喷墨打印机的数个喷嘴经过排列固定成喷头（打印头）, 并将墨水喷射至打印介质上。其外在布局、规格影响着喷墨成像的过程。因此喷嘴的布局、规格特点会一定程度上反映于打印介质之上, 体现在各类墨迹形态之中。

1.1.1 各品牌常用型号喷墨打印机的喷嘴排列特点

喷墨打印机的喷嘴即是墨水受热或受压喷出打印头的小孔, 数个喷嘴排列组成喷头。笔者使用VHX-600K超景深三维数码显微镜观察各常见品牌喷墨打印机的喷嘴排列形态, 以检验不同设备喷嘴之间的异同, 见图1。经观察发现：

图1

Fig.1

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	图1 常见品牌喷墨打印机喷嘴显微图片（a. HP Photosmart D5468; b. HP Deskjet1112; c. HP Officejet Pro8100; d. Canon iB4080; e. Canon iP2780; f. Canon iP2880; g. Epson K105; h. Epson L310; i. Epson R330）Fig.1 Micrographs of the nozzles of inkjet printers of common brands

1）佳能（Canon）与惠普（HP）品牌的几台常见型号喷墨打印机的喷嘴均为“ 错位交叉” 排列;

2）而爱普生（Epson）品牌的几台常见型号喷墨打印机的喷嘴均为“ 对位平行” 排列。

另笔者使用Stemi2000立体显微镜观察各品牌常用型号喷墨打印机设置打印质量较低时打印客体的墨迹分布状态（打印质量较低时, 打印输出分辨率较低, 一般在设备光学分辨率范围内, 不必采用“ 插值法” 增加输出分辨率, 因此其喷墨成像更能反映出喷头的布局特点）, 以检验不同的喷嘴排列方式单轮次快速成像的墨迹形态有何异同。显微图片见图2。经观察发现：

图2

Fig.2

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	图2 常见品牌、型号喷墨打印机低质量打印文件放大100倍的墨迹显微图片（a. Canon iP2780; b.Canon iP2880; c. HP Officejet Pro6230; d. HP Photosmart D5468; e. HP Officejet Pro8100; f. HP Deskjet1112; g. Epson K105; h. Epson L310; i. Epson R330）Fig.2 100× amplification micrographs of the quality-inferior printed ink-marks from common-brand/model inkjet printers

1）佳能（Canon）与惠普（HP）品牌的几台常见型号喷墨打印机的低质量打印文件的墨迹形态相近, 呈“ 竖直波浪” 状;

2）爱普生（Epson）品牌的几台常见型号喷墨打印机的低质量打印文件的墨迹形态则大相径庭, 呈“ 横向条纹” 状。

由此可知, 喷墨打印机喷嘴的排列方式直接影响低质量打印时打印客体上的墨迹分布形态。即通过低质量打印的打印客体上墨迹分布的特点可以大致确定喷墨打印机具的品牌。

1.1.2 各品牌常用型号喷墨打印机的喷头纵向长度

喷墨打印机的喷头纵长即喷嘴排列成条状矩形的长边边长, 与喷墨打印机的字车运行方向互相垂直。需要说明的是, 喷墨打印机不同色彩的喷头纵长不尽相同, 在喷墨成像时各色喷头可能互相“ 干扰” , 使打印客体上的“ 喷头纵长痕迹” 变得错综复杂。

笔者使用拆机直接测量以及通过打印客体上的墨迹形态推测等方式统计了常见品牌喷墨打印机的喷头纵向长度（常用方法有但不限于：运用喷溅墨点的错位分布推测喷头纵长; 运用墨迹错位的间距推测喷头纵长; 运用喷墨打印质量的渐变周期推测喷头纵长）, 见表1。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 常见品牌喷墨打印机各色喷头纵向长度统计表 Table 1 Statistics of the longitudinal lengths of each nozzle of its respective color from common-brand inkjet printers 品牌、型号 墨盒、喷头种类 黑色喷头纵长（近似值）/mm 彩色喷头纵长 （近似值）/mm 比例 HP Officejet pro8100 分离式 29.0 29.0 1︰1 HP Photosmart D5468 分离式 15.5 14.5 31︰29 HP Officejet pro6230 分离式 23.0 14.5 46︰29 HP Deskjet1112 一体式 14.0 8.5 28︰17 Canon IB 4080 分离式 26.5 10.5 5︰2 Canon IP2780 一体式 14.0 8.5 28︰17 CanonIP2880 一体式 14.0 8.5 28︰17 Epson K105 分离式 27.0 / / Epson R330 分离式 25.0 25.0 1︰1 Epson L310 连供系统 25.0 25.0 1︰1 注：Epson K105喷墨打印机为黑白喷墨打印机, 仅有黑色墨盒, 而无其他颜色墨色

表1 常见品牌喷墨打印机各色喷头纵向长度统计表 Table 1 Statistics of the longitudinal lengths of each nozzle of its respective color from common-brand inkjet printers

经分析发现：

表中十台喷墨打印机的黑色喷头纵长之间有一定区分度, 任意两台喷墨打印机黑色喷头纵长不相等的概率高达91.11%。由此可知, 通过喷墨打印机的喷头纵向长度可以缩小疑似喷墨打印机具的范围。

喷墨技术即喷墨头的工作原理, 是指墨水通过喷嘴将墨滴喷射至打印客体的机械原理^[3]。根据喷墨形式可将喷墨打印机分为连续式和随机式两种, 因为连续式喷墨方式浪费墨水、结构复杂, 几乎已被市场淘汰, 故笔者不再赘述。因喷墨技术不同可将随机式喷墨主要划分为压电式和气泡式两种喷墨技术。

1.2.1 常用喷墨技术特点介绍

常见品牌的喷墨打印机所使用的喷墨技术各有特点, 其喷墨打印客体上的墨迹形态亦各具特色。

1）佳能、惠普品牌各型号喷墨打印机普遍采用气泡式喷墨技术, 气泡式喷墨技术是让气泡膨胀而产生压力促使墨滴克服墨水表面张力而脱离喷嘴喷出, 其中气泡是将墨水3 μ s升温至300 ℃后汽化形成, 出墨速度快, 但易产生彗尾（即喷溅墨点）。

2）爱普生品牌各型号喷墨打印机则普遍采用压电式喷墨技术, 压电式喷墨技术是利用压电晶体的压电效应使压电陶瓷伸缩而产生压力挤压喷头, 使墨水喷出。其出墨速度较慢, 但墨滴较规则, 不易产生溅射现象。

同时, 打印设置中不同“ 打印质量” 选项下的墨迹形态迥异。因为“ 打印质量” 选项的更改直接影响了打印速度, 而打印速度会直接影响打印客体上的墨迹特征。因此, 上述介绍并不适用于各类品牌的所有型号喷墨打印机, 研究各喷墨技术的特点还需兼顾“ 打印质量” 选项的影响。

1.2.2 归纳总结

无论是气泡式还是压电式, 喷墨技术本身的特点必须经过成像而体现于打印客体上。但喷墨成像过程中又常出现其它干扰, 因此以各类墨迹形态分析该设备的喷墨技术必须慎重。

1）仅以各喷墨技术对墨迹形态的影响而言, 气泡式喷墨技术较压电式喷墨技术出墨速度更快, 与打印介质的距离也更远。因此, 使用气泡式喷墨技术的喷头在字车运行达到一定速度时较容易产生喷溅喷点; 而压电式喷头仅在高速运行时方才出现零碎墨点, 不易察觉。除此之外, 相同的技术框架下不同品牌的技术细节则各有千秋。

佳能的Fine打印头（全平板照相喷墨打印头喷嘴工艺, full-photolithography inkjet nozzle engineering）能够精准定位微小、恒量的墨滴, 甚至其喷溅墨点同样排列整齐, 大小相近; 而惠普的双墨盒打印技术则恰恰相反, 其能够将任意组合的墨滴量喷射在打印介质上, 以致其喷溅墨点分散不规则, 尺寸不一。该差别仅由喷墨技术所致, 实际成像过程另当别论。

2）上述墨迹形态（主要为喷溅墨点特征）易受其他因素干扰而降低追溯其喷墨技术的可行性。这些因素主要有：一为速度, 较之正常墨滴而言, 喷溅墨点的体积小、阻力小, 此时若喷头与打印介质的间距不变, 那么字车运行速度越快, 喷溅墨点距离正常墨迹的位移则越大, 反之亦然; 二为质量, 喷墨成像的质量与效率往往成反比, 字车运行过快, 出墨时间短, 墨滴不均匀, 使成像的墨迹稀松, 喷溅墨点与正常墨迹混同, 辨识度降低。

综上所述, 运用墨迹形态推测喷墨技术时, 需考虑其设置“ 打印质量” 的高低。同时, 当出现明显、稳定的喷溅墨点特征时, 可大致判断其品牌, 否则不宜妄下定论。

字车运行规律是指喷墨打印设备打印各编辑软件的不同排版字符时, 字车的默认运行起始、方向、位移等规律, 受内置程序控制^[4]。例如字车初始及结束时的停靠位置、初始位移方向、字车串行衔接点的设定。总的来说它是喷墨打印机内置程序对输入信号的确认与重编以使各机件惯性运作的一种规律, 主要作用是保障打印效率与成像质量。通过分析各品牌常用型号喷墨打印机的字车运行规律发现, 不同品牌、系列号、型号的喷墨打印机字车运行规律均有差异。且部分规律可以通过打印客体上的“ 打印信息” 进行逆推, 具体包括以下三点。

1.3.1 惠普（HP）品牌喷墨打印机的字车运行规律

1）在字车（喷头）的起始打印方向上：多数喷墨打印机的字车（喷头）相对于打印机正视图是从右向左运行开始喷墨打印, 相对于打印介质正方向而言即是从左向右开始打印。其中HP Photosmart D5468喷墨打印机设置打印质量为“ 比草稿快” 选项时, 其字车（喷头）的起始打印方向相反。

2）在字车（喷头）的终止打印节点上：HP Photosmart D5468、HP Officejet series、HP Deskjet series等喷墨打印机的字车（喷头）在喷墨成像结束时, 即运行至打印客体的末尾行的终止位置时不另停顿而直接归位。

3）特有的内置排版方式：HP Photosmart D5468、HP Officejet series等喷墨打印机在打印质量设置为“ 正常” “ 普通” 或“ 一般” 选项时, 打印过程中除个别情况以外（实验中出现过两类情况：第一种情况是字符的字号较大, 尺寸超过字车纵长; 第二种情况是本行内所编辑字符中含白色字符, 且相邻上一行所编辑字符均为白色字符时, 此时相邻下一行所编辑字符上会出现拆分字符打印的现象）, 鲜少出现纵向拆分字符打印的现象。

4）打印质量的优化：HP Photosmart D5468、HP Officejet series等喷墨打印机在设置打印质量为“ 正常” “ 普通” 选项时, 在保障打印效率的前提下, 对排版后打印任务的纵向幅度小于喷头纵向长度的字车轮次, 采用喷头靠中间区域的喷嘴实施打印。

1.3.2 佳能（Canon）品牌喷墨打印机的字车运行规律

1）在字车（喷头）的起始打印方向上：常用的佳能品牌喷墨打印机的字车（喷头）相对于打印机正视图均从右向左运行开始喷墨打印, 相对于打印介质正方向而言即是从左向右开始打印。

2）在字车（喷头）的终止打印节点上：Canon iP2780、Canon iB4080喷墨打印机的字车（喷头）在喷墨成像结束时, 即运行至打印客体的末尾行的终止位置时不另停顿而直接归位; 而Canon iP2880喷墨打印机的字车（喷头）打印完结时会于打印客体的终止位置停顿片刻。

3）打印效率的优化：常用的佳能品牌喷墨打印机以喷头的纵向顶端喷嘴为打印纵向基准线, 且遇打印空隙时自动跳跃（此处的打印空隙可能是排版空档或是非打印区域）; 常用的佳能品牌喷墨打印机在打印质量设置为“ 标准” “ 草稿” 选项时, 优先减少字车运行的轮次, 以致出现字符纵向拆分打印的现象。

1.3.3 爱普生（Epson）品牌喷墨打印机的字车运行规律

常用的爱普生品牌喷墨打印设备的打印客体上“ 打印信息” 相对匮乏, 可逆推的字车运行规律有限。主要集中于低质量的打印模式下。以Epson R330喷墨打印机为例, 在设置打印质量为“ 快速省墨” “ 省墨” 选项时, 无论设置灰度模式与否, 该设备打印纯黑字符时采用彩色模式喷墨成像（Epson R330喷墨打印机的各颜色喷嘴仅各有一列, 故低质量打印时需其他色彩补充黑色喷嘴的空隙以进行灰度打印）。