Przetwarzanie w drukarce (In-printer processing)

Przetwarzanie w drukarce (In-printer processing) odnosi się do zdolności urządzenia drukującego (takiego jak drukarka laserowa, atramentowa, ploter czy urządzenie wielofunkcyjne) do samodzielnego wykonywania złożonych operacji obliczeniowych i logicznych związanych z przygotowaniem zadania drukowania do fizycznego naniesienia na nośnik. Jest to kluczowy element wewnętrznej architektury drukarki, który w dużej mierze decyduje o jej autonomiczności, szybkości reakcji, zdolności do obsługi skomplikowanych dokumentów oraz możliwości oferowania zaawansowanych funkcji. Przetwarzanie w drukarce jest realizowane przez jej wewnętrzne komponenty, przede wszystkim przez procesor (CPU drukarki), pamięć RAM oraz specjalizowane układy ASIC (Application-Specific Integrated Circuit).

Główne zadania i operacje realizowane w ramach przetwarzania w drukarce:

  1. Interpretacja języka opisu strony (PDL – Page Description Language): Większość zadań drukowania jest wysyłana do drukarki nie jako gotowe obrazy bitmapowe, ale w postaci opisu strony zapisanego w jednym z języków PDL, takich jak Adobe PostScript (PS), HP PCL (Printer Command Language), Microsoft XPS (XML Paper Specification), czy PDF (Portable Document Format) (w przypadku drukarek z natywną obsługą PDF). Procesor drukarki musi zinterpretować te złożone instrukcje, które opisują zawartość strony – tekst, czcionki, grafikę wektorową, obrazy rastrowe, informacje o kolorach, układzie strony itp. Różne języki PDL mają różny stopień skomplikowania i różne możliwości; na przykład PostScript jest językiem bardzo potężnym, często preferowanym w zastosowaniach graficznych i DTP, ale wymagającym od drukarki większej mocy obliczeniowej do interpretacji.
  2. Rasteryzacja (RIP – Raster Image Processing): Po zinterpretowaniu języka PDL, drukarka musi przekształcić opis strony na obraz rastrowy (bitmapę) o rozdzielczości odpowiedniej dla mechanizmu drukującego. Proces ten, nazywany rasteryzacją, polega na wygenerowaniu matrycy punktów (pikseli), z których każdy ma określoną wartość koloru (lub odcienia szarości). Rasteryzacja jest jednym z najbardziej zasobożernych obliczeniowo etapów przetwarzania w drukarce. W przypadku prostszych drukarek GDI (Graphics Device Interface), część lub całość tego procesu może być realizowana przez sterownik na komputerze wysyłającym zadanie, co odciąża procesor drukarki, ale bardziej obciąża komputer. Natomiast drukarki z pełnym wsparciem dla PCL lub PostScript wykonują rasteryzację samodzielnie. W zaawansowanych ploterach wielkoformatowych lub systemach druku produkcyjnego, rasteryzacja jest często realizowana przez zewnętrzne, dedykowane serwery lub stacje robocze z zainstalowanym oprogramowaniem RIP, które oferują znacznie większą moc obliczeniową i zaawansowane funkcje zarządzania kolorem.
  3. Zarządzanie kolorem (Color Management): Nowoczesne drukarki często posiadają wbudowane systemy zarządzania kolorem, które odpowiadają za jak najwierniejsze odwzorowanie barw zdefiniowanych w pliku źródłowym na finalnym wydruku. Przetwarzanie w drukarce obejmuje tutaj stosowanie profili ICC (dla danych wejściowych, przestrzeni roboczej drukarki i nośnika wyjściowego), przeprowadzanie konwersji pomiędzy różnymi przestrzeniami barw (np. z RGB na CMYK) oraz stosowanie tablic LUT (Look-Up Table) w celu precyzyjnej kontroli reprodukcji kolorów.
  4. Przetwarzanie obrazów i grafiki: Drukarka może wykonywać różne operacje na obrazach rastrowych zawartych w dokumencie, takie jak skalowanie, kompresja/dekompresja (np. JPEG), czy stosowanie filtrów wygładzających. W przypadku grafiki wektorowej, procesor drukarki musi przeliczyć współrzędne i wyrenderować kształty.
  5. Zarządzanie czcionkami: Drukarka musi prawidłowo obsłużyć czcionki użyte w dokumencie. Może to oznaczać wykorzystanie czcionek rezydentnych (wbudowanych w pamięć drukarki), pobieranie czcionek z komputera (font downloading) lub rasteryzację czcionek na podstawie ich opisów wektorowych.
  6. Obsługa zaawansowanych funkcji drukowania: Przetwarzanie w drukarce jest niezbędne do realizacji wielu zaawansowanych funkcji, takich jak:
    • Automatyczny druk dwustronny (dupleks): Sterowanie mechanizmem odwracania papieru i drukowanie drugiej strony.
    • Drukowanie wielu stron na jednym arkuszu (N-up printing).
    • Drukowanie broszur (booklet printing).
    • Nakładanie znaków wodnych (watermarks).
    • Bezpieczne drukowanie (secure printing): Przechowywanie zadania w pamięci drukarki i uwalnianie go dopiero po wprowadzeniu kodu PIN na panelu urządzenia.
    • Drukowanie z urządzeń mobilnych i chmury: Obsługa protokołów i formatów danych specyficznych dla tych zastosowań.
    • Kolejkowanie i zarządzanie zadaniami: Przyjmowanie, przechowywanie i ustalanie priorytetów dla zadań drukowania napływających z różnych źródeł.
  7. Komunikacja i interfejs użytkownika: Procesor drukarki zarządza również komunikacją z komputerem (przez USB, Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth), obsługuje panel sterowania drukarki (wyświetlacz, przyciski), monitoruje stan materiałów eksploatacyjnych (toner/atrament, papier) oraz zgłasza błędy i komunikaty serwisowe.

Moc obliczeniowa systemu przetwarzania w drukarce (szybkość procesora, ilość i szybkość pamięci RAM, wydajność specjalizowanych układów) ma bezpośredni wpływ na:

  • Szybkość wydruku pierwszej strony (FPOT): Im szybsze przetwarzanie, tym krótszy czas oczekiwania.
  • Ogólną wydajność (throughput): Zdolność do utrzymania nominalnej szybkości drukowania nawet przy złożonych zadaniach.
  • Zdolność do obsługi skomplikowanych dokumentów: Drukarki z wydajniejszym przetwarzaniem lepiej radzą sobie z dużymi plikami PDF, dokumentami z wieloma warstwami graficznymi, czy drukiem danych zmiennych.
  • Płynność pracy w sieci: Szybkie przetwarzanie zapobiega “zatykaniu” się drukarki przy dużej liczbie zadań.
  • Responsywność interfejsu użytkownika na panelu drukarki.

W tańszych drukarkach domowych, funkcje przetwarzania w drukarce mogą być ograniczone, a część zadań (np. rasteryzacja) przeniesiona na komputer hosta (tzw. drukarki GDI lub host-based). Jest to rozwiązanie tańsze w produkcji, ale może spowalniać komputer i oferować mniejszą elastyczność. Natomiast w profesjonalnych drukarkach biurowych, urządzeniach produkcyjnych i ploterach, zaawansowane systemy przetwarzania w drukarce, często oparte na wielordzeniowych procesorach i dużych zasobach pamięci, są standardem, zapewniając wysoką wydajność, niezawodność i szeroki zakres funkcjonalności. W niektórych przypadkach, drukarki mogą nawet posiadać własne systemy operacyjne i możliwość instalowania dodatkowych aplikacji rozszerzających ich możliwości.