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。

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。

卫星墨点^[3]是在主墨滴脱离喷嘴时形成的体积更微小的墨滴, 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。

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1a中横向白线下方有偏离的墨点。

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1b所示。

部分爱普生机型（如爱普生R350、爱普生895等）, 墨头喷嘴间距约0.21 mm（图1c为爱普生R350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。

图1

Fig.1

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	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)

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2a。

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2b。

图2

Fig.2

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	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

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。

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R350草稿模式、惠普 Photosmart D5468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。

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

Fig.3

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	图3 喷嘴列阵长度测量Fig.3 Nozzle arrangement plus longitudinal lengths

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。

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4a为惠普PSC1218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4b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4c所示。

图4

Fig.4

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	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)

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。

表1

Table 1

表1(Table 1)

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 喷嘴列阵长度/mm 黑色喷嘴数目 彩色喷嘴数目 物理分辨率/DPI 喷嘴纵向间距/mm pass数值 走纸步进量/mm 爱普生895 9.9 48 48/色 120 0.21 3 3.3/3.3/3.3 爱普生L301 25.3 180 59/色 180 0.14 2 0.2/25.1 爱普生R330 25.1 90 90/色 90 0.28 4 0.2/0.2/0.2/24.4 爱普生R350 18.9 90 90/色 120 0.21 3 5.9/5.9/5.9 爱普生R390 25.1 90 90/色 90 0.28 4 0.2/0.2/0.2/24.4

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

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 L301）, 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5a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R350）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R330、R390）, 第1、2、3遍扫描喷墨, 打印机分别走纸3/4倍喷嘴间距（约0.21mm）, 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5b是4个墨点错位的分布形状, 图5c是某一喷嘴堵塞形成的4条一组的横向白线。

图5

Fig.5

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

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。

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。

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

Fig.6

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	图6 墨头模拟图Fig.6 Simulation of printing head in operation with Chinese character “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。

图7

Fig.7

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	图7 检验图谱Fig.7 Examination into an evidential document