CN102164752A - 安全文件中的改进 - Google Patents

Abstract

本发明涉及安全文件中的改进以及一种用于制作这种安全文件的方法。由纤维质安全基底制成的安全文件包括至少一个水印和背景网痕图案。所述至少一个水印包括至少一个可机器检测的图案，并且所述至少一个可机器检测的图案包括一系列规则地重复的元素，其中图案的元素的节距选择为与形成于基底中的背景网痕图案的节距不同并且处于每厘米(5)至(100)个元素的范围内。

Description

安全文件中的改进

技术领域

本发明涉及安全文件中的改进以及用于制作这种安全文件的方法。

背景技术

有价证券和识别工具，比如纸币、护照、身份证、凭证等存在着易于复制或伪造的缺点。彩色影印、电子扫描和其它成像系统渐增的可用性以及彩色影印改进的技术质量已经导致这些文件的伪造增多。因此需要不断地改进这些文件的安全特征以加入另外的安全特征或者提高对模仿现有特征的感知度和阻力。

已经采取了一些步骤将不能由影印机或电子扫描仪复制的可变光学特征引入这些文件。由于影印过程通常涉及将高能光线反射到包含待复制图像的原始文件上，一种解决方案是将对反射光或透射光具有不同感知度的一个或更多特征结合入文件。这种安全特征的例子包括水印、嵌入的安全线、荧光颜料等。

水印的使用在很多安全文件中相当常见。高安全性的多色调水印通常使用网笼工艺产生并且通过改变纸纤维的密度以使得在一些区域纤维较密而在另一些区域较疏(相比包围较密和较疏区域并使之分开的基纸层而言)而形成。当在透射光中观察时，相比基纸而言，较疏区域较亮并且较密区域较暗，并且这种对比能非常清楚地看到。不同类型的水印具有不同的优点。多色调水印经常是图画图像(比如肖像)，并且能是非常精细和复杂的，这显著降低被伪造的风险。

在网笼造纸中，纸张形成于部分浸没的丝布覆盖的网笼上，网笼在包含纸张纤维的稀释悬浮液的缸中旋转。在网笼旋转时，通过丝布抽吸水，将纤维沉积到网笼表面上。当丝布压花有精细图像时，纤维以较小或较大的厚度沉积于压花的升高元素和凹陷元素上以在成品纸张中形成完全三维的水印。

最终水印中纸张厚度变化是当通过丝布抽吸水时纤维从压花丝网升高区域运动至压花丝网凹陷区域的结果。水印中的纤维运动以及因此色调变化通过排水速率和压花轮廓来控制。这使得能极好地控制水印图案的梯度，产生对于网笼制造水印工艺而言独特的精细色调范围。

用于产生水印的一种替代工艺是电版工艺。在电版工艺中，金属薄片(通常呈图像或字母的形式)通过熔合(sewing)或焊接施加于网笼(圆网)网面的丝布，使得排水性能和纤维沉积性能显著降低并且从而在纸张中形成浅水印。电版型水印可比通过常规压花产生和生产的水印要浅。这种电版工艺在造纸业是公知的并且已经在US-B-1901049和US-B-2009185中描述。

不幸地是，为了克服这些类型的安全特征，一些伪造者已经开始生产所谓的复合纸币。在这种复合纸币中，切掉真实纸币的一部分并用纸条带等替换，从而使得能用所述切掉的部分生产又一伪造纸币或钞票。因此就需要检测这种复合纸币并且对此，使用常规光学检查技术已经是非常困难的。困难源自于真实基底和用来生产替代条带的基底之间的相似性。尽管这种伪造品一般用胶带保持在一起并且这能检测到，但是难以区分开用于进行伪造的胶带和用于修补毁坏纸币的胶带。

对于这个问题的一种解决方案已经在EP-A-1555139中描述，其中建议使用在整个安全文件上延伸并在整个文件上显示连续亮度变化的水印。因而，在从已经设有这种水印的现有纸币切出条带时，水印的亮度不再连续变化。

横跨整个纸币施加的水印的缺点在于，因为水印的较密部分包含更多纤维而增加了基底的材料成本和/或由于水印的较浅区域代表脆弱部位而降低了文件的强度。对于适度局部化的水印，这些问题不重要，但是在全局水印的情况下，这些就会成为显著的问题。

发明内容

因此本发明的目标是提供一种改进的安全特征，当安全文件的一部分已经被移除时，该安全特征将这种移除显示出来。

根据本发明，提供了一种由纤维质安全基底制成的安全文件，其包括水印和背景网痕图案，所述水印包括至少一个可机器检测的图案，所述至少一个可机器检测的图案包括一系列规则地重复的元素，其中图案的元素的节距选择成与形成于基底中的背景网痕图案的节距不同并且处于每厘米5至100个元素的范围内。

水印的重复元素难以伪造，同时易于检测和分析。重复图案的规模(大小)优选地足够小以使得对于纸张强度或用于形成给定文件的纸张的纤维量没有可检测的影响。重复元素的任何不连续能快速地机器检测以识别复合伪造。规则地重复的元素给水印提供了多重冗余以使得即使文件由于折皱和磨损而损坏，仍然存在足够数量的元素以使得能检测水印。这种多重冗余在重复元素的节距与伪造文件中的不连续性的尺寸相比很小时是最有益的。

水印和网痕都在基底形成过程期间形成。这是有利的，原因是这减少了基底的进一步处理。

本发明和EP-A-1555139之间的主要差别之一在于，本发明不需要跨越整个文件的连续亮度变化。替代地，其使用周期性重复结构的水印，周期性结构的每个重复单元内存在亮度变化，但是在整个文件上在宏观尺度上没有变化，而EP-A-1555139的思想是在宏观尺度上的变化。需要连续的亮度变化意味着水印必须横跨纸币变化，这需要严密的过程控制。在本发明中，另一方面，水印包括重复的相同小单元，这无需相同水平的处理控制。这种类型的周期性重复结构的关键优点在于其能使用傅立叶变换方法检测，这产生了不适用于现有技术的多重冗余益处。

在本发明中，重复图案在基底形成过程期间通过改变纤维的分布以在文件基底的主要部分上产生重复图案而产生。呈纸张形成于其上的丝网形式的支撑表面将使得纸张纤维将其自身以反映丝布结构的图案分布。这种结构已知为网痕并且是一种形式的水印。在本发明中安全文件上的网痕本身没有用，原因是具有各种图案的网痕的纸张被广泛市售并且因此能被试图使用与文件(或者在复合伪造品的情况下，文件被伪造的部分)类似的材料的伪造者获得。然而，在本发明中，安全文件除了基底的背景网痕之外包括至少一个另外的水印，并且这种另外的水印布置于安全文件上已知的限制位置中。这种另外的水印的存在给伪造者提供了相当的挑战。

在本发明的一个实施例中，包括纤维质基底(比如纸张)的安全文件形成于可以是丝网或丝布的可渗透支撑件上，所述丝网或丝布包括两个或更多区域(其中一个是背景区域)，每个区域具有不同的可渗透支撑件并且每个区域被选择成产生不同的重复图案的纤维分布。

相比之下，由上述压花工艺产生的三维水印不能被制作成具有这种精细重复元素，比如编织丝网。因此，它们不能构建这种高水平的多重冗余并且更难以使用比如FFT之类的方法分析，原因是它们结合有较少的统计数据。

在本发明的另一实施例中，水印也能通过在包括如上所述的电版的可渗透表面上形成纸张而产生。这种方法克服了所谓的三维水印所遭受的规模限制。然而，电版型水印产生简单的单色调图案。这样，它们就不如由网痕产生的图案复杂并且因此更易于使用伪造方法复制。

纤维质基底优选地由棉花基造纸原料制成，但是可选地也能使用木材基纸浆或合成纤维。

附图说明

现在将参照附图仅以举例的方式详细描述本发明的优选实施例，其中：

图1是透射下看到的本发明的包括两种不同类型水印的安全文件的平面图；

图2a和图2b是用于形成网笼网面的外层从而生产图1所示安全文件的可选丝网的区段的平面图；

图3是图1所示安全文件的区段的透视图；

图4至图6是用于形成根据本发明的安全文件的网笼网面的外层的又一区段的平面图；

图7至图10示出用于本发明的水印的傅立叶变换分析的不同步骤；

图11a、图11b和图11c是电版型网笼网面的外层的多个区段；以及

图12示出用于图1所示安全文件的水印的适合重复图案的一些示例。

具体实施方式

参照图1，其中示出了由基底比如纸制成的根据本发明的安全文件10。基底优选地如上所述使用圆网造纸机制成。很多安全文件具有上述类型的常规多色调水印11，所述水印能在透射光中观察到。

造纸机的网笼包括网笼网面，其提供基底形成于其上的支撑表面。网笼网面一般包括四层通常由磷青铜制成的丝网(布)，其最外两层被压花以形成基底中所需的任何水印11。基底纤维沉积于其上因而形成基底的最外层已知为面布并且通常具有每厘米27根经纱乘每厘米18根纬纱(27/18)的丝网尺寸。图2a和图2b示出了用于网笼网面的外层12的两种不同构造的丝网的区段，也就是简单织物和斜纹织物。

当基底幅材用这种网笼网面形成时，丝网的轮廓在整个幅材上产生所谓的“网痕”。一般来说，在经线13(在机器方向上)和纬线14(在交叉方向上)相交之处，形成相对于线13、14稍微升高的关节15。关节15引起沉积于网笼网面的表面上的基底纤维密度发生非常微小的变化。丝网的压印还引起成品基底表面几乎不能察觉到的起伏和基底上实际上肉眼不可辨识的规则图案。然而，由多个关节15形成的网痕17能使用适合的辅助工具检测到。图3是图1所示安全文件10的区段16的透视图，其示出了网痕17的规则图案。

在本发明中，安全基底用来形成具有水印18的安全文件10，水印18结合有包括规则地重复的元素的可机器检测图案19。水印18在安全基底中产生以使得，在安全文件10由基底形成时，水印18优选地沿着文件10的全部宽度和/或长度呈现于限定条带中，而不是覆盖整个文件10。条带也可对角地跨越文件10。条带可具有线性边缘，或替代地，可具有波状边缘或可变宽度。这个图案19能在透射或反射性照射下机器检测，能与网痕17区别开并进行分析以确保图案19的重复元素中没有中断。

图案19的重复元素能为任何形式(图12中示出一些示例)，但是优选地它们以每厘米5和100之间的周期重复，并且更优选地以每厘米10和50之间的周期重复。图案19的重复元素的节距选择为相对于在形成伪造的复合文件中很可能被移除的区段而言相对较小。图案19还必须与由主丝网形成的背景网痕17的图案不同或者具有不同的周期或相位。

优选地，水印18在没有放大或其它辅助工具的帮助之下在反射或透射中不易于裸眼看到。这通过选择重复图案19的规模和对比以使得其与文件10的邻近该特征的部分几乎不可辨别来实现。可检测特征可以是不透明度变化、反射性变化、穿过文件10的厚度的质量变化或表面起伏变化。

水印18可以是通过将水印形成区段20附着至网笼网面的丝网12的外层的表面或者附着在外丝网12中的压花凹陷中而产生的次级网痕。替代地，水印形成区段20可以通过切出丝网12的外层的一个区域并将水印形成区段20通过熔合或焊接插入而结合入网笼网面的丝网12的外层。以相同的方式，水印形成区段能结合入外丝网12中的压花凹陷。水印形成区段20优选地呈织网的形式。以不同定向布置于丝网12上的安全水印形成区段20的示例在图4至图6中示出。当形成区段20是丝网时，其可以是简单或斜纹织物，比如示出为用于形成网笼网面1的外丝网12，但是其相对于外丝网12必须具有不同的几何形状或者对准。水印形成区段20的丝网优选地具有每厘米16至50根经线范围内的经线节距和在相同范围内的纬线节距。水印形成区段20的丝网的特征可在于特定并且可选地不同的线径，其优选地在0.15mm至0.25mm的范围内。

水印形成区段20也可通过将多个金属或其它不渗透元件比如电版附接至丝网12来提供。在使用电版的情况下，沿图11a至11c所示的成对箭头的每个方向，各个排水限制元件应当具有小于0.5毫米的直径或宽度。

水印18不限于形成于圆网造纸机上的这类水印，并且例如可以通过在长网造纸机上使用罗纹辊(dandy doll)来形成。

若干不同的机器检测方法能用来检测水印18的图案19。该方法能使用从整个电磁频谱选择的透射性照射，优选的选择是x射线、红外线或可见光照射。该方法还可使用微粒照射，比如贝塔照射。替代地，检测方法可依赖于反射性方法，比如光散射或光反射(使用红外线或可见光)方法。

规则地重复的图案能使用公知的计算方法(比如FFT(快速傅立叶变换)、自动或交叉相关分析)从文件中的其它背景图案(比如网痕)或基底变化中提取。这些方法能用来识别重复图案19是沿着文件10还是横跨文件10存在并且它们能分析肉眼不可见的微弱可辨识的图案。它们因而能揭示重复图案19中是否存在着任何中断或不连续性，这种中断或者不连续性可能会由于磨损和撕裂或者由于生产复合伪造文件所引起的文件10的违法窜改所导致。

在使用FFT分析时，例如，这使得能通过绘制频域图来分析已经检测的图像的一部分，如图7所示。频域的代表图案19的重复元素的主要部分通过简单图像阈值处理来提取，如图8所示。然后转换频域以重建图像，但是由于仅使用图案19的重复元素，仅是水印18而非纸张匀度可见。然后能进一步分析以量化重复图案19的元素的节距及其尺寸。图10示出了从原始图像作差集得到的水印18。

尽管本发明的主要目的是提供解决复合纸币问题的方案，但是水印18的图案19也可提供有用的标记，比如能由面额分拣器使用的信息。因而图案19的特定节距能用于特定面额的纸币。在水印18仅用于此目的时，其无需沿着文件10的全部宽度或长度延伸。

也可使用布置于相邻区块中的数个图案19。区块尺寸和图案类型的特定组合能用于面额分拣。

重复图案19也可包括数个重叠图案，这增加了复杂性并且使之更难以复制。

Claims (26)

1.一种由纤维质安全基底制成的安全文件，其包括背景网痕图案和至少一个水印，所述水印或网痕中的至少一个包括至少一个可机器检测的图案，所述至少一个可机器检测的图案包括一系列规则地重复的元素，其中图案的元素的节距选择成与形成于基底中的背景网痕图案的节距不同并且处于每厘米5个至100个元素的范围内。

2.如权利要求1所述的安全文件，其中所述至少一个水印是眼睛基本上看不见的。

3.如权利要求1或2所述的安全文件，其中至少一个水印沿着安全文件的长度和/或宽度以条带形式设置。

4.如权利要求3所述的安全文件，其中所述条带对角地跨越文件。

5.如前述权利要求的任何一个所述的安全文件，其中所述条带具有基本上线性边缘。

6.如权利要求1至4中的任何一个所述的安全文件，其中所述条带具有基本上波状边缘。

7.如权利要求1至4中的任何一个所述的安全文件，其中所述条带的宽度沿着其长度变化。

8.如前述权利要求中的任何一个所述的安全文件，其中至少一个可机器检测的图案的规则地重复的元素具有在每厘米10至50个元素范围内的节距。

9.如前述权利要求中的任何一个所述的安全文件，其中至少一个可机器检测的图案的可机器检测特征是不透明度、反射性、质量或表面轮廓的变化。

10.如前述权利要求中的任何一个所述的安全文件，其中水印通过基底形成机的支撑表面或转印表面的水印形成区段形成。

11.如权利要求10所述的安全文件，其中水印形成区段是施加于或结合于所述支撑表面或转印表面中的一段织网。

12.如权利要求10所述的安全文件，其中水印形成区段包括多个附着至所述支撑表面的不可渗透元件。

13.如权利要求1至9中的任何一个所述的安全文件，其中水印由压花辊形成。

14.如权利要求1至9中的任何一个所述的安全文件，其中水印通过脉冲气体射流形成。

15.如权利要求1至9中的任何一个所述的安全文件，其中水印在基底已经形成之后在基底中由激光形成。

16.如前述权利要求中的任何一个所述的安全文件，其中水印的至少一个可机器检测的图案包括或形成能用来确定文件特性的标记。

17.如权利要求16所述的安全文件，其中所述特性是纸币的面额。

18.如前述权利要求中的任何一个所述的安全文件，其中水印包括多个布置于相邻区块中的图案。

19.如前述权利要求中的任何一个所述的安全文件，其中水印包括多个重叠的图案。

20.一种检查具有水印的安全文件的方法，所述水印包括可机器检测的重复图案，所述方法包括检测所述图案的步骤、将所述图案从任何背景图案中提取出来的步骤、以及使用计算方法对图案进行分析的步骤。

21.如权利要求20所述的方法，其中计算方法是快速傅立叶变换、自动或交叉相关分析。

22.如权利要求20或21所述的方法，其中检测所述图案的方法使用透射性照射。

23.如权利要求20或21所述的方法，其中检测所述图案的方法是反射性方法。

24.如权利要求20或21所述的方法，其中检测所述图案的方法使用微粒照射。

25.一种基本上如前参照附图所述和如附图所示的安全文件。

26.一种基本上如前参照附图所述和如附图所示的检查安全文件的方法。

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