激光打印字迹人为热老化表观特征研究

李 军

（河北省张家口市公安局，河北 张家口075000）

人为老化文件是指为使所需的文件在外观上与标称时间的文件相符，人为故意采用一定的物理、化学手段对文件进行加工处理，使其在短时间内加速老化、陈旧而形成的一种假文件。文件人为老化的手段有多种，如光老化、热老化、溶液浸泡等。现今，随着办公自动化程度不断升级，特别是激光打印机因其打印速度快、噪音小、打印效果好等优点，在现代办公和社会生活中得到广泛应用。相应利用此类机具进行违法犯罪活动的案件也逐年增多。由于技术手段、设备条件和墨粉色料本身的性质等诸多条件的限制，针对激光打印字迹人为老化的表观特征的鉴别和形成时间的判定，至今仍是文件检验技术中比较疑难的课题。基于此种情况，作者近年对激光打印字迹展开系列研究，研究了人为光老化激光打印字迹表观变化特征，并且对激光打印字迹人为热老化表观特征进行研究，探讨识别人为老化激光打印字迹表观特征的方法，发现和总结其变化规律，为判定激光打印字迹案件文件制成时间和识别文件真伪提供参考依据。

1 激光打印字迹人为老化概述

1.1 激光打印字迹的形成过程

激光打印机是光、机、电一体化、且高度自动化的计算机输出设备，其基本工作原理是将载有字符信息的激光束扫描在匀速转动的感光鼓上，从而形成与之相对应的静电潜像，经过显影，带负电的墨粉使静电潜像变成墨粉像，墨粉像在被转印到普通纸上后再经定影加热，墨粉中的树脂溶化，墨粉形成字迹。激光打印机打印的文件，字迹笔画边缘齐整，墨迹平实，分辨率高，清晰度好，色泽鲜艳，点阵痕迹不明显，撇捺笔画比较平滑，近似活字质量。在放大镜下观察，可见笔画由细小墨粉颗粒堆积而成，笔画交叉处墨粉堆积更明显，或由不规则的块状、块状墨迹构成，在文件空白处也有细小的墨点存在。

1.2 鉴别激光打印字迹人为老化的依据

普通的墨粉颗粒都呈不规则的几何外形，边缘粗糙，不能紧密结合，但是由于墨粉独特的分子结构，很难与其他物质发生化学反应。通过长时间人为老化手段如恒温恒湿加热等，将破坏墨粉的分子结构，致使其表观特征发生变化，墨粉的光泽度下降，出现墨粉颗粒的弥散现象等。

1.3 文件老化机理

1.3.1 纸张老化机理 纸张是由植物纤维磨碎后制成纸浆，再加各种填充料经压光而成。当纸张受到光等作用时，会出现发黄现象。其变化的原因主要有三种：一种是纸浆漂白时生成的多糖降解产物的分解，促使多糖尾酸的生成；另一种是纸张中痕量的金属特别是铁和铜，与漂白浆中的羰基生成不稳定的络合物；第三种是纸张中含有多种能引起光敏化作用的物质，如木质素、脂肪、游离氯、盐酸等。纸张老化后对蓝—紫光谱区反射能力普遍降低，在黄绿和红色区域变化不大。这种反射能力在光谱上的重新分配，使得纸张看起来发黄。

1.3.2 墨粉老化机理 目前的激光打印墨粉由着色颜料、粘结树脂、极性控制剂和辅助添加剂等组成。在紫外线照射下，会对某些成分的分子作用力、键能及极性平衡产生影响，从而使墨粉色料的光泽、溶解度、化学组成的分子结构等发生变化，加快墨粉色料的演化、交联、聚合。当外界能量达到一定程度后，可使色料成分发生光分解作用，破坏了有机物的官能团，石墨粉色料分子化学组成和成分的分子结构改变。

2 实验部分

2.1 实验材料

笔者收集了目前国内市场上可购买到的不同牌号的激光打印机的打印字迹4种。

2.2 实验仪器、试剂

2.2.1 仪器 烧杯、镊子、厚纸板、别针、秒表、恒温恒湿箱、体式显微镜、照相机

表1 激光打印字迹样本

2.2.2 试剂 水

2.3 实验样本制备

热老化实验样本制备：将4种型号激光打印机打印出的实验样本分别放入恒温恒湿箱中，温度分别控制在120℃，湿度控制在50%，加热1h、5h、12h、24h、48h、96h、120h，每隔一段时间从恒温恒湿箱中取出实验样本，观察其表观特征。

2.4 热老化实验方法

2.4.1 用惠普1020、佳能Ip1600、东芝520、美能达1350四种型号的激光打印机在普通的A4打印纸上打印出实验样本材料（表1），放入恒温恒湿箱中，温度控制在120℃，湿度控制在50%加热，分别恒温烘烤1h、5h、12h、24h、48h、72h、96h、120h后对实验样本进行观察并记录实验现象。

2.4.2 用体视显微镜观察每组样本的表观特征，并与自然样本相比较。

3 结果与分析

3.1 激光打印字迹在热老化方法下的表观特征

3.1.1 经热老化后纸张的表观特征 通过实验发现：各实验样本在温度120℃，湿度为50%的恒温恒湿箱内烘烤1h，均无明显变化与自然样本相同，变化不大。2h、5h分别对实验样本进行观察，发现与自然样本基本相同，只是纸张边缘有稍许弯曲。12h后，纸张的白度明显下降。72h后纸张的白度下降剧烈，明显呈现出黄色，纸张发干，稍用力纸面会出现裂纹，出现焦黄点。96h对实验材料观察发现纸张变化情况与72h的实验材料较相似只是在白度下降程度上有进一步的变化。

出现上述纸张变化情况是因为纸张受到热作用时会发生热老化，其老化程度随温度升高而加剧。由于加热，纸张所吸附的游离水会逐渐脱去。当温度继续升高到一定程度时纸张纤维素的结合水也会失去。由于脱水，纸张丧失原有的强度和柔韧性、变硬变脆，耐折度和撕裂度均有所下降。乃温度越高，纸张强度越明显。纸张受热时纤维素分子上的二键和葡萄糖基上的—C—C—键逐渐断开，造成聚合度下降，并产生纸分子的挥发性产物。纤维素的纸分子化造成氢氧基消失氢键减少，结合能下降。纸张的强度急剧恶化，颜色发暗失色。

3.1.2 经热老化后激光打印字迹的表观特征 实验发现：恒温120℃、恒湿50%，随着时间的增加，4种激光打印字迹实验样本与自然样本相比逐渐变暗，字迹笔画周围有墨粉扩散现象，字迹的笔画立体感减弱。加热1h内，样本上的字迹与自然样本相比均没有显著变化；加热24h后，激光打印字迹的表面尤其在笔画的中间位置出现 “亮点”，说明笔画上的墨粉已经开始轻微的熔化（如下图中四种激光打印字迹在加热24h时笔画上都出现 “亮点”），同时笔迹的光泽度降低，陈旧感增强，颜色略有变化，笔画上出现墨粉弥散现象；加热48h后，激光打印字迹笔画表面上的 “亮点”部分消失，局部开始出现小面积的光滑状态。继续加热96h后，实验样本上字迹的笔画中间出现大面积的表面光滑平整的形态，笔画上的“亮点”基本消失。在自然老化中，很难引起这样的变化，这可以作为判断加热老化的一个基本依据。字迹笔画暗淡无光泽，给人以几十年的陈旧之感，同时笔画上的墨粉弥散现象特别明显，基本看不出有立体感。

因为对激光打印字迹样本进行加温加热时，当外界能量达到一定程度时，可使笔画上的墨粉发生热分解作用，致使墨粉原子结构遭到破坏，与其他物质一起融化到纸张材料里，且墨粉的颗粒度减少，与纸张结合更加牢固，故看似失去立体感。在高温条件下，字墨粉还能和一些纸张上的渣滓发生化学反应，使字迹陈旧老化（见图1）。

图1.1 温度为120℃、湿度为50%经加热在不同时间情况下惠普激光打印字迹的表观特征

图1.2 温度为120℃、湿度为50%经加热在不同时间情况下佳能激光打印字迹的表观特征

图1.3 温度为120℃、湿度为50%经加热在不同时间情况下东芝激光打印字迹的表观特征

图1.4 温度为120℃、湿度50%经加热在不同时间情况下美能达激光打印字迹的表观特征

人为热老化激光打印字迹欺骗性很强，制造出来的老化现象往往能够以假乱真。在对其检验时应该仔细地从纸张、笔迹上的墨粉特征入手，查找人为老化的特征。除此之外，还可以根据文件上的自述内容、格式、用语与标称时间所处的时代是否一致，字体的书写规范与使用时期是否一致等方面进行鉴定，不能拘泥于一个方面，相互验证，综合评判，以得出准确、可靠的鉴定结论。这样对文件上的激光打印字迹进行多方位综合检验来认定激光打印字迹的真实形成时间，为确定文件是否伪造提供科学的依据。

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