黑色激光打印墨迹磁性检验初步研究

廉 哲，梁鲁宁，林雷祥，石高军，李志豪，王蔚昕，光晓俐

（公安部物证鉴定中心，北京 100038）

激光打印、复印文件的检验一直是刑事技术工作者关注的问题[1-5]。对打印墨迹进行理化分析，可以有效识别换页文件、实现不同机型打印机（硒鼓）的比对区分，并为未知文件的打印机识别提供技术支持。树脂和碳黑是黑色墨粉最主要的组成部分，国内外已经进行了大量研究报道，形成了较为成熟的方法[6-10]。在一些品牌的墨粉中，另外添加了磁性物质作为载体，以达到较佳打印效果。2013年以来，国际上一些研究者开始使用磁性扫描仪研究打印墨迹的磁性。磁性扫描仪最初是为了检验纸币、护照等证件的磁性印刷而开发的，但基于同样的原理，这种仪器也可以扫描激光打印墨迹的磁性物质分布，并输出分布图像。Mieremet[11]较早提出可以通过磁性来区分不同黑白打印机形成的墨迹，一些学者对这种方法进行了研究[12-14]，这些研究主要集中于国外打印机型。国内相关研究较少，尚未见报道。本文对若干国内常见激光打印机墨迹的磁性进行了检验，探讨通过磁性检验区分不同品牌打印机墨迹方法的可行性和有效性。

1 材料与方法

1.1 实验材料

不同打印机（均为原装硒鼓）形成的打印墨迹75种，编号及打印机具体厂家型号见表1。

表1 实验用打印墨迹样本对应打印机信息Table 1 Printers sampled in this study and their information

1.2 实验仪器与参数设置

Regula 7701M磁性扫描仪，软磁性扫描，最长扫描时间：5.5 min；扫描幅面：A4竖向，补偿磁场0.1~4.8 mT，CCD阵列：640×512，像素面积：29 μm×29 μm。仪器自带软件CADR Version 0.80，在软件磁化强度选项中，将各像素点的磁通量强度划分为10级，按不同等级为各像素点赋予不同色彩，输出伪彩色图像。

1.3 实验方法

将样本置于磁性扫描仪上，选定合适区域，扫描器附加强磁体后进行扫描，软件根据各像素点磁通量扫描情况，输出样本磁性物质分布的单色图像，按需使用软件对单色图像涂色，生成伪彩色图像，增强可视效果。

2 结果与讨论

2.1 墨迹的磁性检验

部分墨迹具有磁性，得到的扫描图像较好地复原了原图文，文字可清晰识读，由此可知其磁性物质均匀分布于墨迹中（图1a）。其余墨迹不具有磁性，得到的扫描图像为空白（图1b）。经检验，发现佳能的20~27号样本，柯尼卡美能达的46号样本，惠普的57、58号样本具有磁性，共计11种，其余的64种样本墨迹不具有磁性。仅就本实验样本而言，磁性墨粉占比约为15%，其中佳能、惠普墨粉中添加磁性材料情况相对更常见。

2.2 通过磁通量强度区分磁性打印墨迹

进一步研究发现，在11种磁性墨迹样本中，墨迹的磁性强度存在明显差异，全部佳能样本（20~27号）、惠普的M1005（58号）磁性强，其磁性扫描图文清晰可见，而另外的46、57号样本磁性相对弱，以至于图文需进行放大才能识别。按照各像素点磁性强度生成伪彩色图像（图2），较直观地展现了这种差异。图2中a、b两种墨迹中，大多数字迹的磁性强度均达到80~100，而c、d字迹的磁性强度最大不超过20，一般在10~20之间。

考虑到实验样本均为正常状态下打印，不存在墨粉量低、打印故障等情况，磁性强度存在差异的主要原因不是字迹含有墨粉量不同，而更可能是墨粉中磁性物质的配比或种类存在差异。这种配方的差异是由打印机的相关工艺参数决定的。需要注意的是， Mazzella等[13]研究数据显示，旧硒鼓打印的墨迹磁性不均匀性较大，极端情况下同一张纸上墨迹最浅处的磁性仅为最强处的40%左右，但存在这种差异的墨迹在外观上可轻易识别。因此，通过较明显的磁性强度差异区分正常打印墨迹是完全可行的。

2.3 样本区分率

根据2.1、2.2实验结果，可将本实验75种墨迹分为强磁性（9种）、弱磁性（2种）和无磁性（64种），将本实验涉及样本两两组对可得到2 775种组合，其中可得到区分的组对数为722，其区分率达到了26.0 %。以该区分率估算，对随机组合的两种打印墨迹，只使用磁性比对即可得以区分的可能性超过了25%，因此，作为一种无损的预检验方法，磁性比对检验在实际案例中具有应用潜力。

2.4 字迹掩盖与老化实验

本研究选择惠普M1005打印样本（58号样本）进行了污损和老化文件检验的初步研究。选取部分区域，分别使用签字笔和喷墨打印墨水掩盖打印字迹，随后对字迹区域进行磁性扫描，结果见图3。由图3可知，被掩盖的墨迹完全可以被清晰识读，且其磁信号强度无显著变化。这意味着磁性扫描的方法可以有效应用于污损（篡改）文件上字迹的无损显现，不需要额外的清洁、剥离等工序。必须指出，该方法应用的前提是磁性字迹未被彻底移除，且其上掩盖墨迹或污损痕迹中不含同类磁性物质。

取新制墨迹样本后进行磁性扫描，随后分别刻取两部分字迹，一部分置于85 ℃烘箱中加热，另一部分置于红外烤灯下照射，其余部分室内正常放置。24 h后拼合字迹再次进行磁性扫描，结果见图4。由图4可知，两种环境下放置，墨迹中磁性物质的分布和强度均未发生明显变化，即使纸页部分区域已经碳化，其上磁性墨迹的图文依然保存完好。这提示本方法在烧毁文件检验和字迹显现中也可发挥重要作用。

此外，本实验使用的部分样本已经在室内自然放置了5年以上，与新制样品相比，同样未发现其磁性发生明显变化。这说明，磁性物质在树脂包埋的情况下，较难与外界的氧气或水发生反应，可在较长时间内保持稳定。因此，仅通过墨迹磁性变化推断文件形成时间不可行。

2.5 案例应用

检材“房屋抵押合同”一页（图5），检验要求为检验该合同是否存在变造等情况。对于该检验，常规的形态学检验和理化检验方法都是适用的，但这并不妨碍先使用本研究的方法对检材进行无损预检验。磁性扫描的结果见图5，由图可见仅有一行字迹存在较强的磁性，合同其他部位的字迹均未检出磁性。这说明该部分字迹与其他字迹的成分不同，可据此直接得到“检材存在变造”的结论。该方法的预检验结果也为后续的理化检验明确了重点区域。

3 结论与展望

本文研究了墨迹磁性的检验方法，对国内常见的75种激光打印机形成的墨迹进行了检验，发现约15%的打印墨迹中存在磁性物质，这些磁性物质均匀分布于墨迹中，其磁性和分布较稳定，随时间变化不显著，对不同型号打印机，其墨迹磁性强度存在差异。通过墨迹中磁性物质的有无和磁性强弱可将墨迹分为3类，仅就本实验涉及样本，可计算样本区分率为26.0 %。

本研究的方法针对墨迹中的磁性物质进行检验，是一种快捷无损的预检验方法，可以与主要针对树脂、碳黑等的光谱方法（如红外、拉曼等）互补，进一步提升对激光打印墨迹的无损区分能力。同时，该方法基本不受污染影响，可应用于掩盖字迹、污损或烧毁老化等检验场景。

未来研究方向一是深入研究磁性物质的表征方法，如磁性物质种类、分子构型、粒度、磁性质（如软磁性/硬磁性等），以进一步实现磁性墨迹的细分，提升本方法区分能力；二是扩充打印墨迹样本库，汇总样本磁性、红外光谱、拉曼光谱、扫描电镜能谱等数据信息，建立墨迹无损检验数据库，综合发挥各方法优势，更好地实现激光打印墨迹的比对区分和溯源。