黑色激光打印墨跡磁性檢驗(yàn)初步研究

廉 哲，梁魯寧，林雷祥，石高軍，李志豪，王蔚昕，光曉俐

（公安部物證鑒定中心，北京 100038）

激光打印、復(fù)印文件的檢驗(yàn)一直是刑事技術(shù)工作者關(guān)注的問題[1-5]。對打印墨跡進(jìn)行理化分析，可以有效識別換頁文件、實(shí)現(xiàn)不同機(jī)型打印機(jī)（硒鼓）的比對區(qū)分，并為未知文件的打印機(jī)識別提供技術(shù)支持。樹脂和碳黑是黑色墨粉最主要的組成部分，國內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行了大量研究報(bào)道，形成了較為成熟的方法[6-10]。在一些品牌的墨粉中，另外添加了磁性物質(zhì)作為載體，以達(dá)到較佳打印效果。2013年以來，國際上一些研究者開始使用磁性掃描儀研究打印墨跡的磁性。磁性掃描儀最初是為了檢驗(yàn)紙幣、護(hù)照等證件的磁性印刷而開發(fā)的，但基于同樣的原理，這種儀器也可以掃描激光打印墨跡的磁性物質(zhì)分布，并輸出分布圖像。Mieremet[11]較早提出可以通過磁性來區(qū)分不同黑白打印機(jī)形成的墨跡，一些學(xué)者對這種方法進(jìn)行了研究[12-14]，這些研究主要集中于國外打印機(jī)型。國內(nèi)相關(guān)研究較少，尚未見報(bào)道。本文對若干國內(nèi)常見激光打印機(jī)墨跡的磁性進(jìn)行了檢驗(yàn)，探討通過磁性檢驗(yàn)區(qū)分不同品牌打印機(jī)墨跡方法的可行性和有效性。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

不同打印機(jī)（均為原裝硒鼓）形成的打印墨跡75種，編號及打印機(jī)具體廠家型號見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)用打印墨跡樣本對應(yīng)打印機(jī)信息Table 1 Printers sampled in this study and their information

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與參數(shù)設(shè)置

Regula 7701M磁性掃描儀，軟磁性掃描，最長掃描時(shí)間：5.5 min；掃描幅面：A4豎向，補(bǔ)償磁場0.1~4.8 mT，CCD陣列：640×512，像素面積：29 μm×29 μm。儀器自帶軟件CADR Version 0.80，在軟件磁化強(qiáng)度選項(xiàng)中，將各像素點(diǎn)的磁通量強(qiáng)度劃分為10級，按不同等級為各像素點(diǎn)賦予不同色彩，輸出偽彩色圖像。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將樣本置于磁性掃描儀上，選定合適區(qū)域，掃描器附加強(qiáng)磁體后進(jìn)行掃描，軟件根據(jù)各像素點(diǎn)磁通量掃描情況，輸出樣本磁性物質(zhì)分布的單色圖像，按需使用軟件對單色圖像涂色，生成偽彩色圖像，增強(qiáng)可視效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 墨跡的磁性檢驗(yàn)

部分墨跡具有磁性，得到的掃描圖像較好地復(fù)原了原圖文，文字可清晰識讀，由此可知其磁性物質(zhì)均勻分布于墨跡中（圖1a）。其余墨跡不具有磁性，得到的掃描圖像為空白（圖1b）。經(jīng)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)佳能的20~27號樣本，柯尼卡美能達(dá)的46號樣本，惠普的57、58號樣本具有磁性，共計(jì)11種，其余的64種樣本墨跡不具有磁性。僅就本實(shí)驗(yàn)樣本而言，磁性墨粉占比約為15%，其中佳能、惠普墨粉中添加磁性材料情況相對更常見。

2.2 通過磁通量強(qiáng)度區(qū)分磁性打印墨跡

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在11種磁性墨跡樣本中，墨跡的磁性強(qiáng)度存在明顯差異，全部佳能樣本（20~27號）、惠普的M1005（58號）磁性強(qiáng)，其磁性掃描圖文清晰可見，而另外的46、57號樣本磁性相對弱，以至于圖文需進(jìn)行放大才能識別。按照各像素點(diǎn)磁性強(qiáng)度生成偽彩色圖像（圖2），較直觀地展現(xiàn)了這種差異。圖2中a、b兩種墨跡中，大多數(shù)字跡的磁性強(qiáng)度均達(dá)到80~100，而c、d字跡的磁性強(qiáng)度最大不超過20，一般在10~20之間。

考慮到實(shí)驗(yàn)樣本均為正常狀態(tài)下打印，不存在墨粉量低、打印故障等情況，磁性強(qiáng)度存在差異的主要原因不是字跡含有墨粉量不同，而更可能是墨粉中磁性物質(zhì)的配比或種類存在差異。這種配方的差異是由打印機(jī)的相關(guān)工藝參數(shù)決定的。需要注意的是， Mazzella等[13]研究數(shù)據(jù)顯示，舊硒鼓打印的墨跡磁性不均勻性較大，極端情況下同一張紙上墨跡最淺處的磁性僅為最強(qiáng)處的40%左右，但存在這種差異的墨跡在外觀上可輕易識別。因此，通過較明顯的磁性強(qiáng)度差異區(qū)分正常打印墨跡是完全可行的。

2.3 樣本區(qū)分率

根據(jù)2.1、2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可將本實(shí)驗(yàn)75種墨跡分為強(qiáng)磁性（9種）、弱磁性（2種）和無磁性（64種），將本實(shí)驗(yàn)涉及樣本兩兩組對可得到2 775種組合，其中可得到區(qū)分的組對數(shù)為722，其區(qū)分率達(dá)到了26.0 %。以該區(qū)分率估算，對隨機(jī)組合的兩種打印墨跡，只使用磁性比對即可得以區(qū)分的可能性超過了25%，因此，作為一種無損的預(yù)檢驗(yàn)方法，磁性比對檢驗(yàn)在實(shí)際案例中具有應(yīng)用潛力。

2.4 字跡掩蓋與老化實(shí)驗(yàn)

本研究選擇惠普M1005打印樣本（58號樣本）進(jìn)行了污損和老化文件檢驗(yàn)的初步研究。選取部分區(qū)域，分別使用簽字筆和噴墨打印墨水掩蓋打印字跡，隨后對字跡區(qū)域進(jìn)行磁性掃描，結(jié)果見圖3。由圖3可知，被掩蓋的墨跡完全可以被清晰識讀，且其磁信號強(qiáng)度無顯著變化。這意味著磁性掃描的方法可以有效應(yīng)用于污損（篡改）文件上字跡的無損顯現(xiàn)，不需要額外的清潔、剝離等工序。必須指出，該方法應(yīng)用的前提是磁性字跡未被徹底移除，且其上掩蓋墨跡或污損痕跡中不含同類磁性物質(zhì)。

取新制墨跡樣本后進(jìn)行磁性掃描，隨后分別刻取兩部分字跡，一部分置于85 ℃烘箱中加熱，另一部分置于紅外烤燈下照射，其余部分室內(nèi)正常放置。24 h后拼合字跡再次進(jìn)行磁性掃描，結(jié)果見圖4。由圖4可知，兩種環(huán)境下放置，墨跡中磁性物質(zhì)的分布和強(qiáng)度均未發(fā)生明顯變化，即使紙頁部分區(qū)域已經(jīng)碳化，其上磁性墨跡的圖文依然保存完好。這提示本方法在燒毀文件檢驗(yàn)和字跡顯現(xiàn)中也可發(fā)揮重要作用。

此外，本實(shí)驗(yàn)使用的部分樣本已經(jīng)在室內(nèi)自然放置了5年以上，與新制樣品相比，同樣未發(fā)現(xiàn)其磁性發(fā)生明顯變化。這說明，磁性物質(zhì)在樹脂包埋的情況下，較難與外界的氧氣或水發(fā)生反應(yīng)，可在較長時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。因此，僅通過墨跡磁性變化推斷文件形成時(shí)間不可行。

2.5 案例應(yīng)用

檢材“房屋抵押合同”一頁（圖5），檢驗(yàn)要求為檢驗(yàn)該合同是否存在變造等情況。對于該檢驗(yàn)，常規(guī)的形態(tài)學(xué)檢驗(yàn)和理化檢驗(yàn)方法都是適用的，但這并不妨礙先使用本研究的方法對檢材進(jìn)行無損預(yù)檢驗(yàn)。磁性掃描的結(jié)果見圖5，由圖可見僅有一行字跡存在較強(qiáng)的磁性，合同其他部位的字跡均未檢出磁性。這說明該部分字跡與其他字跡的成分不同，可據(jù)此直接得到“檢材存在變造”的結(jié)論。該方法的預(yù)檢驗(yàn)結(jié)果也為后續(xù)的理化檢驗(yàn)明確了重點(diǎn)區(qū)域。

3 結(jié)論與展望

本文研究了墨跡磁性的檢驗(yàn)方法，對國內(nèi)常見的75種激光打印機(jī)形成的墨跡進(jìn)行了檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)約15%的打印墨跡中存在磁性物質(zhì)，這些磁性物質(zhì)均勻分布于墨跡中，其磁性和分布較穩(wěn)定，隨時(shí)間變化不顯著，對不同型號打印機(jī)，其墨跡磁性強(qiáng)度存在差異。通過墨跡中磁性物質(zhì)的有無和磁性強(qiáng)弱可將墨跡分為3類，僅就本實(shí)驗(yàn)涉及樣本，可計(jì)算樣本區(qū)分率為26.0 %。

本研究的方法針對墨跡中的磁性物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，是一種快捷無損的預(yù)檢驗(yàn)方法，可以與主要針對樹脂、碳黑等的光譜方法（如紅外、拉曼等）互補(bǔ)，進(jìn)一步提升對激光打印墨跡的無損區(qū)分能力。同時(shí)，該方法基本不受污染影響，可應(yīng)用于掩蓋字跡、污損或燒毀老化等檢驗(yàn)場景。

未來研究方向一是深入研究磁性物質(zhì)的表征方法，如磁性物質(zhì)種類、分子構(gòu)型、粒度、磁性質(zhì)（如軟磁性/硬磁性等），以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)磁性墨跡的細(xì)分，提升本方法區(qū)分能力；二是擴(kuò)充打印墨跡樣本庫，匯總樣本磁性、紅外光譜、拉曼光譜、掃描電鏡能譜等數(shù)據(jù)信息，建立墨跡無損檢驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，綜合發(fā)揮各方法優(yōu)勢，更好地實(shí)現(xiàn)激光打印墨跡的比對區(qū)分和溯源。