CN1193133C - 施加有包括发光的斑点纤维的编码的安全纸张 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防伪纸张，其包括至少两种斑点纤维，它们在发光特性上有所不同并形成一个编码。每种斑点纤维设置在防伪纸张的限定的局部区域内，并通过防伪纸张上局部区域的被限定的几何排列和/或通过特定类型的斑点纤维的存在与否来表示编码。

Description

施加有包括发光的斑点纤维的编码的安全纸张

                        技术领域

本发明涉及一种安全纸张(security paper)，其具有至少两种斑点纤维(mottled fibre)，它们在其发光特性上有所不同，并且形成编码。

                        背景技术

将斑点纤维用作安全证券的安全特征已经公知了很长时间，它们一般由短的塑料或棉纤维构成，并在纸张制造时引入安全纸张中。与其它诸如纤硅铜矿(planchette)或云母薄片的安全特征相比，斑点纤维具有如下的优点，即，斑点纤维较小，并且视觉冲击较小，并因此对安全证券的整体美感印象的不利影响较小。

DE 677711公开了在UV光线下发荧光的斑点纤维，在形成纸张之前，斑点纤维与纸张原料混合，以便斑点纤维随后随机分布于成品安全纸张的主体中。也有可能使用发不同荧光的斑点纤维，以便在UV照射下发出混合的荧光。

另外，DE 3122470-C2公开了一种安全纸张，其内结合有发光的斑点纤维。在此，斑点纤维由乙酸纤维素构成，在纤维体中用来自镧族元素-螯合物组的窄波段发光的物质对其染色。这些发光物质可以在高于迄今为止所公知的发光物质20倍的浓度引入纤维材料中，并进一步由相对窄的波段放射谱识别。斑点纤维也可以扭曲或交织，以形成安全细线。如果发光不同的单独的纤维用于这个目的，就有可能形成一个编码，其基于特定发光物质的存在与否来判断。在视觉观察下，这种扭曲或平展的细线构成一个非常好的可靠性特征。然而，尽管所提出的发光物质的发光量较高，但单独纤维的发光强度太低而不能在实际中由机器进行安全可靠性测试。

                        发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有发光的斑点纤维的安全纸张，该斑点纤维代表一个编码，意图在于该编码可以非常容易地由机器读取。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有斑点纤维的安全纸张，斑点纤维用于编码并具有发光特性，安全纸张具有至少两个分离的从属区域，从属区域的总面积小于安全文件的面积，并且斑点纤维仅仅存在于这些从属区域中。

本发明还提供了检查安全文件中的编码的方法，包括下述步骤：a)借助传感器测量容纳在安全纸张的从属区域中的斑点纤维的发光特性，b)由传感器测量的值确定安全纸张的编码，以及c)将所确定的编码与参照值进行比较。

本发明基于寻找用于机器测试具有足够信噪比的斑点纤维的方法，具有不同发光特性的斑点纤维必须布置成彼此在空间上间隔足够大。为此原因，根据本发明，在安全纸张上限定了不重叠的从属区域，其中，在每个区域中，布置具有特定发光特性的特殊类型的斑点纤维。在这种情况下，可以通过限定从属区域的几何排列和/或通过斑点纤维的存在与否来代表一个编码。

作为在有限的从属区域中排列的结果，具有不同特性的斑点纤维可以简单地定位，并且发光特性可以彼此独立地测量，而不会相互影响。由于只有特定发光特性的斑点纤维存在于从属区域中，因此与公知的安全证券相比测量信号的强度已经得以增大，这是由于斑点纤维在要被测量的测量区域内的表面密度较高。如果使用高强度、窄波段发光的特殊发光物质，如US-A-5448582中所述，那么可以额外地增强信号输出量。这些发光物质为多相系统，其包含光学上“可激励的(pumpable)”发光材料、光散射中心和透明的基体材料。这些材料呈现出类似激光的效应，具有极其窄波段的放射谱。这些材料的另一优点在于放射波段的波长可以在制造时设定在较窄的范围内。

光散射中心包括优选地具有较高光折射率的微粒、透明材料。在闪光的激励下，发光物质吸收一部分闪光，并因此转换成激励的、“光学激励”状态。由于从激励状态自发发射而产生荧光光线，至少一部分所发射的荧光光线比直接离开材料，而是在光散射中心处反复地局部散射。这导致所发出的光线强度的高度加强，并也导致非常窄的发射波段。

使用窄波段发光的发光物质的优点为，在测量荧光光线时，探测器的光谱敏感范围可以调节到发射波段所在的窄的光谱间隔，结果，在测量中抑制了来自相邻光谱范围的背光，并改善了信噪比。

然而，同样可以使用其它优选的窄波段发射的发光物质，这是由于测量信号并不仅由色素所发射的荧光辐射的强度确定，而也通过引入到斑点纤维中的发光物质的浓度和纸张上斑点纤维的表面密度来确定。

然而，当选择表面密度时，必须注意的是随着表面密度的增大，斑点纤维总是趋于视觉冲击更强，并导致对经常印刷有美观的插图的安全纸张的整体美感印象的破坏增大。因此，斑点纤维的表面密度位于每平方厘米2到20根斑点纤维的范围内。然而，对整体美感印象的破坏也可以通过从属区域在安全纸张上适宜地定位来缓解，这意味着，从属区域优选地布置成美观插图的主要花纹图案不被覆盖。

由于如上面已经描述的斑点纤维在安全证券视觉观察下显现得尽可能地小，根据优选实施例，斑点纤维包括透明的塑料纤维，它们整体用发光物质染色，这些发光物质在可见光谱范围内同样非常透明。

如果发光物质具有某种固有颜色，并由此具有相应的发光强度，它们也可以以较低的浓度引入斑点纤维中，其中纤维本身仍呈现出较大的透明度。

然而，另一种方案是，纤维也可以仅在一个表面上例如在着色槽中提供有发光物质。

所使用的纤维材料也可以为其它材料，如丝或棉，这些材料可以加工以形成薄纤维。

其中布置有斑点纤维的从属区域优选地具有条带的形式，其在安全证券的整个宽度上延伸。它们的宽度优选地在5mm到30mm范围内。然而，从属区域也可以具有其它任何所需的外形，诸如矩形、圆形、椭圆形、星形等。

根据本发明，斑点纤维在安全纸张的制造过程中以如下的方式引入，即，斑点纤维至少局部地与纸张的纤维组织互相交错，并因此在纸张的表面上至少局部地由纸张纤维覆盖。

在制造瓮制(vat-made)纸张的过程中，如所公知的，例如，威尔科克斯(Wilcox)方法构成将斑点纤维引入环形带状从属区域的适宜方法。在这种情况下，斑点纤维悬浮在水悬浮液中，并在纸张制造过程中借助于导管施加到旋转的圆网纸机用造纸网上，导管的一端具有特殊的排出喷嘴，喷嘴靠近纸片恰好开始在造纸网上形成的点。借助于造纸网内产生的真空，以这种方式施加的斑点纤维层立即脱水，结果，斑点纤维与沉积在圆网造纸机造纸网上的纸张纤维的第一层一起牢固地铺设在造纸网上。

在制造长网造纸机纸张的情况下，纤维可以以类似的方式施加到长网造纸机的造纸网上。

根据编码类型，用于具有不同发光特性的斑点纤维的多个施加工作站彼此平行地布置在造纸机上。在这种情况下，斑点纤维的供入装置根据所要应用的编码加以控制，如果编码仅在于设置有不同的斑点纤维的从属区域的几何排列，那么供入装置适宜地在造纸机上、在开始造纸处定位。然后斑点纤维连续进行供给。

如果编码专门或另外由一种或多种斑点纤维的存在与否来构成，那么，这些斑点纤维的供给要根据编码而停止。如果编码在纸张坯料的制造中没有变化，那么，将所需的供入装置适宜地放置在开始生产处就足以。

在这种情况下，编码可以代表任何所需的信息，例如，面值、发行日期、发行国家等。

除了根据本发明的编码之外当然可以具有另外的安全元素(如安全丝线等)的成品安全纸张随后以传统方式进一步加工，尤其是印刷或切割成单独的安全证券，如钞票、股票、支票等。

在安全证券机器检查时，对于要被评价的斑点纤维的各自发光特性，编码用适宜的传感器测量，并与基准值相比较。要被评价的发光特性例如可以为荧光波长或荧光辐射的衰减时间。

                        附图说明

下面将利用附图解释本发明示例性的实施例和其它优点，应考虑到以下的事实，即，各附图并不提供本发明的任何真实比例的表示，而仅用于图示的目的。

附图中：

图1示出安全证券(在此为钞票)的视图，该钞票具有三个带状从属区域，斑点纤维引入到这些从属区域中；

图2a、2b示出分别具有四个带状从属区域的两个安全证券的视图，该从属区域代表不同的编码；

图3示出带有用于包括四种不同发光物质的编码系统的四个限定的波长间隔的波长谱的细节；

图4示出用于测量斑点纤维的发光特性的装置，斑点纤维以各种从属区域引入到安全证券中；

图5示出在检查根据图2a的证券时，在来自图4的装置的光探测器的输出处的电信号的时间变化。

                    具体实施方式

图1示出安全证券1的视图，在此安全证券1为钞票，其由安全纸张2制造。在安全证券1上的虚线所示为图像区域的边缘3，在该区域内经常印刷有美观的说明性画像(图中未示出)。在安全证券1上，三条带状控制区域8a、8b、8c由点划线指示。它们表示探测器检查发光的斑点纤维的特性的区域，因此，它们在安全证券1上的位置由要被测试的编码来决定。

控制区域8a和8b之间的距离由a表示，而控制区域8b、8c之间的距离由b表示，在本实施例中，距离a、b被示为不同。距离a、b之间的比例例如可以选择为整数。位于三条带状控制区域8a、8b、8c之内的是带状从属区域5a、5b、5c，在这些从属区域中，斑点纤维引入到安全纸张2中。带状从属区域5a、5b、5c的边界线由图1中的实线示出，然而，实线仅作用为说明的目的，而在实际的安全证券上不存在。

在图1所示的实施例中，所有带状从属区域5a、5b、5c设置有相同类型A的斑点纤维，也就是说，在所有的从属区域5a、5b、5c中，存在具有相同发光特性的斑点纤维。在这个实施例中，编码仅是通过从属区域5a、5b、5c和控制区域8a、8b、8c之间的距离来表示。

图2利用两个安全证券1a、1b的示例，示出了根据本发明的编码的另一种可能性。在这种情况下，单独的控制区域8a、8b、8c、8d之间的距离恒定，而编码是通过在控制区域8a、8b、8c、8d内带有特定斑点纤维的一个或多个从属区域的存在与否来表示。在这种情况下，布置在从属区域中的斑点纤维在要被测试的发光特性上有所不同。例如，证券1a仅在控制区域8a、8b中具有从属区域7a、7b，在它们中，分别存在A型和B型斑点纤维，而证券1b仅在控制区域8a、8d中设置有从属区域7a、7d，这些从属区域具有斑点纤维A、D。

于是，编码系统包括四种发光的斑点纤维A、B、C、D，它们在一种或多种发光特性上有所不同，而在预定的控制区域内检查它们存在与否。如果在预定控制区域内存在正确的发光特性将逻辑状态置为“1”，而不存在相应的物质置为状态“0”，那么，借助于所述编码系统，可以表示2⁴-1＝15个实际二进制编码。斑点纤维用于编码并具有发光特性，安全纸张2具有至少两个总面积小于安全文件1；1a，1b的面积的分离的从属区域5a，5b，5c；7a，7b，斑点纤维A，B，C，D仅仅分布于这些从属区域5a，5b，5c；7a，7b中的纸体中。或者，安全纸张2具有至少两个分离的从属区域5a，5b，5c；7a，7b，从属区域的总面积小于安全文件1；1a，1b的面积，并且斑点纤维A，B，C，D仅仅存在于这些从属区域中。

在沿着证券1a延伸的测量轨迹10中检查证券1a的情况下，适宜的探测器将确定该状态下的二进制编码1100，对于证券1b，结果为1001。

当然，所用的控制区域的数量和不同的斑点纤维的数量可以按需要变化。例如，具有相同发光物质的相同的斑点纤维也可以用于所有的控制区域。这具有如下的优点，即，传感器的结构明显更容易构造。

另一方面，如果编码要以更复杂的方式构成，那么与图1所示的实施例类似，控制区域之间的距离可以另外变化。

在检查证券过程中，可以评估在斑点纤维中包含的任何所需的发光物质的特性，诸如荧光波长或荧光辐射的衰减时间。

针对依赖波长评估的情况，图3示出上述包括四种类型A、B、C、D斑点纤维的编码系统的发射波长的可能光谱分布，在此以最简单的情况示出，四种类型的斑点纤维至少在它们的发射波长λ20上有所不同。于是，发光物质A发出比发光物质B、C、D更短的波长，如图3中所看到的，所有物质A、B、C、D分别呈现出非常窄波段的荧光辐射22a，22b，22c，22d，其不会覆盖所用的其它发光物质的荧光辐射，因此发光物质A、B、C、D可以非常容易地彼此区分开。同样，各物质的发光强度21足够高，以便该物质可以由机器可靠地探测并验证。

图4示意性地示出用于探测和评价编码的可行装置，该编码借助与图3所示的发光物质或斑点纤维而表现出来，并具有发射谱线。

钞票一般在钞票处理装置中进行检查，通过该装置，钞票借助于传输系统高速被导引通过传感器，在图4中，根据本发明的钞票2的这种形式的传输由箭头11表示。在这种情况下，钞票通过照射源12，该照射源借助于光学系统13将放射线聚焦到证券上，照射源12被选择成其发射出单独的发光物质的激励波长的放射线。如果各单独的发光物质的激励波长位于不同的波长范围内，可以临时将多个激励源用作照射源，每个激励源发出在一个激励波长范围内的光线。如果根据本发明的证券2的其中具有根据本发明的斑点纤维的区域被照射，那么，这些纤维被激励而发光。频繁漫射的荧光放射线14通过另一个光学系统15聚焦到探测器16上。该探测器16优选地包含具有二极管阵列的光谱仪，每个二极管对发射波长23a到23d中的一种敏感。

例如，如果根据图2a的钞票1a在图4所示的测量装置下穿过，并且如果斑点纤维A、B呈现出图3所示的发射谱线23a、23b，那么，探测器在与控制区域8a、8b、8c、8d相关的测量通道内拾取图5所示的信号。

在图5中，来自与单独的A、B、C、D类型的斑点纤维相关的测量通道的信号I相对于时间t绘出。虚线所示的时间窗口30a、30b、30c、30d对应于控制区域8a、8b、8c、8d，并分配给在任何情况下期望出现信号的测量窗口。如果钞票1a在箭头11所示的方向上从传感器下穿过，那么，控制区域8d首先被照射。由于在该控制区域内没有斑点纤维，相关的测量通道在时间窗口30d中不会察觉到任何信号。由于也不存在类型C的斑点纤维，同样，相关的测量通道也不会接收到任何信号。只有在从属区域7b或控制区域8b在传感器装置下被传输通过，传感器才会在时间窗口30b记录发光物质B的发射波段23b。以下的从属区域7a类似，并在时间窗口30a记录信号23a。如已经解释的，如果在正确的时间窗口30a、30b、30c、30d中存在荧光辐射23a、23b、23c、23d表示二进制的“1”，而没有表示二进制的“0”，那么，图5中的信号表示编码1100。

Claims (16)

1.具有斑点纤维(A，B，C，D)的安全纸张(2)，斑点纤维用于编码并具有发光特性，其特征在于，安全纸张(2)具有至少两个分离的从属区域(5a，5b，5c；7a，7b)，从属区域的总面积小于安全文件(1；1a，1b)的面积，并且斑点纤维(A，B，C，D)仅仅存在于这些从属区域中。

2.根据权利要求1所述的安全纸张(2)，其特征在于，斑点纤维(A，B，C，D)存在于纸体中。

3.如权利要求2所述的安全纸张(2)，其特征在于，安全纸张(2)含有发光特性不同的至少两种类型的斑点纤维(A，B，C，D)，只有一种类型的斑点纤维(A，B，C，D)存在于至少两个从属区域(5a，5b，5c；7a，7b)中。

4.如权利要求2所述的安全纸张(2)，其特征在于，相同的斑点纤维(A，B，C，D)存在于两个从属区域(5a，5b，5c；7a，7b)中。

5.如权利要求1到4中任一项所述的安全纸张(2)，其特征在于，斑点纤维(A，B，C，D)包含具有特有发光特性的发光物质。

6.如权利要求5所述的安全纸张，其特征在于，发光物质具有窄光谱的发射波段(23a，23b，23c，23d)。

7.如权利要求5所述的安全纸张(2)，其特征在于，发光物质在可见光谱范围之外发光。

8.如权利要求5所述的安全纸张(2)，其特征在于，发光物质为光增强材料，其具有光学激励的发光材料、光散射中心和透明的基体材料。

9.如权利要求5所述的安全纸张(2)，其特征在于，发光物质存在于斑点纤维(A，B，C，D)体中。

10.如权利要求5所述的安全纸张(2)，其特征在于，斑点纤维(A，B，C，D)用发光物质染色。

11.如权利要求1到4中任一项所述的安全纸张(2)，其特征在于，斑点纤维(A，B，C，D)由塑料材料构成。

12.如权利要求1到4中任一项所述的安全纸张(2)，其特征在于，斑点纤维(A，B，C，D)在纸张制造过程中引入安全纸张(2)中。

13.如权利要求1到4中任一项所述的安全纸张(2)，其特征在于，斑点纤维(A，B，C，D)通过威尔科克斯方法引入安全纸张(2)中。

14.如权利要求1到4中任一项所述的安全纸张(2)，其特征在于，从属区域(5a，5b，5c；7a，7b)的几何图形为条带形式。

15.如权利要求14所述的安全纸张(2)，其特征在于，条带的宽度位于5mm到30mm的范围内。

16.如权利要求1到4中任一项所述的安全纸张(2)，其特征在于，在从属区域(5a，5b，5c；7a，7b)中的斑点纤维(A，B，C，D)的密度处于每平方厘米2到20根斑点纤维的范围内。

Images