基于过程解析法的同机添加打印文件鉴别方法

刑事技术

2021年 第46卷 第3期

·论 著·

DOI

：

10.16467/j.1008-3650.2021.0027

基于过程解析法的同机添加打印文件鉴别方法

许士国

1

，崔 岚

2

，董章奥

1

（1.辽宁省公安厅，沈阳 110032；2.中国刑事警察学院，文件检验鉴定公安部重点实验室，沈阳110035）

摘 要：利用喷墨打印机二次添加打印，特别是同机添加打印变造文件，是文件检验工作中的难题。喷墨打印

机采用串行接字方式，内部结构复杂，喷嘴数目多，同一型号打印机又有多种质量模式。因此，在打印图文上

往往留有较多的打印特征，如对接重叠线、对接错位线、横向白线、卫星墨点、墨点错位等。分析爱普生、惠

普、佳能三个品牌的20台喷墨打印机不同质量模式的打印文件，发现这些特征重复再现频率较高，不同台打

印机打印文件特征差异较大，同一台打印机在不同质量模式下特征出现的位置也不尽相同。通过提取打印文件

上的打印特征，分析字车运行方向和打印图文pass数值，分解打印过程并制作检验图谱，判断打印文件的可疑

区域是否符合打印规律，为确定二次添加打印提供帮助，提升检验过程的规范性、检验意见的准确性和结果依

据的可读性。

关键词：文件检验；喷墨打印；二次添加打印；打印特征；pass数值；检验图谱

中图分类号：DF794.2　　文献标识码：A　　文章编号：1008-3650(2021)03-0228-06

Identification of Added Printing from Same Printer Based on Process Analysis

XU Shiguo

1

, CUI Lan

2

, DONG Zhang’ao

1

(1. Liaoning Provincial Public Security Department, Shenyang 110032, China;

2. Ministry of Public Security’s Key Laboratory for Document Inspection and Identification &Criminal Investigation

Police University of China, Shenyang 110035, China)

ABSTRACT: At times, the added printing occurs from the same inkjet printer to falsify document, posing difficulty for

questioned document examination. The inkjet printer adopts serial line-connection word-printing mode, usually having features

of complicated internal structure, numerous nozzles and multiple quality modes with its same model/machine. Therefore, there

are many printing characteristics harbored with the printed documents (photos or texts), e.g., the overlapping band, abutting

malposition, vertical misaligning, horizontal white line, satellite drops and position-error droplets, all of which can certainly

leave clues or suggestions for forensic examiners to identify or distinguish to get potential evidence. With 20 inkjet printers of

different quality modes from Epson, HP and Canon brands, the relevant documents were printed for analysis, demonstrating

that many characteristics mentioned above are of high-frequency recurrence. Different printers of identical brand bring forth

documents of quite discrepant characteristics, and even same printer procreates position-alterant characteristics on selection

of its different quality modes. Through analysis of the characteristics exposed from the documents made above, the printing

process was parsed into the involving printer’s operation: the running direction of the printing carriage ruled under the pass

value of the printed photo or text, the printing course helping contrive the continuous specific examination procedure/map.

Thus, the judgement was concluded on whether the suspicious areas of the printed documents conform to printing rules, hence

drawing a determination about presence/absence of second added printing. The discoveries here will lead to improving the

standardization of inspection process, the accuracy of identification opinions, the readability of results and the verifiability of

基金项目：文件检验鉴定公安部重点实验室课题（KFKT1801）

第一作者简介：许士国，男，辽宁沈阳人，学士，高级工程师，研究方向为刑事科学技术文件检验。E

-

mail:*****************

网络出版时间：2021

-

01

-

29；网络出版地址：/10.16467/j.1008

-

3650.2021.0027

2021年 第46卷 第3期

许士国, 等：基于过程解析法的同机添加打印文件鉴别方法

·229·

evidence. Usually, inkjet printers equipped with model-same printing heads in performing with the same or similar operating

rules are not easy/intentional to change by ordinary users. Consequently, the identification of inkjet-printed documents will be

provided with great support through collecting the data about the number and arrangement of nozzles from different types of

printing heads and establishing an examination map library of operating rules for printing carriage under various print-driver

programs.

KEY WORDS: document examination; inkjet printing; second added printing; printing characteristics; pass value;

examination map

喷墨打印机以其价格低廉、色彩表现好、适用打

印介质多等优点，占据了打印机市场的较大份额。利

用喷墨打印机进行二次添加打印

[1]

，特别是同机添加

打印变造文件，成为文件检验的难题。通过分析打印

文件的打印特征，分解打印过程，判断文件各部分内

容是否符合字车运行规律，是解决添加打印文件检验

问题的有效途径。

更微小的墨滴，其到达纸张的时间略迟于主墨滴，

一般分布于主墨滴朝字车运行方向的一侧，距主墨

滴的距离与墨水物理性质

[4]

和字车运行速度等相

关。

1.4　横向白线特征

横向白线

[5]

主要由两种因素形成：一种是喷嘴

堵塞

[6]

，不能正常喷射墨滴；另一种是喷嘴畸形，墨

滴喷射角度纵向偏离，致使墨滴不能到达指定位置。

喷嘴堵塞造成的横向白线，通过清洗喷嘴或长时间打

印可能恢复正常，这种特征往往是阶段性的。墨滴喷

射角度改变形成的横向白线，稳定性较好，且在横向

白线上下区域易发现偏离的墨迹，不仅反映走纸步进

量，也是同机认定的高价值特征，如图1

a

中横向白

线下方有偏离的墨点。

1.5　墨点错位特征

同一列喷嘴喷射的墨滴中，个别墨滴未到达预定

位置，出现横向偏离的现象，如图1

b

所示。

1.6　“锯齿”疏密变换特征

部分爱普生机型（如爱普生

R

350、爱普生895

等），墨头喷嘴间距约0.21

mm

（图1

c

为爱普生

R

350墨头喷嘴间距显微测量值），要实现文本模式

360

DPI

[7]

（墨点纵向间距约0.07

mm

）打印效果，需

要采用多

pass

方式

[8]

。在喷印行业里，

pass

是指画

面成型时墨头需扫描的次数。墨头的物理分辨率是有

限的，为了提高打印精度，通常采取增加墨头扫描次

数的方法进行图文输出。

1　反映文件打印过程的主要特征

喷墨打印机完成打印任务，需要在打印程序的控

制下进行三种运动。一是字车带动墨头

[2]

作横向往

返运动，二是墨头按程序设定的区域向纸张喷射墨

滴，三是墨头每完成一个行幅打印后，走纸机构驱动

纸张步进一定距离，配合下一个行幅的打印。分解打

印过程，就是确定各打印行幅的宽度、走纸步进量、

字车运行方向等信息，检验时要注意发现和分析以下

特征。

1.1　对接重叠特征

不同打印行幅的纵向对接部位，部分墨点重叠在

一起，形成一条横向的深色条带。

1.2　对接错位特征

喷墨打印机采用双向打印方式打印时，由于机械

误差等原因，各打印行幅的对接部位，往往形成图文

错位现象。

1.3　卫星墨点分布特征

卫星墨点

[3]

是在主墨滴脱离喷嘴时形成的体积

图

1

　横向白线（a）、墨点错位（b）、爱普生R350喷嘴间距（c）

Fig.1 Horizontal white line (a), position-error droplets (b), distance between two nozzles of Epson R350 (c)

·230·

刑事技术

Forensic Science and Technology

2021年 第46卷 第3期

如爱普生895喷墨打印机，其墨头喷嘴列阵纵长

约9.9

mm

，采用文本模式打印时，墨头需往返进行

3次扫描（3-

pass

），每扫描1次，走纸机构驱动纸张

前进1个步距（约3.3

mm

），见图2

a

。

3-

pass

方式打印，同一区域墨头2次向右运动、

1次向左运动，或1次向右运动、2次向左运动，形

成竖笔画两侧“锯齿”状墨点数目呈1∶2交替分布

的现象，见图2

b

。

图

2

　爱普生895的3-pass文本模式（a）和墨点分布（b）

Fig.2 3-pass text mode (a) and distribution of ink droplets (b) from Epson 895

2　打印过程特征的分析

喷墨打印机打印同一文档，设置不同的打印模式

或精度，墨头可能执行不同的

pass

数值，遇到文件

页面纵向的较大空白区域，墨头可能直接通过（“跳

白”处理）。这些过程的实现，都离不开走纸机构的

配合，走纸步进量、打印行幅宽度、喷嘴列阵长度三

者不一定相等，应区别对待。

2.1　计算走纸步进量

喷墨打印机墨头每完成一个行幅打印，纸张就要

进行一次步进，然后进行下一个行幅的打印。所以，

打印图文上的对接重叠线、对接错位线、卫星墨点

方向变换线、“锯齿”疏密变换线的位置对应打印机

走纸起止位置。通常情况下，相邻两条对接重叠线、

对接错位线、卫星墨点方向变换线、横向白线、墨点

错位线、“锯齿”疏密变换线的距离，等于走纸步进量。

2.2　判断字车运行方向

卫星墨点相对于主墨滴或竖笔画的方位，即是字

车运行的方向。另外，除少数机型的特定打印模式

（如：爱普生

R

350草稿模式、惠普

Photosmart

D

5468

比草稿快模式

[9]

）外，喷墨打印机打印一页文件的起

始行，字车通常是从文件左边向右边运动，也可根据

纵向对接错位变换规律、“锯齿”疏密变换规律确定

字车运行方向。

2.3　测算行幅宽度，估算喷嘴列阵长度

通常1-

pass

方式打印、无“跳白”区域，相邻

两条对接重叠线、对接错位线、卫星墨点方向变换

线、横向白线、墨点错位线的距离，等于行幅宽度；

多

pass

方式打印区域，（

pass

数值+1）条对接重叠

线、对接错位线、卫星墨点方向变换线、横向白线、

墨点错位线、“锯齿”疏密变换线之间的距离等于行

幅宽度。一页图文中，较大的行幅宽度接近或等于喷

嘴列阵长度。不同品牌、型号的墨头，其喷嘴列阵长

度和排列方式往往不同，仅依据打印文件打印特征计

算出喷嘴列阵的准确长度是比较困难的。在分析喷墨

打印机打印过程时，估算出喷嘴列阵长度，一般就

能满足检验工作需求。有条件的，计算出准确长度，

或是已知某一机型，通过与数据库对比

[10]

，确定喷

嘴列阵长度，对检验工作更有利。测算行幅宽度和估

算喷嘴列阵长度，宜选择图像区域，或选择行距小、

字号大的文字区域，综合运用多种特征，提高测算的

准确度。例如，图3中“忆”字中部有一条对接错位线，

是打印两个行幅时，喷嘴列阵下端与喷嘴列阵上端对

接错位形成。对接错位线上部和下部均有形状、宽度

一致的横向浅色条带，这是彩色喷嘴列阵中的青色墨

水喷嘴列阵部分堵塞所致。

图

3

　喷嘴列阵长度测量

Fig.3 Nozzle arrangement plus longitudinal lengths

2021年 第46卷 第3期

许士国, 等：基于过程解析法的同机添加打印文件鉴别方法

·231·

对接错位线至两条浅色条带（均取上端）的长度

之和（

a

+

b

），即等于彩色喷嘴列阵长度。不同品牌

打印机，黑色喷嘴列阵长度可能与彩色喷嘴列阵长度

不同，但青、品、黄喷嘴列阵长度通常相等。

2.4　分析打印图文的pass数值

办公和家用喷墨打印机，通常无单独的

pass

选项，

但选择不同质量模式打印时，打印机会自动匹配相应

的

pass

数值。选择经济/草稿/快速模式打印，各品

牌打印机通常采用1-

pass

方式，即充分利用喷嘴列

阵长度，上下衔接或增加“跳白”打印，比较容易判断。

照片/高质量/最佳模式打印，往往采用很高的

pass

数值，其过程不易精确分解。以上两种模式打印文件，

在检验工作中出现率不高，本文只讨论多数喷墨打印

机默认的文本/标准/正常模式打印的文件

pass

数值

分析。

基于不同喷嘴列阵的物理分辨率不同，喷墨打

印机文本/标准/正常模式打印通常采用1-

pass

/2-

pass

/3-

pass

/4-

pass

方式。对于喷嘴列阵物理分辨率较

高的佳能、惠普等机型

[11]

，文本/标准/正常模式通

常采用1-

pass

/2-

pass

方式（图4

a

为惠普

PSC

1218打

印机文本模式2-

pass

打印过程示意），可通过打印区

域内卫星墨点分布情况区分。如果卫星墨点明显分布

在竖笔画一侧，为1-

pass

方式打印，如图4

b

所示；

如果卫星墨点分布在竖笔画两侧，则不是1-

pass

方

式打印，如图4

c

所示。

对于喷嘴列阵物理分辨率较低的部分爱普生打

印机，文本模式通常采用2-

pass

/3-

pass

/4-

pass

方

式，表1是对5台爱普生喷墨打印机喷嘴检查图进行

测量，并对文本模式打印文件进行分析后得到的数

据。

图

4

　打印过程示意（a. 惠普PSC1218文本模式2-pass；b. 惠普D2468卫星墨点分布1-pass;c. 惠普PSC1218卫星墨点分布2-pass）

Fig.4 Exampling with parsing of printing process (a. 2-pass running of HP PSC1218 under normal mode; b. distribution of satellite drops

created from HP D2468 under 1-pass; c. distribution of satellite drops created from HP PSC1218 at 2-pass)

表

1

　5台爱普生喷墨打印机文本模式pass数值和走纸步进量

Table 1 The pass values and step increments of paper feeding under text mode with five inkjet printers of Epson

打印机型号

爱普生895

爱普生L301

爱普生R330

爱普生R350

爱普生R390

喷嘴列阵长度/mm

9.9

25.3

25.1

18.9

25.1

黑色喷嘴数目

48

180

90

90

90

彩色喷嘴数目

48/色

59/色

90/色

90/色

90/色

物理分辨率/DPI

120

180

90

120

90

喷嘴纵向间距/mm

0.21

0.14

0.28

0.21

0.28

pass数值

3

2

4

3

4

走纸步进量/mm

3.3/3.3/3.3

0.2/25.1

0.2/0.2/0.2/24.4

5.9/5.9/5.9

0.2/0.2/0.2/24.4

不同型号的爱普生喷墨打印机，喷嘴间距可能不

同，通常情况下，分析墨点分布规律可以区分打印文

件的

pass

数值。2-

pass

方式打印（如爱普生

L

301），

第一遍扫描喷墨后，打印机走纸1.5倍喷嘴间距（约

0.21

mm

），进行第二次扫描喷墨，然后进行下一个

pass

周期。如果某一个喷嘴堵塞，就会在打印图文上

形成周期性出现的2条横向白线，中间相隔2条墨线，

如图5

a

所示。

3-

pass

方式打印，通常采用约1/3喷嘴列阵长

度为走纸步进量（如爱普生895），同一区域实现3

次扫描喷墨，但有的机型（如爱普生

R

350）行幅

对接部位有部分喷嘴采用奇偶列交替喷墨（“指接

法”对接方式），实际走纸步进量小于1/3喷嘴列阵

长度。爱普生3-

pass

方式打印主要表现为竖笔画两

侧“锯齿”状墨点数目呈1∶2交替分布。4-

pass

方式打印（如爱普生

R

330、

R

390），第1、2、3遍

扫描喷墨，打印机分别走纸3/4倍喷嘴间距（约

0.21

mm

），第4遍扫描喷墨后进行下一个

pass

周期。

爱普生4-

pass

方式打印主要表现为打印特征4个一

组周期性出现，如图5

b

是4个墨点错位的分布形

状，图5

c

是某一喷嘴堵塞形成的4条一组的横向白

线。

·232·

刑事技术

Forensic Science and Technology

2021年 第46卷 第3期

图

5

　打印分布形状（a. 爱普生L301横向白线2-pass; b. 爱普生R330墨点错位分布4-pass; c. 爱普生R390横向白线4-pass）

Fig.5 Printed patterns with characteristic distribution (a. horizontal white lines created from Epson L301 of 2-pass; b. distribution of malpo-

sition droplets created with Epson R330 of 4-pass; c. horizontal white lines created by Epson R390 of 4-pass)

3　打印过程分解和检验图谱制作

打印过程分解，就是分析反映打印过程的打印特

征，按照特征反映出的走纸步进量、字车运行方向、

pass

数值等信息，标示出各打印行幅形成的顺序。下

面结合模拟检材（下称检材），介绍打印过程分解和

检验图谱制作的方法。检材是盖有某建筑安装工程

总公司印章印文的证明书一份，该公司称给高某亮出

具过一份证明书，但是没有“高某亮任副总经理期

间，工资为每年人民币100万元。”这样的内容。要

求鉴定证明书第6行文字是否是二次添加打印形成

的。

3.1　打印特征分析

检材共8行文字，经体视显微镜观察，检材文

字笔画边缘不整齐，由单一黑色墨点构成，墨色平

淡，是用喷墨打印机打印形成。检材第1、3、5、6、

8字行卫星墨点位于竖笔画右侧，第2、4、7字行卫

星墨点位于竖笔画左侧。用放大镜观察各字行文字笔

画，发现各字行均有多条横向白线，且线间距离一致。

卫星墨点均位于竖笔画一侧，检材文字是采用1-

pass

方式打印形成，打印第1、3、5、6、8字行时字车从

左向右运行，打印第2、4、7字行时字车从右向左运

行。有规律的横向白线，反映墨头相对于纸张的纵向

位置。

3.2　打印特征标示

利用

photoshop

软件工具栏中的“标尺工具”，

选择检材扫描图像同一字行的距离较远的相同字，选

取相同部位连线，执行“图像”—“图像旋转”—“任

意角度”，将图像字行调整成水平。然后，新建图层，

利用工具栏中的“单行选框工具”选取检材第1字行

中的5条露白线，设置前景色为红色，执行“编辑”—

“描边”，依次绘制出5条平行线。复制图层，将复制

的5条平行线平移至第2至第8字行对应位置。

3.3　检验图谱制作

新建图层，在检材标题字“明”右侧，绘制高度

约10

mm

矩形选区，选区底部与“明”字底部对齐。

利用工具栏中“油漆桶工具”填充红色，在对应5条

白线的位置，添加选区并删除选区内的填充色，制成

如图6所示的墨头模拟图。

图

6

　墨头模拟图

Fig.6 Simulation of printing head in operation with Chinese char-

acter “

明

”

依次复制墨头模拟图，将墨头模拟图“固定”于

各行幅对应位置，依据卫星墨点分布方位，绘制方向

箭头。选择与打印规律不符的第6行文字墨头模拟图

所在图层，设置前景色为蓝色，点击“图层”面板

中的“锁定透明像素”按钮，利用工具栏中“画笔工

具”，将第6行文字墨头模拟图改成蓝色，制成如图

7所示的检验图谱。结合检验图谱分析字车运行规律，

发现：

1）第6字行的字车运行方向与打印规律不符；

2）墨头在第2、3、4、5、7字行呈逐行“降低”

规律，而在第6字行位置与在第1字行位置相同（图

7中绿线标示），表现打印首行的墨头位置和运行方

向特点，从而确定第6字行是二次添加打印形成的。

2021年 第46卷 第3期

许士国, 等：基于过程解析法的同机添加打印文件鉴别方法

·233·

图

7

　检验图谱

Fig.7 Examination into an evidential document

4　结论

通过分解喷墨打印文件的打印过程，制作直观、

准确的检验图谱，分析字车运行规律，是鉴别二次添

加打印的有效方法。同一品牌相同型号的墨头，往往

装配于多个型号打印机中，装配有同一型号墨头的不

同型号打印机，通常具有相同或相似的字车运行规

律，而且这种规律是普通使用者不能改变的。建立、

完善各型号墨头结构和喷嘴数量数据库，建立不同打

印驱动程序下的字车运行规律图谱库，对于喷墨打印

文件鉴定将大有帮助。

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