant les parois. Sous l’effet d’un champ électrique (provoqué par une tension électrique-signal vidéo), l’orientation de ces cristaux liquides change et s’effectue selon le sens de ce champ électrique (une des propriétés de ces cristaux est de propager la lumière sous l’effet d’un champ électrique). Dans le cas d’une orientation similaire entre les sillons des parois et les cristaux, la lumière (provenant d’une source fluorescente) se propage naturellement sous l’effet du champ. Quand les cristaux changent d’orientation, la lumière est bloquée. Pour la restitution d’une couleur, ce système s’applique de façon identique. En effet, trois transistors sont appliqués pour chaque pixel (un par canal couleur). L’intensité lumineuse de chaque canal est modulée en fonction de la tension électrique appliquée à chaque transistor. Ainsi, les trois composantes lumineuses se dirigent vers un réseau de filtres RVB placé devant la paroi avant du moniteur LCD. Quand la tension électrique est arrêtée, l’orientation des cristaux liquides revient à son état d’origine.

Nous allons essayer de mettre en évidence les principaux avantages et inconvénients de cette technologie LCD, dans le cadre d’applications graphiques.

Avantages :

Les écrans LCD sont moins volumineux que les CRT, et peuvent ainsi faire gagner une place non négligeable dans une unité de production. D’un point de vue de la sécurité, les écrans LCD sont moins «dangereux » pour l’opérateur que les écrans CRT, qui émettent des rayonnements électromagnétiques. (Cf. normes de sécurité pour l’observation et le travail sur écran CRT). Ces deux avantages apportent un confort de travail certain, d’ailleurs de nombreuses administrations ont opté pour ce type d’écran informatique.

Inconvénients :

Pour l’industrie graphique, les deux avantages précédents ne peuvent faire oublier les multiples carences que comporte un écran LCD. En effet, il faut signaler que les systèmes de calibrage de ces écrans sont quasiment inexistants de nos jours. Or, l’importance de cette opération de calibrage est parfaitement établie dans un flux de production graphique et empêche l’utilisation de ce

Le spectre d'un écran CRT Le spectre d'un écran LCD

type de matériel. La gestion de la couleur sur ce genre de moniteur est impossible à l’heure actuelle (problème lié aux capteurs des appareils, à l’angle de mesure, au réglage du gamma et à l’espace colorimétrique plus petit) et limite donc son emploi dans des tâches administratives et bureautiques. Il est impensable d’effectuer des travaux de retouche d’images et de chromie avec ce type de moniteur.La technologie actuelle employée dans les écrans LCD ne permet pas une observation (et une mesure) identique selon l’angle sous lequel on regarde l’écran. Cependant des solutions sont à l’étude et pourront peut-être permettre d’intégrer l’écran LCD dans la chaîne numérique.

Les écrans à plasma ou PDP (Plasma Display Panels)

Principe de fonctionnement

Dans son principe, il faut savoir que chaque pixel de l’écran reçoit une source lumineuse propre. Il existe un certain nombre de cellules contenant du gaz néon, devant et derrière lesquelles sont montées deux plaques de verre. Celles-ci possèdent des conducteurs sur toute leur surface. Chaque cellule peut être excitée par une décharge électrique, via ces deux réseaux de conducteurs. Le paramètre de réglage du courant électrique doit être parfaitement maîtrisé via diverses méthodes qu’il n’est pas nécessaire de développer dans le cadre de notre étude. Les écrans à plasma (comme les moniteurs CRT) sont donc des écrans émissifs, c’est à dire qu’ils sont assimilés à des sources de lumière.
Contrairement à ces types de moniteurs, les écrans à cristaux liquides ne sont pas émissifs puisqu’ils se servent de sources lumineuses externes (Cf. § précédent).

Ergonomie-Normes-Législation

Les recommandations

La première recommandation date de 1987. Un comité d’étude formé par le gouvernement suédois exprime cette requête sous le nom de MPRI, à l’issue de tests et recherches sur le travail des femmes enceintes devant un écran d’ordinateur. En 1990, la recommandation MPRII met en garde contre les risques liés à ce type de travail et impose une série de mesures de sécurité. The Swedish Confederation of Professional Employees (TCO) publie en 1991 des recommandations (TCO91, TCO92, TCO95, et TCO99) basées sur le principe des 6E (Ergonomie, Emission, Energie, Ecologie, Efficacité, Economie). Aujourd’hui, ces labels sont respectés par les fabricants de moniteurs. Il existe bien entendu d’autres certifications étrangères telles que TÜV Rheinland, Energy Star et Blue Angel. La Fogra a sorti également sa propre norme d’affichage à l’écran afin de contrôler les points suivants: température de couleur, gamma, point blanc et point noir.

La législation

En terme de législation, un décret (91-451 du 14 mai 1991) régit le travail sur poste informatique. Ce décret met en garde contre les éventuels risques et maladies en liaison avec le travail sur écran.

Le point sur les normes

Les normes concernant l’ergonomie de l’interaction entre l’homme et la machine dans le cadre du travail ont été mises en place et certifiées par l’International Standard Organisation (I.S.O.). Une série de 17 normes ISO (9241) est consacrée à cet effet. L’intitulé général de ces normes est le suivant : «Exigences ergonomiques pour travail de bureau avec terminaux à écrans de visualisation (TEV)».
Ces normes sont bien sûr destinées aux concepteurs du produit, aux employeurs et aux utilisateurs des postes informatiques.

Les conditions de travail en pratique

L’aspect ergonomique est en étroite relation avec l’aménagement pratique et technique des éléments du bureau, qui peut influer sur le travail de l’employé. L’écart d’éclairage entre l’espace environnant et la luminance de l’écran ne doit pas être d’une trop grande amplitude. Un contraste trop fort fatigue l’oeil beaucoup plus vite. De plus, il doit toujours être placé à la perpendiculaire de la fenêtre et à une distance minimum de 1,5 m.
La norme concernant l’affichage des couleurs n’est pas ici abordée car elle est en vigueur dans le cadre d’un travail de bureautique et non pas de traitement d’image. L’éclairage de la pièce dans laquelle nous observons une image sur un écran, ou sur une table lumineuse doit être maîtrisé et est réglementé par des normes. Il est conseillé d’utiliser un éclairage ambiant dont la température de couleur se rapproche de 5000K. Par ce soin apporté à l’éclairage ambiant, les observations critiques sur écran et table lumineuse sont facilitées. L’utilisation d’une casquette pour moniteur est indispensable dans le cadre d’un travail professionnel. Les sources extérieures de lumière, telles que les fenêtres, les lampes du plafonnier, etc., doivent être maîtrisées par l’opérateur. Ainsi, un environnement gris serait l’idéal (sol, mur, plafond, rideau). Les distances d’observation sont elles aussi à surveiller, de même que le positionnement du moniteur dans la pièce, et son orientation vis à vis des ouvertures. Ne jamais mettre un écran face à une fenêtre (réflexions parasites, contraste affaibli, etc.).

La température influe sur les éléments électroniques du matériel informatique et peut dans certains cas changer ses performances.

Les scanners

Propriétés fondamentales

Rôles d’un capteur CCD

Il assure trois fonctions différentes dans l’acquisition des données. Il doit garantir les activités de conversion photoélectrique, d’accumulation de charges électriques du signal, et enfin la transmission de charges de ce dernier.

Conversion lumière-électricité

L’énergie d’un photon est inversement proportionnelle à la longueur d’onde de la lumière, qui est ellemême responsable de la couleur. Le capteur CCD est un matériau semi-conducteur, c’est-à-dire que ses électrons possèdent des caractéristiques spécifiques permettant la conduction de l’énergie. Une agitation thermique peut être un phénomène agissant sur la conduction au même titre

Schéma 12 : Principe de fonctionnement d’un scanner à plat

que la lumière. Les capteurs CCD ont subi, par rapport aux semi-conducteurs purs déjà très conducteurs, un ajout volontaire d’impuretés. Ces capteurs sont ainsi des semi-conducteurs dopés, ce qui accroît leurs propriétés de conduction d’énergie.

Accumulation des charges

Une fois la conversion lumière-électricité effectuée, le capteur a pour second rôle d’accumuler les
charges électriques. L’élément réalisant le transfert de charge est un dérivé des technologies MOS (Métal Oxyde Semi-conducteur). Chaque grille de CCD peut être employée comme un point mémoire analogique volatil, sachant que le temps de mémorisation est dépendant de la température du substrat et de l’agitation thermique présente à l’intérieure.

La conversion A/N (=CAN)

La phase appelée Conversion A/N se situe immédiatement après celle de capture de la source lumineuse par le CCD ou le PMT (signal amplifié). Les convertisseurs A/N transforment les tensions analogiques en données numériques. L’une de ses deux phases est l’échantillonnage. L’échantillonnage spatial, réalisé de façon discrète par le CAN, fournit en quelque sorte une mosaïque de pixels carrés.
La quantification fait suite à l’étape d’échantillonnage. Elle consiste, lors de la transformation d’un signal analogique en un signal numérique, à faire correspondre un nombre à chaque niveau du signal analogique, selon une échelle déterminée. Chaque résultat d’échantillonnage est mesuré et le nombre est attribué en un mot informatique de n bits. La valeur de n est définie comme étant la profondeur de quantification, qui détermine l’échelledes mesures. Cette échelle dépend de la dynamique du signal et de la finesse du rendu que l’on désire obtenir. L’image est, dans ce cas, codée en un nombre fini de niveaux. Nous avons donc une image numérique définie sous forme de matrice de nombres. Le scanner Pro 48 de Qubyx possède une profondeur de codage de 48 bits en couleur (soit 65 536 niveaux par couleur, soit 3x16 bits en mode RVB). Les tables sont différentes pour chaque scanner. Cela constitue une première étape qualitative et quantitative en terme d’interprétation de l’image numérisée (en quelque sorte le premier niveau de la gestion de la couleur a lieu à ce niveau). C’est le fabricant lui-même qui décide de la qualité de cette table et des résultats obtenus en sortie de CAN.

Fonctionnement d’un scanner à plat

Deux types de numériseurs se distinguent en fonction de leur conception technologique : les scanners à plat et à tambour. Ces derniers possédaient jusqu’ici une qualité de capture et un système de recouvrement très supérieurs à ceux des scanners à plat. Actuellement, les écarts en terme de qualité tendent à se réduire.

La composition classique d’un scanner comporte une ou deux sources lumineuses, un support plat (vitre) pour placer l’original, et un système permettant la capture et l’analyse de la lumière émise par la source. La qualité de ces composants détermine également celle de la capture. Le logiciel de numérisation et son analyse du signal constituent un élément de base du scanner. Nous verrons leur influence par la suite.

Le principe de fonctionnement d’un scanner est assez simple. Une source de lumière éclaire le document à numériser. Le faisceau lumineux passe ensuite dansun système de miroirs et de lentilles convergentes qui l’envoient sur une barrette de capteurs CCD, associée à un jeu de filtres RVB. Les capteurs recoivent le signal lumineux et convertissent cette énergie reçue en une tension électrique proportionnelle à celle-ci. Enfin, un convertisseur analogique-numérique transforme cette dernière en une donnée digitale exploitable par l’ordinateur. La source lumineuse est en général mobile et balaye la plaque de verre sur laquelle est posé l’original. Un miroir se déplace avec elle et renvoie les rayonnements

Les scanners à tambour utilisent comme système de détection des photomultiplicateurs (PMT). La capture des trois composantes RVB issues de la source lumineuse du scanner (par exemple une lampe au Xénon) est effectuée via trois PMT. Les documents transparents sont éclairés par une source lumineuse située à l’intérieur du tambour, alors que les documents opaques le sont de l’extérieur. Le faisceau de lumière est dirigé, grâce à un jeu de miroirs vers les capteurs PMT, après avoir traversé un jeu de filtres RVB. Le photomultiplicateur est un capteur photosensible dans lequel des électrons sont multipliés par le phénomène connu sous le nom d’émission secondaire. Le faisceau de lumière arrivant sur l’élément cathodique de PMT a pour effet de libérer des électrons qui se dirigent immédiatement et automatiquement vers les dynodes. L’émission secondaire a lieu au niveau de la dynode, ce qui a pour conséquence une libération accrue d’électrons. Ce phénomène est appelé amplification. A partir de cette amplification, le signal analogique est converti en signal numérique par le convertisseur A/N. La technologie PMT permet d’obtenir des densités plus importantes qu’un scanner à CCD, mais son coût de fabrication ne le confine qu’aux numériseurs très hauts de gamme.

à un bloc fixe composé souvent d’un autre miroir et du capteur CCD.

D’un point de vue purement économique, le «scanner de table» est devenu un outil indispensable depuis quelques années, au même titre qu’une imprimante. Il se décline en version destinée aux amateurs mais aussi aux professionnels.
Le capteur CCD intégré dans les scanners à plat est un élément technologique en perpétuelle évolution. Néanmoins, il se différencie encore en terme de qualité de résultats vis-à-vis de ceux obtenus par numérisation sur scanner à tambour. Ce dernier possède un système d’analyse via le photomultiplicateur dont nous allons détailler les avantages et inconvénients.

Les scanners à tambour

Les scanners à tambour sont considérés commeétant du matériel très haut de gamme, et sont réservés à une clientèle professionnelle. Les contraintes liées à ce type de numériseur (surtout en terme de manipulation) sont aux détriments d’une productivité élevée mais ont pour avantage d’engendrer des fichiers images de qualité optimale. Le rayon de lumière traverse le document (exemple d’un document transparent) qui est lui-même monté sur un cylindre de verre rotatif. Un jeu de miroirs assez simple permet d’atteindre les trois capteurs photosensibles (un filtre par composante de la lumière).

Les systèmes d’impression

Les systèmes d’impression ou dits de restitution (l’écran est aussi un périphérique de restitution) se déclinent en deux grandes familles (deux types de technologies) : les modes d’impression à trame et à tons continus.

Technologie à tramage

Le jet d’encre

Le jet d’encre a tout d’abord été utilisé en bureautique, avant de s’attaquer au marché de la photographie, du prépresse (exemple de l’imprimante Epson Proofer 5000 pour l’épreuvage numérique), et de l’impression grand format. Le marché du jet d’encre est partagé entre trois grands fabricants que sont Epson, Hewlett-Packard et Canon. Ils emploient des technologies différentes, avec un nombre variant de couleurs (par ex. 4 couleurs CMJN ou 7 couleurs noir, cyan, cyan clair, magenta, magenta clair, jaune, jaune clair.)
Globalement, ces technologies s’expliquent techniquement par la projection de fines gouttes d’encre sur lasurface de papier (le papier est un paramètre essentiel au rendu final de l’impression, et chaque entreprise développe sa propre gamme avec ses propres encres).

La technologie Piezo-électrique est utilisée dans les imprimantes petits/moyens formats d’Epson (technologie Micro-piezo) et dans les grands formats Xerox. Les têtes d’impression utilisées dans les imprimantes jet d’encre Epson possèdent un nombre variable de buses qui ont comme rôle de déposer des gouttes d’encre sur la surface du papier. La précision de la taille de ces gouttes, ainsi que la façon dont elles sont déposées sur la papier, sont les centres d’intérêts actuels de cette technologie. C’est par l’intermédiaire du courant, qui applique une tension sur les cristaux piezo, qui eux-mêmes agissent sur les pompes contenant l’encre (les pompes sont situées dans la tête d’impression). La taille de la goutte (technologie appelée UltraMicrodot chez Epson) est au centre d’une bataille commerciale entre les protagonistes du jet d’encre.

La technologie Jet d’encre thermique (Thermal Ink Jet ou TIJ) est la seconde employée dans le marché du jet d’encre. Hewlett-packard ainsi que Canon utilisent cette technologie concurrente du piezo-électrique. Elle est appliquée à l’heure actuelle sur les imprimantes petits et grands formats. D’un point de vue technologique, la tête d’impression de la machine possède une cavité dans laquelle se trouve une micro-résistance. Une infime partie de l’encre qui pénètre dans cette cavité est chauffée à très haute température (phase dite de nucléation) et provoque ainsi un choc thermique qui a pour conséquence d’expulser le reste de l’encre non chauffé, mais présent dans la cavité. Cette proportion d’encre expulsée arrive sur la surface du papier pendant que la cavité absorbe une nouvelle quantité d’encre. Le nombre de trous quepossède une tête d’impression est variable (plusieurs centaines), et les expulsions d’encre sont au nombre de plusieurs milliers par seconde. Bien entendu, comme dans le cas du jet d’encre piezo-électrique, la taille de la goutelette est extrêmement fine (quelques picolitres). Parmi les différences qu’il existe entre cette technologie et celle dite piezo-électrique, il faut signaler que le changement de cartouches d’encre pour une imprimante à transfert thermique, induit obligatoirement un renouvellement des têtes d’impression (présentes dans chacune des cartouches CMJN). Une tête d’impression d’une imprimante piezo possède moins de buses, ce qui induit une finesse moins grande, mais une rapidité d’exécution plus importante.

La xérographie

La xérographie est un système d’impression à tramage qui consiste en un transfert d’encre solide par un phénomène appelé électrostatisme. C’est un procédé à sec qui fait appel aux propriétés intrinsèques de certains matériaux chargés électriquement, d’être sensibles à la lumière
Le procédé électrophotographique a été inventé en 1938 par C. Carlson, et mis sur le marché onze ans plus tard par la société Xerox, qui l’appela xérographie. Il utilise la projection de l’image d’un document sur une plaque photoconductrice (électriquement chargée). A chaque variation d’intensité de projection lumineuse sur la plaque photoconductrice correspond la création de charges électriques. Par le phénomène électrostatique, les colorants chargés électriquement sont attirés sur la plaque avant d’être transférés sur la surface du papier. Le fixage des colorants s’effectue par fusion. C’est cette technologie d’impression qui équipe un grand nombre de copieursdits électrostatiques, et qui utilise donc, pour résumer, une surface de papier non traité chimiquement et les caractéristiques intrinsèques du Sélénium (substance photoconductrice). Cette technologie est basée sur le seul principe de l’électricité statique.

Technologie à ton continu

La sublimation thermique

La technologie d’une imprimante à sublimation thermique est basée sur le passage d’un film plastifié (qui comporte une couche de cire colorée) devant une tête d’impression chauffante. Cette tête d’impression possède plusieurs centaines d’éléments pouvant être portés à une température très élevée (entre 220 et 370°C). Dans le principe, la sublimation s’explique d’un point de vue physique, par le passage «instantané» d’un corps solide à un état gazeux, sans passer par l’état liquide. La chaleur émise par une barette d’électrodes est directement au contact du papier recouvert d’une substance chimique, et du film transparent sur lequel une couche de cire colorée a été appliquée (Jaune, magenta, cyan, noire). La cire colorée se vaporise et pénètre dans les fibres de la feuille de papier. La température de la chaleur produite par la barette d’électrode est directement proportionnelle à la quantité de gaz émis (vaporisation), ce qui régule donc la densité de cire colorée dans le papier. Le processus se produit en trois passages, parfois quatre dans le cas d’un passage d’«encre noire» supplémentaire. Chaque élément du système doit posséder des particularités propres à la sublimation thermique. Le film transparent recouvert de cire colorée, la barette de diodes chauffante, le papier et sa surface spécifique, mais aussi le système d’entraînement du papier, les rouleaux de pression du papier sur le film, ainsi que les bobines débitrices et réceptrices du film, doivent être parfaitement coordonnés pour obtenir un processus de sublimation thermique de qualité.

Les imprimantes sur papier argentique

Cette technologie est utilisée sur des imprimantes telles que la Fuji Pictrography. Le principe de fonctionnement est le suivant. L’impression a lieu à partir d’un fichier numérique. L’exposition est effectuée via trois diodes lasers sur la surface du papier ligne par ligne, avec un système de balayage permettant de parcourir la surface d’impression. La surface sensible est en l’occurrence du papier photographique spécifique. Dans le cas de la Pictrography, il existe un donneur et un receveur, qui sont accolés puis développés à l’aide d’une «chimie» à base d’eau distillée. Les colorants sont contenus dans le papier photographique.

Les imageurs (films et papiers)

Un imageur numérique permet d’obtenir des images sur support opaque ou transparent à partir de fichiers informatiques. L’impression ou l’insolation de la surface photosensible peut être effectuée soit par la projection d’un tube cathodique (CRT), soit par un laser RVB. Suivant le format de la surface photosensible et le type de support (transparent ou opaque), il existe des systèmes particuliers dérivant de ces deux principaux types d’insolation.

L’impression numérique - Généralités

L’impression numérique peut être définie comme étant un processus de reproduction classique auquel est associé un poste informatique à partir duquel les fichiers numériques sont transmis au système d’impression. Le terme d’impression numérique peut s’apparenter à une simple reproduction sur une imprimante couleur, avec cependant une notion de productivité qui délimite clairement ses propriétés. Ce procédé découle directement de la xérographie (procédé détaillé dans le chapitre précédent). Une douzaine de sociétés se partagent le marché actuel (Canon, Oce, Xerox, Xeikon, Oki, Agfa, IBM, Indigo, Screen, Heidelberg, Scitex, etc.). Le système d’impression numérique est en pleine expansion à l’heure actuelle, puisqu’il allie des avantages que ne possède pas le procédé offset (procédé majeur de l’impression traditionnelle). En effet, la flexibilité de travail, la vitesse d’exécution des différentes étapes et la grande productivité qui en découlent en font l’un des systèmes d’impression les mieux adaptés à une production de travaux à la demande, à faible tirage, dont les types d’originaux peuvent être d’une très grande variabilité, en terme de formats, de contenus (textes, images, graphiques, etc.), et de provenances (réseau, Internet). Ce procédé est basé sur le principe de la quadrichromie, mais ne peut employer les couleurs d’accompagnement comme dans le cas de l’offset.

Il existe trois grandes familles technologiques dans le domaine de l’impression numérique. La première est appelée électrophotographie et a été développée par Xeikon. Son principe est d’utiliser un système d’impression via un toner à sec. Les principaux systèmes présents sur le marché sont les systèmes ChromaPress (Agfa),

DigiPress (Barco) et InfoColor (IBM).
Le deuxième procédé technologique est le système d’encrage liquide développé par Indigo, dont le principe est l’utilisation de presse à encre fluide. Le dernier procédé a été développé par Heidelberg (système de presse numérique). Ce dernier est d’ailleurs directement à l’origine de la technologie CTP (Computer To Plate).

Globalement, un système d’impression numérique possède deux unités caractéristiques que sont le moteur d’impression et le Digital Front End (DFE) ou serveur d’impression. Le rôle de ce dernier est de fournir les données informatiques au moteur qui dirige l’impression. A ces deux éléments peuvent s’ajouter un RIP (Raster Imaging Processor), un logiciel de préparation des données (documents à calibrer, imposer), le tout intégré dans un flux de production (Workflow).

La technologie CTP (Computer To Plate)

La technologie Computer To Plate (CTP) ou encore appelée «Exposition Directe des Plaques» a un
principe de fonctionnement entièrement numérique et ceci jusqu’au système d’impression. L’étape de création de films pour la presse offset (quatre films CMJN) est supprimée. La reproduction directe des plaques d’impression lui fait place. La référence n’est plus ici le film mais la plaque. Parmi les avantages de cette technique d’impression, nous pouvons mettre en avant le point plus précis, le repérage facilité, l’engraissement des points mieux maîtrisé, et une productivité plus adaptable que pour le procédé d’impression traditionnel. Le marché des CTP est actuellement en pleine effervescence, ce qui explique que de plus en plus d’imprimeurs adoptent cette technologie en parallèle de leur système d’impressionoffset. La qualité de l’image imprimée est due au fait que les plaques sont spécialement conçues pour l’impression CTP, mais aussi à la précision du système d’exposition des plaques par laser. La restitution des hautes et basses lumières est meilleure via l’impression CTP.

Le principe de fonctionnement est le suivant.

L’insolation des plaques directement à partir des fichiers numériques est dépendante des deux éléments que nous avons décrits précédemment, c’est-à-dire le type de plaque numérique et les têtes lasers. Le fichier informatique est transmis au RIP (Raster Imaging Processor), qui transcrit celui-ci en un fichier bitmap et l’envoie au système CTP. Un fichier bitmap est constitué de points noirs et blancs qui indiquent au CTP en chaque point élémentaire de la plaque si le laser doit être ou ne pas être activé. L’insolation de la plaque est réalisée ligne par ligne, et c’est soit le système optique, soit la plaque qui effectue le déplacement afin de réaliser l’écriture complète de la plaque numérique. Cette écriture doit être extrêmement fiable et rapide. C’est pourquoi ce système est pourvu d’un nombre important et variable de lasers par

CTP. Le temps d’insolation est appelé temps de maintien ou dwell time et doit donc être parfaitement maîtrisé. Le choix des lasers est donc directement dépendant de cette propriété et ils sont choisis en fonction de leur puissance et de leur longueur d’onde d’émission. La synchronisation doit être parfaite entre les données issues du RIP et les activations et désactivations des lasers. De plus, la trame est supportée par cette technologie, puisqu’un point de trame est en fait constitué d’un nombre de points élémentaires. Les plaques utilisées peuvent être de plusieurs natures, polyester ou aluminium. Les principaux constructeurs de systèmes CTP sont Heidelberg CPS, Scitex, Screen, PurupEskofot, Agfa, et Cymbolic Sciences.

Les presses numériques

Ce procédé a pour conséquence de changer radicalement les étapes de la chaîne de production graphique, ou plus simplement de supprimer certaines d’entre elles. En effet, les étapes de création de films par flashage, l’imposition et le montage de ces films, sont autant de phases n’ayant plus lieu d’exister avec le système de presse numérique. La chaîne de production adaptée à un tel système d’impression peut être la suivante : le fichier numérique est envoyé au RIP qui convertit les données en un fichier au format PostScript, pour être ensuite stocké (file d‘attente), avant l’impression sur presse numérique. L’étape de finition est toujours présente. Ce procédé diffère d’un système CTP (Computer To Plate) pour lequel les caractéristiques des plaques d’impression et du système d’exposition sont particulières. Dans le cas de presses numériques, il existe plusieurs variantes technologiques, adaptées à des types de travaux particuliers. Les presses numériques DI (Digital Impressionde Heidelberg), Karat (KBA-Scitex), DICOweb (MAN Roland) sont destinées à l’impression d’une série à partir d’un unique original. A chaque nouvel original, la plaque offset est changée.
Les presses numériques peuvent aussi réaliser des impressions dont le nombre d’originaux est supérieur à l’unité. Basée sur les technologies connues de l’électrophotographie à encres solides ou liquides, et sur le jet d’encre, la forme imprimante n’existe pas physiquement.
Par le système d’électrophotographie, le tambour joue le rôle de forme imprimante et subit une préparation à chaque nouvelle impression.

Ces systèmes de presses numériques sont ouverts aux marchés de l’impression à la demande et des tirages à faibles quantité. L’adaptabilité, la polyvalence, la personnalisation et rapidité d’exécution sont les principaux avantages de ce système d’impression. Les presses numériques ne concurrencent pas les presses offset traditionnelles, mais sont un complément intéressant au même titre qu’un système CTP.

Le cas spécifique de l’hexachromie

L’impression traditionnelle utilise le principe de quadrichromie. Aux quatre couleurs peuvent être associées le vert et l’orange, pour former le procédé appelé hexachromie. La gamme des couleurs obtenue en impression hexachromique est plus étendue que dans le cas de la quadrichromie. Les couleurs difficiles à obtenir, telles que les brillances et les fluorescences, peuvent être obtenues grâce à cette technologie. Dans ce cas précis, nous pouvons nous passer des couleurs d’accompagnement (synthétisées artificiellement selon les besoins du client). En d’autres termes, la combinaison des encres hexachromiques permet de se dispenser de l’utilisation d’encres personnalisées, pour obtenir des nuances de couleurs beaucoup plus diversifiées. La séparation d’un fichier est effectuée par des algorithmes spécifiques qui permettent d’obtenir six couleurs CMJNOV. La société Pantone fournit des plug-ins Photoshop, Illustrator (respectivement HexVector et HexImage) qui permettent d’appliquer aux fichiers couleurs des bibliothèques Pantone Hexachromes. Les fichiers séparés en six couches peuvent être enregistrés dans d’autres applications graphiques (Quark X-Press, par exemple).
D’un point de vue pratique, le tramage doit être choisi à bon escient lors de l’impression sur presse. Il est conseillé d’utiliser une trame aléatoire dans le cas de reproduction en HifiColor. Les travaux d’impression doivent obligatoirement être effectués sur une presse 6 couleurs. La gestion qualitative de ce procédé est plus complexe que pour la quadrichromie, notamment en terme colorimétrique (gestion des profils couleurs). Son coût économique est beaucoup plus élevé que le CMJN traditionnel. C’est d‘ailleurs pour cette raison que le procédé HifiColor n’a pas encore su s’implanter dans le milieu de l’impression. Il est confiné actuellement aux travaux d’impression de luxe.

Pour bien comprendre le rôle d’une trame dans un système d’impression, il faut toujours avoir à l’esprit que l’encre déposée sur la surface de l’image est toujours de la même épaisseur. La solution pour obtenir des demi-teintes est d’utiliser un réseau de surfaces «opaques», plus ou moins grosses, mais invisibles à l’oeil nu, dans les conditions normales de lecture d’une épreuve (distance et éclairage d’observation). C’est un système en trompe l’oeil, qui selon la surface des points donnera une illusion de gris plus ou moins dense, et modulera ainsi l’image imprimée. Le résultat obtenu est appelé simili. Les systèmes d’impression en quadrichromie ou en hexachromie actuels utilisent cette technique simili pour simuler la reproduction des tons continus. Cette technique a pour intérêt de simuler un ensemble de nuances couleurs en faisant varier la taille des points (variation du pourcentage de ces points). La trame doit donner la qualité de finesse d’impression (finesse de trame). En effet, la linéature de trame doit être choisie à bon escient en fonction du type de travail. Sur papier type «papier journal», la linéature de trame nécessaire et suffisante est de l’ordre de 65 à 110 lignes par pouce (lpp), alors que sur papier couché, elle est située dans une fourchette allant de 133 à 200 lpp. Il existe deux types de trames : la trame traditionnelle et aléatoire. La trame traditionnelle est un alignement régulier, avec un espacement bien défini entre les différents points d’impression. Le défaut caractéristique nommé moiré peut être défini comme un effet optique visuellement gênant dont les deux principales raisons sont les suivantes. Le moiré apparaît lors de l’interaction entre plusieurs trames ou entre une trame et un élément de l’image. La solution utilisée pour éviter le moiré est d’incliner les trames en modifiant l’angle de trame lors de l’impression. La deuxième solution est d’utiliser une trame aléatoire ou à modulation de fréquence, dont le principe est de faire intervenir des points de taille identique dont l’espacement entre eux est variable. Actuellement, le tramage aléatoire est défini numériquement et, par son efficacité, est de plus en plus employé.

L’offset est un procédé d’impression photomécanique (ensemble des procédés qui, par la photographie et le traitement chimique, permet la préparation des formes d’impression), indirect par forme imprimante planographique (surface plane). Son principe est basé sur la répulsion qui existe entre un corps gras (encre) et l’eau. La forme imprimante est constituée d’une partie hydrophile, et d’une autre hydrophobe. Le système d’impression offset est composé de trois éléments principaux que sont : le cylindre Porte plaque ou Plaque imprimante, le cylindre Porte blanchet, et le cylindre de pression. Dans son fonctionnement, les originaux (textes, dessins, images, graphiques) sont reportés photographiquement à la surface d’une plaque de métal mince. Cette plaque étant devenue Forme d‘impression, elle est enroulée autour du cylindre Porte plaque. Après avoir subi un mouillage et un encrage, elle tourne au contact d’un autre cylindre recouvert de caoutchouc (cylindre Porte blanchet) et les éléments imprimants encrés s’y trouvent décalqués. A chaque tour de cylindre, la forme imprimante est alimentée en eau et en encre. Sur celle-ci, certaines zones sont encrées alors que d’autres repoussent l’encre par l’effet répulsif. Au préalable, les plaques d’impression offset ont été traitées chimiquement de façon à ce que les encres ne soient retenues que sur les zones imprimantes. Ce cylindre vient à son tour en contact avec le papier (rouleau ou feuille), porté par un troisième cylindre. Les éléments imprimants s’y décalquent pour réaliser l’impression. Ce procédé possède des avantages tels que la possibilité d’utiliser du papier de bonne qualité, donc d’avoir une qualité finale d’impression meilleure, mais aussi une rapidité d’exécution importante. Actuellement, l’offset est capable de réaliser tout type d’imprimé couleur (du grand format à l’étiquette).

Le flashage est une étape de la chaîne graphique se situant entre celle de la création graphique (mise en page, retouche, chromie, etc.) et celle de l’impression. Un flasheuse a pour but d’impressionner une surface photosensible à l’aide d’une unité de calcul (ordinateur) associée à un RIP. Sur le film issu du flashage, des indications telles que les traits de coupe, et autres systèmes de contrôle, sont présents dans le but d’apporter au photograveur le plus d’informations nécessaires. Cette étape préliminaire à celle de l’impression sur presse est indispensable si l’on désire réaliser un tirage en nombreux exemplaires. Cette reproduction sur quatre films différents (CMJN) est associée à une épreuve de contrôle. Cette étape est elle-aussi nécessaire et évite les dérives lors de l’impression sur presse finale, notamment en ce qui concerne le contrôle des couleurs (Cf. chapitre consacré à l’épreuvage). Les films produits lors du flashage servent aussi à créer les plaques d’impression offset. Le format traditionnel à utiliser lors du flashage est le format EPS (Encapsulated PostScript), qui est un format spécifique pour la sauvegarde de texte et d’images dans une maquette, dont le principe est basé sur le langage de programmation PostScript.

Shéma 13 : Exemple de Flux de travail sur la chaîne graphique