Le balayage du tambour est assuré par un miroir rotatif (draaiende spiegel) qui dévie le rayon laser. Le rayon laser est modulé en puissance pour produire les caractères, ligne par ligne. Le tambour tourne pendant le balayage, ce qui permet d'exposer toute sa surface.

Une photocopieuse utilise un principe similaire, mais ici c'est le document à copier qui est éclairé et l'image est envoyée vers le tambour.

Le tambour avec l'image latente entre en contact avec l'encre qui reste collée aux endroits qui n'ont pas été exposés (image positive). L'image est transférée sur le papier et le papier passe dans un four (fuser) où l'encre qui se compose de billes de plastique ou de cire fond et se fixe au papier. On peut voir les étapes du processus en coupant l'alimentation de l'imprimante alors qu'une page est à moitié imprimée. On voit une image sur le tambour, une image (non fixée) sur le papier, et puis finalement l'image fixée.

Certaines imprimantes ont un barre de diodes LED pour éclairer le tambour. cela réduit la complexité de l'appareil, mais réduit la résolution souvent limitée à 300dpi ou 600dpi (ce qui nécessite malgré tout 2000 ou 4000 DEL individuelles). Les imprimantes à DEL sont généralement plus petites.

La composition de l'encre détermine le résultat final. L'encre ne peut pas s'agglomérer et il faut qu'il y ait un réglage du contraste pour autoriser les demi-tons. L'encre est magnétique pour permettre un dosage correct: l'encre passe par un aimant qui fait que les particules se placent selon les lignes du champ, et ce champ passe par le tambour. L'encre 'flotte' ainsi sur quelques milimètre entre le réservoir et le tambour sans qu'il n'y ait contact.

Après le passage sur le papier, le restant d'encre qui n'a pas été capté par le papier est raclé (reiniging) et un nouveau cycle peut commencer. Cette encre est soit réutilisée, soit déviée vers un réservoir de rejet. Les imprimantes couleur ont toujours un réservoir de rejet car les couleurs se mélangent sur le tambour.

Les premières imprimantes à laser avaient une résolution limitée à 300 dpi (environ 12 points par mm). Cela n'a pas de conséquence lors de l'impression de textes, mais produit une trame bien visible lors d'impressions de demi-tons. Grace à la formulation des nouvelles encres, il est maintenant possible d'imprimer directement des demi-tons (bien que le rendu ne soit pas linéaire).

Contrairement aux imprimantes à jet d'encre, l'image est formée en son entier sur le tambour et puis transférée en une fois sur le papier. L'imprimante doit avoir une mémoire suffisante pour garder l'image en cours de réalisation. Les première imprimantes ne pouvaient pas produire de dessins extrèmement complexes, car la capacité de mémoire était insiffisante.

Les imprimante laser couleur utilisent 4 couleurs, les couleurs fondamentales du système soustractif. L'image est formée sur une bande sans fin (tranfer belt ou photoconductor belt) qui est sensible à la lumière. La bande de transfer entre en contact avec le tambour (qui ne sert ici que d'unité de stockage) qui transfère l'image complète vers le papier.

Plusieurs systèmes sont possibles, du plus simple au plus compliqué:

• une seule bande qui reçoit chaque couleur à tour de rôle et la transfère vers le tambour qui accumule les 4 couleurs et imprime le papier en une fois (appareils basiques, voir premier schéma),
• une bande par couleur et un seul tambour (permet de récupérer l'encre qui n'est pas passée sur le tambour) et
• un système monochrome complet par couleur (grosses imprimantes pour tirages importants, second schéma). Pas de transfer belt ici, puisque l'image se forme directement sur le tambour comme s'il s'agissait de 4 imprimantes l'une à la suite de l'autre).

Pour les imprimantes de bureau (système 1 ou 2): le tambour doit être suffisamment grand pour stocker toute l'image. L'impression-couleur est 4 fois plus lente qu'une impression monochrome. Dans les imprimantes monochromes, le tambour effectue plusieurs rotations (et donc plusieurs cycles charge-exposition-encrage-transfert-nettoyage) pour une page. Les imprimantes laser couleur sont encore en évolution constante.

Les impressions photo-réalistes ne sont pas possibles avec une imprimante laser couleur: le rendu des gradations est très difficile. La qualité de l'impression ne dépend guère de la qualité du papier, puisque l'image ne se forme pas sur le papier. Par contre on peut augmenter le contraste et le rendu du détail en utilisant du papier couché spécial pour imprimerie (offset).