Копировально множительные устройства способ
Методические рекомендации.
ГУ ЭКЦ МВД России, 2000
ВВЕДЕНИЕ
В процессе криминалистического исследования поддельных денежных билетов, ценных бумаг и документов в первую очередь возникает вопрос о способе, которым они были изготовлены. Установление способа изготовления, а в конечном итоге и конкретного копировально-множительного устройства (КМУ), использованного для подделки, заключается в выявлении и оценке следов взаимодействия приемного материала (бумаги), красящего вещества (полиграфическая краска, тонер, чернила) и приспособления для переноса красящего вещества на приемный материал (печатная форма, штамп, фоторецептор).
При проведении исследования выявляются общие признаки способа изготовления документов, групповые и индивидуализирующие признаки, что позволяет установить вид, тип КМУ и в ряде случаев идентифицировать его.
Однако не следует ожидать, что на исследуемом документе проявятся все признаки, характерные для того или иного КМУ. Часть из них может выступать в неявном виде, маскироваться дополнительной обработкой или исчезать в процессе эксплуатации документа.
При исследовании цветных копий необходимо учитывать, что изображение состоит из четырех или более слоев, выполненных красящими веществами разных цветов. В некоторых случаях исследование необходимо проводить для каждого красочного слоя отдельно.
Приблизительно до середины 70-х годов «качественное» размножение и копирование документов производилось средствами оперативной полиграфии. В дальнейшем, по мере развития и совершенствования способов воспроизведения изображений, доля полиграфических средств стала стремительно сокращаться. И в настоящее время репрографические 2 средства копирования (такие, как электрофотография и струйная печать) практически полностью вытеснили оперативную полиграфию из этой области [ 1 ].
Таким образом, в дальнейшем речь будет идти только об устройствах, использующих репрографические способы копирования для подделки денежных билетов, ценных бумаг и документов.
КЛАССИФИКАЦИЯ КОПИРОВАЛЬНО-МНОЖИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
Существует несколько различных классификационных схем КМУ, но большинство из них не несут полезной информации для экспертов. Поэтому из множества классификационных признаков в качестве основы были выбраны лишь криминалистически значимые (рис.1).
Рис. 1. Классификация копировально-множительных устройств
Наиболее важным при криминалистическом исследовании документов является правильное определение способа их изготовления. Поэтому классификация по способу воспроизведения изображения занимает главенствующее положение.
По способу воспроизведения изображения КМУ разделяются на электрофотографические, струйные и устройства с термопереносом красящего вещества.
По цветности (конструктивно заложенному количеству воспроизводимых цветов) КМУ разделяются на монохромные (как правило, черно-белые) и цветные (полноцветные).
Монохромные КМУ конструктивно предназначены для получения одноцветных, в большинстве черно-белых копий за один рабочий цикл’. Однако и на таких устройствах возможно получение цветных копий за несколько рабочих циклов с использованием цветоделенных оригиналов и соответствующих тонеров. При этом, как правило, возникают: искажение цветопередачи, двоение контуров, цветной муар, обусловленные механическими причинами (неточностью установки оригинала и подачи бумаги, люфтом механизма бумагопроводящего тракта и т.д.), также возможно появление побочных изображений в виде цветовых пятен (ореолов) в непредусмотренных местах копии. Кроме неточного совмещения красочных изображений может возникнуть несовмещение на просвет (для односторонних машин).
Цветные устройства конструктивно предназначены для получения цветной (полноцветной) копии за один рабочий цикл. Но они могут работать и в монохромном режиме, при этом на незапечатанном поле возможно наличие мелких частиц красящих веществ других цветов, не участвующих в процессе получения копии.
По конструктивным особенностям КМУ разделяются на устройства непосредственного копирования, печатающие устройства для ЭВМ и многофункциональные.
Копировально-множительные устройства непосредственного копирования могут выполнять только копирование оригиналов, находящихся в оригиналодержателе или слайд-проекторе, как один к одному, так и с определенными изменениями внешнего вида копии (масштаб, яркость, контрастность, насыщенность, в отдельных случаях получение негативного изображения и частичная цветовая коррекция копии). Подключение к ним каких-либо дополнительных устройств для ввода изображения и преобразования или коррекции его качества конструктивно невозможно. Как правило, это относительно недорогие, широко распространенные монохромные КМУ.
Печатающие устройства для ЭВМ могут работать только в комплекте с компьютером, использующим соответствующее (в основном, стандартное) программное обеспечение. У них полностью отсутствует какой-либо оригиналодержатель. Конструктивно исполнение таких КМУ чрезвычайно разнообразно — от миниатюрных (карманных) печатающих устройств для ноутбуков до специализированных, с шириной запечатываемого поля до 25 м.
Многофункциональные КМУ занимают промежуточное положение между устройствами непосредственного копирования и печатающими устройствами для ЭВМ и выполняют не только непосредственное копирование (оригинал — копия), но и имеют встроенный микропроцессор, позволяющий через стандартный интерфейс подключаться к ЭВМ. Поэтому ввод изображений может производиться не только с оригиналодержателя или слайд-проектора через оптическую систему, но и в электронном (цифровом) виде.
К многофункциональным КМУ относятся высокопроизводительные полноцветные устройства (так называемые «цифровые печатные машины») и устройства, у которых функция копирования не является основной или единственной. Это всякого рода «офисные комбайны», совмещающие в себе факс-аппарат, сканер и печатающее устройство для ЭВМ.
Следует отметить, что копии, выполненные на устройствах, различающихся по конструктивным особенностям, но реализующих одинаковый способ воспроизведения, обладают, как правило, одинаковым набором характерных общих признаков.
Электрофотографические копировально-множительные устройства.
Электрофотография основывается на свойствах некоторых классов веществ (так называемых «фотополупроводников» — аморфного кремния, селена, окиси цинка, сульфата кадмия, органических полупроводников) удерживать при отсутствии актиничного освещения на своей поверхности избыточный электростатический заряд, который при освещении отдельных участков поверхности нейтрализуется (стекает), оставаясь при этом практически без изменений на участках, не подвергшихся действию излучения.
Процесс получения копий классическим электрофотографическим способом (рис. 2) можно разбить на пять основных этапов.
1. Очувствление фоторецептора в коронном разряде, для чего фоторецептор в темноте или при неактиничном освещении пропускают под коронирующим устройством. При этом поверхности фоторецептора сообщается равномерный избыточный электростатический заряд.
2. Экспонирование фоторецептора светом либо лучом лазера соответствующего спектрального состава, в результате чего на освещенных участках заряды стекают через металлическую подложку, а на неосвещенных участках остаются в первоначальном количестве, представляя собой скрытое электростатическое изображение.
3. Проявление скрытого изображения тонером, несущим заряд, противоположный по знаку заряду на поверхности фоторецептора, при котором частицы тонера прилипают к несущим остаточный заряд участкам поверхности фоторецептора, образуя видимое изображение.
Электрофотографический тонер может представлять собой: порошок черной или цветной легкоплавкой смолы с минимальными размерами частиц 5-7 мкм — однокомпонентный тонер; смесь порошка с носителем (очень мелкая стеклянная, полимерная или ферромагнитная дробь) — двухкомпонентный тонер; взвесь частиц пигмента в неполярном растворителе — для жидкостного проявления.
4. Перенос проявленного изображения на приемный материал (бумагу, картон, полимерную пленку) или на промежуточный носитель — аналог офсетного способа печати в полиграфии (так называемые «цифровые офсетные машины»).
5. Закрепление изображения на приемном материале путем размягчения частиц смолы при термическом способе или закрепление красочного изображения впитыванием в толщу подложки с испарением растворителя при жидкостном проявлении.
Каждый из выделенных этапов оказывает влияние на качество копии и оставляет свои характерные следы, но наиболее явные, устойчивые и пригодные для проведения исследования и возможного определения типа электрофотографического КМУ признаки возникают при экспонировании фоторецептора (формировании скрытого электростатического изображения), проявлении скрытого электростатического изображения и закреплении красочного изображения.
Исходя из криминалистически значимых признаков, электрофотографические КМУ имеют свою внутреннюю классификацию (рис.3).
Вне зависимости от количества воспроизводимых цветов за один рабочий цикл, электрофотографические КМУ разделяются на две группы по способу обработки сигнала:
1) устройства с аналоговой обработкой сигнала;
2) устройства с цифровой обработкой сигнала.
Способ обработки сигнала и формирования изображения напрямую влияет на качество копии, ее четкость и контрастность.
В устройствах с аналоговой обработкой сигнала в процессе формирования изображения (непосредственно видимого или скрытого) используется только встроенная оптическая система, состоящая из линз и зеркал, аналогично формированию скрытого изображения на светочувствительном материале в фотографии (рис. 4).
В цветных устройствах формирование скрытого электростатического изображения производится последовательно, в соответствии с количеством цветов тонера (как правило, четырех — желтого ( Yellow ), голубого ( Cyan ), пурпурного ( Magenta ) и черного ( blacK ) -система цветов CMYK .). При этом экспонирование фоторецептора, проявление изображения и перенос частиц тонера на бумагу происходят многократно; таким образом, бумага несколько раз подается в зону переноса частиц тонера, что усложняет конструкцию бумаго-проводящего тракта и самого устройства.
Изображения на копиях, полученных при использовании электрофотографических устройств с аналоговым способом обработки сигнала (рис. 5), отличаются размытостью, нечеткостью, наличием значительного количества крупинок тонера вне контура изображения (точки-марашки), возникающих за счет электростатических свойств фоторецептора. А для цветных КМУ кроме вышеперечисленных признаков характерно наличие смазанности, обусловленное погрешностями позиционирования бумагопроводящего тракта.
Другой характерной особенностью аналоговых устройств может являться проявление краевого эффекта на копии. Краевой эффект выражается в более темных (насыщенных) краях элемента изображения по отношению к его центральной части. Особенно хорошо это заметно при копировании оригиналов с большими по площади однотоновыми фрагментами (заливками). Это связано с распределением электрического воля н» поверхности фоторецептора после экспонирования.
В настоящее время краевой эффект может проявляться при использовании дешевых или устаревших монохромных устройств. Для цветных аналоговых электрофотографических устройств явление краевого эффекта неактуально, так как практически цвет оригинала не совпадает с цветом тонера, который не образует сплошных цветных заливок. Кроме того, в цветных устройствах краевой эффект может подавляться аппаратно или встроенным оптическим растрированием оригинала.
Необходимо отметить, что в настоящее время применение цветных аналоговых электрофотографических КМУ крайне ограничено из-за их морального и физического износа, а основной парк устройств непосредственного копирования составляют монохромные аналоговые КМУ.
В копировально-множительных устройствах с цифровой обработкой сигнала оптическая связь «оригинал — копия» прерывается блоком обработки сигнала, где происходит оцифровка изображений (рис. 6). Наличие такого блока позволяет использовать в качестве оригинала предварительно отсканированные изображения или формировать оригинал непосредственно в ЭВМ.
Так как сканирование оригинала и формирование скрытого электростатического изображения в цифровых устройствах происходит узкими полосками (при считывании — пучком света, а при формировании — лазерным лучом), то и все изображения копии имеют достаточно выраженную линейчатую структуру (рис. 7).
Особенно это заметно для копий, полученных на цветных устройствах с разрешением воспроизведения до 600 dpi .
Другой характерной особенностью (по той же причине) является образование «ступенек», хорошо различимых в тонких штрихах, не совпадающих с направлением считывающего луча, в дугах и окружностях (рис. 8). Этот признак более характерен для монохромных КМУ. При разрешении воспроизведения свыше 600 dpi линейчатая структура изображений и «ступеньки» слаборазличимы и практически отсутствуют.
Необходимо отметить, что все печатающие устройства для ЭВМ и многофункциональные КМУ являются только цифровыми.
Принцип проявления скрытого электростатического изображения заключается в нанесении на фоторецептор каким-либо способом частиц красящего вещества — тонера. В зависимости от способа визуализации скрытого электростатического изображения соответственно меняются химический и физический состав и физическое состояние тонера, что дает достаточно хорошо различимые признаки на копии. Способ проявления в немалой степени определяет качество копии и способен выявить дефекты фоторецептора, пригодные для идентификации электрофотографического устройства.
По способу проявления скрытого электростатического изображения электрофотографические КМУ разделяются на устройства с сухим и с жидкостным проявлением.
Электрофотографические КМУ с сухим способом проявления, в свою очередь, разделяются на следующие группы:
1) устройства с проявлением меховым валиком;
2) устройства с каскадным проявлением;
3) устройства с проявлением аэрозольным способом (пылевое облако);
4) устройства с проявлением магнитной кистью.
Принцип способа проявления меховым валиком заключается в прокатывании валика с тонером по поверхности фоторецептора. В этом случае применяется однокомпонентный тонер, состоящий только из частиц красящего вещества.
Полученные копии отличаются невысоким качеством, большим количеством точек-марашек. Возможно налипание частиц меха (ворсинок, волосков и т.д.) на копию, наличие слаборазличимых протяженных полос за счет истирания поверхности фоторецептора меховым валиком.
В настоящее время данный способ проявления практически вышел из употребления, но может использоваться в устаревших монохромных аналоговых электрофотографических устройствах.
Принцип способа каскадного проявления заключается в «прокатывании» (каскадировании) тонера по поверхности фоторецептора.
Двухкомпонентный тонер, состоящий из частиц красящего вещества, удерживаемых на поверхности носителя за счет электростатических сил, механически перемещается по поверхности фоторецептора со скрытым электростатическим изображением. В качестве носителя обычно выступают стеклянные или полимерные шарики.
Полученные копии отличаются низким качеством, особенно полутоновые. Это обусловлено наличием на копии большого количества точек-марашек, царапин, а также явно выраженным краевым эффектом. Кроме того, возможно наличие на копии вмятин от носителей и самих носителей в — виде полупрозрачных шариков. Эти дефекты обусловлены, как правило, абразивными и адгезионными свойствами носителя, разрушающего поверхностную структуру фоторецептора.
В настоящее время каскадный способ проявления применяется только в устаревших (практически вышедших из употребления) устройствах для изготовления электрофотографических форм плоской офсетной печати (устройства типа «ЭРА», ВЭГА).
Проявление аэрозольным способом (пылевым облаком) производится осаждением на фоторецептор облака тонера, сформированного над его поверхностью.
Тонер для этого способа проявления представляет собой высокодисперсный порошок пигментированной смолы (однокомпонентный тонер).
Копии, полученные с применением аэрозольного проявления, отличают хорошее качество, достаточно высокая степень разреше^ ния, практическое отсутствие краевого эффекта и точек-марашек.
Однако при использовании данного способа проявления возможно возникновение эффекта «крапления» на копии, который заключается в образовании микроотверстий на заливках (белые точки на черном или однотоновом поле). Это обусловлено физическими процессами, протекающими при проявлении и взаимодействии облака тонера с уже осадившимися частицами.
Аэрозольный способ проявления достаточно распространен, но в настоящее время постепенно уступает место проявлению магнитной кистью.
Принцип способа проявления магнитной кистью заключается в нанесении тонера на фоторецептор посредством магнитного поля. Тонер захватывается магнитным полем магнита и перемещается по поверхности фоторецептора (рис. 9).
Двухкомпонентный тонер для проявления этим способом состоит из самого тонера (частиц пигментированной легкоплавкой смолы) и ферромагнитных частиц. Характерной особенностью копии при использовании данного способа проявления является наличие небольшого количества носителя, равномерно распределенного по всей поверхности копии, которое может вызывать срабатывание магнитотестера. Однако в современных электрофотографических устройствах (особенно в цветных) этот признак может и не проявляться, так как в них имеются , дополнительные приспособления для извлечения остатков носителя.
При использовании способа проявления магнитной кистью, копии получаются хорошего качества; как правило, отсутствуют точки-марашки и краевой эффект. В настоящее время этот способ доминирует над всеми остальными способами проявления.
Существуют следующие способы жидкостного проявления: разбрызгиванием и электрофоретическое (нескольких видов). Реально на практике применяется электрофоретическое проявление с погружением в многофункциональных устройствах типоряда INDIGO E — Print (Израиль).
Жидкий проявитель представляет собой многокомпонентную систему, состоящую из жидкого носителя (диэлектрическая жидкость), частиц пигмента, веществ, заряжающих частицы пигмента при диспергировании и образующих оболочку вокруг них в проявителе, стабилизаторов и т.д. В процессе проявления частицы пигмента под действием электромагнитного поля осаждаются из раствора на фоторецепторе (эффект электрофореза).
Копии, полученные при использовании жидкостного проявления, получаются достаточно высокого качества. Однако характерной особенностью этого способа проявления является наличие краевого эффекта на больших однотоновых (однокрасочных) заливках копии. Это проявляется в высветлении серединных участков областей с равномерной заливкой и перенасыщении краской краев этих областей за счет электростатического отталкивания частиц тонера. Кроме того, на копиях может присутствовать эффект крапления. Разрешающая способность копий при использовании жидкостного способа проявления относительно невысокая, порядка 150 dpi (60 лин/см).
По способу закрепления красочного изображения электрофотографические устройства разделяются на устройства с термическим, термосиловым и физико-химическим способами закрепления.
При термическом способе красочное изображение закрепляется под действием температуры: частицы тонера, находящиеся на поверхности бумаги, оплавляются и прилипают к ней. Все изображения состоят из сплавленных частиц тонера в виде полусфер с характерным блеском (рис. 10). Тонкие штрихи — нечеткие (за счет закрепившихся вокруг мелких частиц).
Поверхностное расположение тонера обусловливает недостаточно прочное сцепление красочного слоя с бумагой, что выражается в его осыпании в местах перегиба.
При неправильно подобранных режимах закрепления, использовании технически неисправных устройств или слишком тонкой бумаги возможно ее пожелтение или увеличение ломкости за счет пересушивания.
При термосиловом способе закрепления красочное изображение одновременно подвергается действию температуры и давления: бумага с нанесенным на нее слоем тонера прокатывается между нагретыми валками; под действием температуры частицы тонера оплавляются и частично сглаживаются, образуя своеобразные «плато» с характерным блеском (рис. 11). Особенно хорошо этот эффект наблюдается при исследовании однотоновых заливок в косопадающих лучах.
Физико-химический способ закрепления красочного изображения применяется только для электрофотографических устройств с жидкостным способом проявления. При проявлении большинство частиц тонера впитывается в верхний слой бумаги. При этом сам процесс закрепления красочного изображения заключается в удалении растворителя из толщи бумаги и полимеризации (высыхании) красящего вещества. Это достигается прокатыванием копии между нагретыми валками.
Так как большинство частиц тонера находится в толще бумаги, то красочный слой не осыпается при перегибах копии, отсутствует характерный блеск красочного изображения.
Копии, полученные при использовании этого способа закрепления, отличаются достаточно хорошей цветопередачей, но низкой разрешающей способностью. При микроскопическом исследовании достаточно легко различить микрорасплывы и отдельные нерастворившиеся сгустки красящего вещества.
Кроме того, вполне возможны наличие эффекта крапления, нечеткость краев изображения и коробление копии за счет воздействия на подложку растворителя.
Струйные копировально-множительные устройства
Принцип струйной печати заключается в нанесении изображения на бумагу (подложку) струёй красящего вещества.
Необходимо отметить, что все КМУ, реализующие этот принцип, являются только цифровыми. Это объясняется необходимостью получить не просто струю красящего вещества, как в трафаретной струйной печати, а управляемую красочную струю, способную формировать элементарные фрагменты буквенно-цифровых символов или фрагментов изображений (растровых или штриховых).
Исходя из криминалистически значимых признаков, струйные КМУ имеют свою внутреннюю классификацию (рис. 12).
Следует заметить, что струйные устройства непосредственного копирования встречаются крайне редко. Основной парк составляют печатающие устройства для ЭВМ и многофункциональные устройства. При использовании специальной бумаги с поверхностным покрытием их разрешающая способность достигает 1400 dpi и выше.
По цветности струйные КМУ могут быть как монохромными, так и цветными. Однако существует ряд печатающих устройств для ЭВМ, допускающих замену одного черного картриджа на три цветных.
Копии, полученные на таких устройствах, не содержат индивидуального черного цвета. Черный цвет получается смешиванием трех основных: желтого, голубого и пурпурного.
По способу формирования красочной струи (а фактически — по способу переноса красящего вещества) струйные КМУ разделяются на электростатические и непосредственно струйные.
В электростатической струйной печати, не находящей в настоящее время широкого применения, постоянно истекающая струя краски дробится на капли, которые, будучи заряженными, движутся в электростатическом поле в направлении запечатываемого материала. Невостребованные капли отсекаются и возвращаются в красочный резервуар (рис. 13).
Особенностью данного способа является возможность смешивания капель красящего вещества до попадания на бумагу (для цветных устройств).
Другой конструктивный способ переноса красящего вещества заключается в создании дискретной, «импульсной» струи краски, причем ее истечение происходит только в необходимый момент времени на места, соответствующие красочным изображениям.
По команде микропроцессора (блока управления) в необходимом числе форсунок создается повышенное давление, за счет которого элементарная капля краски с силой вылетает в направлении запечатываемого материала. Этот процесс повторяется заданное число раз в зависимости от программы.
Избыточное давление в блоке форсунок может создаваться различными способами, например пьезоэлементом (рис. 14).
Под воздействием управляющего электрического сигнала пьезо-элемент изменяет свои геометрические размеры, импульсно создавая высокое давление в красочном канале, выталкивающее элементарную каплю красящего вещества в направлении запечатываемого материала. Такой способ получения изображения реализован, например, в печатающих устройствах для ЭВМ фирмы Epson и имеет свое собственное название — «капельно-струйная печать» (фирменное название — «пьезоэлектрическая печать»).
Повышенное давление в блоке форсунок может также создаваться микронагревательным элементом (рис. 15).
Под воздействием управляющего сигнала микронагревательный элемент за короткий промежуток времени (несколько микросекунд) нагревается до высокой температуры (около 500 °С). Красящее вещество в капилляре вскипает, и образовавшийся газовый пузырек выталкивает каплю красящего вещества в направлении запечатываемого материала.
Такой способ получения изображений реализован в КМУ фирмы Canon и имеет название «капельно-пузырьковая печать» [фирменное название «пузырьково-струйная печать» ( Bubblejet )].
Несмотря на различия в количестве форсунок, эффективном сечении сопел, скорости вылета элементарной капли, принципиальных различий в признаках капельно-струйной и капельно-пузырьковой печати нет.
По агрегатному состоянию красящего вещества струйные КМУ разделяются на устройства с жидким и твердым красящим веществом.
Жидкочернильные струйные КМУ используют водо- или спир-торастворимые краски (чернила), закрепляющиеся впитыванием. Отсюда наиболее характерный признак струйной печати — расплывы изображений под действием воды. Но при использовании специальной бумаги с поверхностным покрытием, при сохранении структуры изображения, копируемость водой отсутствует.
Кроме водорастворимых красящих веществ в некоторых устройствах применяются и водонерастворимые. Обычно это широкоформатные (с шириной запечатываемого поля до 25 м) устройства для изготовления наружной рекламы с низким разрешением воспроизведения изображений.
Твердочернильные струйные КМУ используют красящее вещество, которое в нормальных условиях находится в твердом состоянии. В процессе печати твердые чернила разогреваются и поступают в жидком виде в блок форсунок. При попадании на бумагу капли красящего вещества застывают, образуя в заливках вязко-эластичную пленку.
Изображения, полученные при использовании струйной печати, состоят из отдельных микроклякс, размер и конфигурация которых зависят от скорости вылета капли и характера применяемого запечатываемого материала (рис. 16). Кроме основной знакообразующей капли на изображение попадают мельчайшие капли, срывающиеся с краев капилляра и образующие точки-марашки.
Характерной особенностью цветных матричных КМУ с термопереносом красящего вещества является использование более четырех картриджей с красящей лентой (как правило, шести).
При наличии шести картриджей с красящей лентой, модель Color CAMM PC -60 (фирма Roland DG ), по рекламным данным, имеет разрешающую способность 600 dpi (рис. 19).
Кроме вышеперечисленных существует ряд КМУ, основанных на иных принципах. Такие устройства требуют специфических расходных материалов и, несмотря на высокую разрешающую способность и точную цветопередачу, их применение для подделки денежных билетов, ценных бумаг и документов не отмечено.
Так, термосублимационные КМУ применяются как высококачественные печатающие устройства для ЭВМ или для цветопробы в полиграфии, но требуют специальную бумагу с полистирольным покрытием. Красящее вещество возгоняется под действием высокой температуры (сублимируется) и диффундирует в толщу полистироль-ной пленки. Поэтому из-за сходности основных процессов отдельные модели твердочернильных струйных КМУ при замене печатающего устройства легко трансформируются в термосублимационные.
Источник