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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Überprüfung von Sicherheitsmerkmalen in Sicherheitsdokumenten, wobei die Sicherheitsmerkmale zumindest ein elektrolumineszierendes Sicherheitsmerkmal umfassen.
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Sicherheitsdokumente, wie beispielsweise Banknoten, Personaldokumente, Kreditkarten und dgl. werden üblicherweise mit bestimmten Echtheitsmerkmalen versehen, um ein Fälschen solcher Dokumente zu erschweren. Um den wachsenden technischen Fertigkeiten potenzieller Fälscher entgegen zu wirken, wurden in den letzten Jahren immer komplexere Echtheitsmerkmale entwickelt. Beispielsweise ist es bekannt, Fluoreszenzpigmente in strukturelle Merkmale des Banknotendrucks einzubinden. Des Weiteren kommen spezielle lumineszierende Substanzen, zum Beispiel mit Elektrolumineszenz, zum Einsatz. Derartige Echtheitsmerkmale lassen sich nur schwer hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung nachahmen. Außerdem lässt sich nicht ohne weiteres feststellen, was bei ihrer Verifizierung genau analysiert wird und in welcher Weise die Auswertung erfolgt.
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Zur Herstellung von Sicherheitsdokumenten können verschiedenste Druckverfahren, wie beispielsweise Offsetdruck, Lettersetdruck, Offset-Coating, Flexodruck, Siebdruck, Thermosublimationsdruck, Tiefdruck sowie berührungslose Druckverfahren zum Einsatz kommen. Um sicherzustellen, dass die Sicherheitsmerkmale mit entsprechender Qualität auf die Sicherheitsdokumente aufgebracht wurden, ist es erforderlich bereits während des Produktionsprozesses entsprechende Qualitätskontrollen durchzuführen. Durch die Qualitätskontrollen sollen zeitnah Fehler erfasst werden, um möglichst kurzfristig Korrekturen durchführen zu können und dadurch die Ausschussquote zu verringern. Nachfolgend werden unter Sicherheitsdokumenten daher auch Vorstufen solche Dokumente verstanden, wie sie beispielsweise als mit Sicherheitsmerkmalen versehene Materialien im Herstellungsprozess auftreten.
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Die
DE 10 2008 047 636 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Echtheitsüberprüfung eines Sicherheitsdokuments, das zumindest ein bei einer Anregungsfrequenz in einem Hochspannungs-Wechselfeld elektrolumineszierendes Sicherheitsmerkmal aufweist. Die Vorrichtung umfasst eine Sensoreinheit, die ein Anregungsmodul, ein Kondensorsystem und eine Detektoreinheit beinhaltet. Das Sicherheitsdokument wird durch die Sensoreinheit bewegt, das Lumineszenzlicht vom Kondensorsystem gesammelt und auf die Detektoreinheit gerichtet, die das Lumineszenzlicht erfasst und spektral auswertet. Das Anregungsmodul weist eine spaltförmige Öffnung auf, die den Bewegungspfad des zu überprüfenden Sicherheitsdokuments mit ihren gegenüberliegenden Begrenzungsflächen übergreift.
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Problematisch bei der Überprüfung eines bei einer Anregungsfrequenz in einem Hochspannungs-Wechselfeld elektrolumineszierenden Sicherheitsmerkmals ist, dass in Abhängigkeit vom Abstand des Sicherheitsmerkmals vom Anreger unterschiedliche Intensitäten des Emissionssignals gemessen werden. Auch bei an sich gleicher Intensität wird bei einem großen Abstand des Sicherheitsmerkmals vom Anreger ein kleinerer Intensitätswert des Emissionssignals gemessen als bei einem kleineren Abstand. Bei den bislang bekannten Lösungen erfolgt keine Berücksichtigung des Abstandes des Sicherheitsmerkmals vom Anreger. Aus diesem Grund kann es bei der Messung zu starken Intensitätsschwankungen kommen, was zu Problemen bei der Auswertung führt. In einer Serienfertigung schwankt der Abstand zwischen dem Anreger und der zu untersuchenden Fläche, die das Sicherheitsmerkmal enthält, teils so erheblich, dass die Messwerte zur Intensität der Emission um bis zu 400% variieren. Wenn solche abstandsbedingten Störgrößen ignoriert werden, führt dies u. a. dazu, dass die tatsächlich intensitätsbeeinflussenden Fehler unter Umständen nicht erkannt werden bzw. fehlerfreie Produkte werden irrtümlich als fehlerhaft identifiziert.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit welchen die Überprüfung eines bei einer Anregungsfrequenz in einem Hochspannungs-Wechselfeld elektrolumineszierenden Sicherheitsmerkmals zuverlässiger als bei den bislang bekannten Lösungen erfolgen kann. Insbesondere soll auch ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, welches in den Herstellungsprozess eines Sicherheitsdokuments integriert werden kann, um zeitnah fehlerhafte Dokumente aussondern zu können bzw. entsprechende Korrekturmaßnahmen zur Fehlerbeseitigung einleiten zu können.
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Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dienen ein Verfahren gemäß dem beigefügten Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß dem beigefügten Anspruch 10.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überprüfung von elektrolumineszierenden Sicherheitsmerkmalen in Sicherheitsdokumenten umfasst vorzugsweise folgende Schritte: Zunächst wird ein elektrisches Wechselfeld mit Hilfe eines Anregers erzeugt. Durch das elektrische Wechselfeld wird ein Sicherheitsdokument hindurchbewegt. Der zwischen Anreger und elektrolumineszierendem Sicherheitsmerkmal bestehende Abstand wird gemessen. Weiterhin wird die durch die Elektrolumineszenz bewirkte Emission gemessen. Der Intensitätswert der gemessenen Emission wird in Abhängigkeit vom gemessenen Abstand korrigiert, beispielsweise durch Anwendung eines vorbestimmten Korrelationsfaktors oder durch Rückgriff auf in einer Wertetabelle abgelegte abstandskorrigierte Werte, die empirisch ermittelt wurden. Der abstandskorrigierte Intensitätswert der Emission stellt damit einen auf einen vorgegebenen Basisabstand normierten Wert dar.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die bislang durch den Einfluss des Abstandes zwischen Anreger und elektrolumineszierendem Sicherheitsmerkmal auftretenden Intensitätsschwankungen des gemessenen Emissionssignals kompensiert bzw. korrigiert werden können. Im Vergleich mit bekannten Prüfverfahren verbessert sich die Zuverlässigkeit des Messsignals. Beim Einbinden des Verfahrens in den Produktionsprozess eines Sicherheitsdokuments stehen somit zeitnah zuverlässige Daten zur Verfügung, anhand derer bereits eine Aussortierung fehlerhafter Produkte erfolgen kann. Eventuelle Schwankungen im Produktionsprozess können unverzüglich ausgeglichen werden. Hierdurch minimiert sich auch der Aufwand einer abschließenden Qualitätskontrolle.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Messen des Abstandes durch eine Triangulationsmessung mittels LED. Für die Realisierung des Abstandssensors hat sich insbesondere eine LED mit großem Lichtpunkt, beispielsweise. von etwa 2 mm, als zweckmäßig erwiesen. Durch eine Triangulationsmessung kann der Abstand zu dem zu prüfenden Sicherheitsdokument sehr genau bestimmt werden. Damit ist auch der Abstand zwischen Anreger und Oberfläche des Sicherheitsdokuments bekannt, da die Position des Abstandssensors und des Anregers in der Prüfvorrichtung fest stehen. Der für die Messung vorzugsweise eingesetzte Triangulationssensor arbeitet mit einer Infrarot LED in einem nicht sichtbaren Wellenlängenbereich von etwa 890 nm.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird das elektrische Wechselfeld von mindestens einem Elektrodenpaar erzeugt. Die Art der Anregung bleibt während des erfindungsgemäßen Verfahrens konstant, d. h. es erfolgt kein Nachstellen der Anregungsstärke. Grundsätzlich sind dem Fachmann unterschiedliche Anregungsarten und Vorrichtungen zur Realisierung bekannt, die er je nach Einsatzfall auswählen kann.
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In typischen Anregungsanordnungen besteht aufgrund der Elektrodenkonfiguration im Anreger und der Elektrolumineszenz, die typische Sicherheitsdokumenten-Leuchtstoffe zeigen, eine mathematisch beschreibbare Korrelation zwischen dem Abstand Sicherheitsmerkmal-Anreger und der gemessenen Intensität der Lumineszenz. Diese Korrelation kann durch eine Exponentialfunktion mit negativem Koeffizienten beschrieben werden. Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn die Bewertung der gemessenen Emission mittels nachfolgend angegebener Formel erfolgt:
mit
- s_mon
- gemessener Abstandswert
- PD
- Intensität gemessene/korrigierte Intensitätswert
- a, b, c, d
- Konstanten auf Basis empirischer Daten (mit verschiedenen Proben bestimmt)
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Vorzugsweise wird für jeden Intensitätsmesswert ein zugehöriger Abstandswert erfasst. Dabei kann es sich um einen absoluten Wert handeln oder eine relative Angabe in Bezug auf einen Basisabstand, der unter optimalen Bedingungen zwischen dem zu prüfenden Sicherheitsdokument bzw. -material und der Anregungsquelle eingestellt ist. Bei Praxistests hat es sich gezeigt, dass durch die oben angegebene Formel eine besonders gute Kompensation der durch einen unterschiedlichen Abstand hervorgerufenen Intensitätsschwankungen erreicht werden kann. Auf diese Weise stehen aussagekräftige Messwerte zur Verfügung anhand derer mit hoher Zuverlässigkeit geprüft werden kann, ob das Sicherheitsmerkmal die entsprechenden Eigenschaften aufweist.
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Von Vorteil ist es, wenn das Sicherheitsdokument mit einer Maximalgeschwindigkeit von 150 m/min durch das elektrische Wechselfeld bewegt wird. Bis zu einer solchen Geschwindigkeit lassen sich die Messungen besonders gut realisieren. Es soll jedoch keine Einschränkung auf eine derartige Maximalgeschwindigkeit erfolgen.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Werte zur Abstandsmessung mit einer Messfrequenz von mindestens 1 KHz aufgenommen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Signal ausgegeben, wenn die abstandskompensierte Emission außerhalb vorgegebener Werte liegt. Hierdurch wird das Bedienpersonal darauf hingewiesen, dass das Sicherheitsmerkmal nicht mehr die erforderlichen Eigenschaften, die es zur Verifikation des Sicherheitsdokuments zwingend aufweisen muss, besitzt. In diesem Zusammenhang hat es sich auch als zweckmäßig erwiesen, wenn das Sicherheitsdokument mit einer entsprechenden Markierung versehen wird, anhand derer es bei einer späteren Qualitätskontrolle sofort als fehlerhaft erkannt und aussortiert werden kann.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Verfahren in den Produktionsprozess eines Sicherheitsdokuments integriert ist, wobei es nach dem Aufbringen des elektrolumineszierenden Sicherheitsmerkmals abläuft. Der Produktionsprozess kann beispielsweise ein Siebdruckprozess sein. Ein gängiger Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die in Papierfabriken hergestellten Spezialpapiere, welche für die Banknotenproduktion hergestellt werden. Auf diese Papiere werden entsprechende Sicherheitskennzeichen verdruckt. Die Verdruckung erfolgt denominationsabhängig. Dabei werden in der Regel 4, 5 oder 6 Spuren gleichzeitig verdruckt. Die Verdruckung erfolgt vorzugsweise im Endlossiebdruck. Nach erfolgtem Druck und Überprüfung des Sicherheitsmerkmals werden die Papierbahnen auf Banknotenbogengröbe geschnitten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überprüfung von Sicherheitsmerkmalen, die zumindest ein elektrolumineszierendes Sicherheitsmerkmal umfassen, beinhaltet einen Anreger zum Erzeugen eines elektrischen Wechselfeldes, einen Detektor zum Erfassen und Bewerten der durch die Elektrolumineszenz bewirkten Emission. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie zusätzlich noch einen Abstandssensor zum Erfassen des Abstands zwischen Anreger und elektrolumineszierenden Sicherheitsmerkmal aufweist. Der Abstandssensor ist vorzugsweise als Triangulationssensor ausgeführt. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung noch eine Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der von dem Detektor und dem Abstandsensor erfassten Daten zur Erzeugung eines abstandskompensierten Signals.
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Ein gängiger Einsatzfall für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist die Siebdruckapplikation von elektrolumineszierenden Sicherheitsmerkmalen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung befindet sich hierbei vorzugweise hinter den Trocknungsstrecken.
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Beim beschriebenen Einsatzfall werden in der Regel bis zu sechs Druckspuren gleichzeitig verdruckt. Um diese Druckspuren gleichzeitig und unabhängig voneinander prüfen zu können, werden vorzugsweise jeweils sechs Anreger, Detektoren sowie Abstandssensoren eingesetzt. Die von den Detektoren erfassten Emissionswerte werden gemeinsam mit dem jeweiligen Abstand von der Verarbeitungseinheit erfasst. Aus den erfassten Daten wird durch die Verarbeitungseinheit mit Hilfe der bereits im Zusammenhang mit der Verfahrensbeschreibung angegebenen Kompensationsformel die abstandskompensierte Emission ermittelt.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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Die einzige Fig. zeigt die Abhängigkeit der Intensität der durch die Elektrolumineszenz bewirkten Emission vom Abstand zwischen Anreger und elektrolumineszierendem Sicherheitsmerkmal. Zur Ermittlung dieses Zusammenhangs wurde im gezeigten Beispiel eine konstante Probe mindestens 10-mal vermessen. Eine Kalibrierung des Systems fand im gewählten Beispiel auf einen Nominalabstand von 1,5 mm statt (entspricht 100%). Es wurde mit Abständen von 1,0 mm, 1,25 mm, 1,5 mm, 1,75 mm und 2,0 mm gemessen. Dies entspricht in etwa den gängigen Abstandsschwankungen, wie sie bei dem oben beschriebenen Anwendungsfall, der Verarbeitung der in Papierfabriken hergestellten Spezialpapiere für den Banknotendruck, auftreten.
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Der in der Fig. abgebildeten a-Kurve können die doch beträchtlichen Intensitätsschwankungen entnommen werden. Bei einem Abstand von 1,0 mm beträgt der Intensitätswert etwa 225%. Bei einem Abstand von 2,0 mm werden gerade noch 40% gemessen. Durch diese starken Schwankungen kann es zu Problemen bei der Überprüfung des Sicherheitsmerkmals kommen, da in Abhängigkeit von der Intensität der Emission, welche eine Mindestschwelle im relevanten Farbbereich überschreiten muss, entschieden wird, ob das Sicherheitsmerkmal mit der erforderlichen Qualität auf das Sicherheitsdokument bzw. dessen Vorläufer aufgebracht wurde. Hierdurch kann es dazu kommen, dass aufgrund eines größeren Abstands zwischen Sicherheitsmerkmal und Anreger eine zu geringe Intensität gemessen wird und infolge dessen die Qualität des Sicherheitsmerkmals als nicht ausreichend bewertet und somit irrtümlich als fehlerhaft aussortiert wird. Im entgegen gesetzten Fall kann es dazu kommen, dass bei kleinerem Abstand ein sonst fehlerhaftes Sicherheitsmerkmal als ausreichend bewertet wird, da die Intensität durch den kleineren Abstand die erforderliche Mindestschwelle überschreitet. Fehlerhafte Sicherheitsdokumente können somit nicht zeitnah, bereits während des Produktionsprozesses, erkannt werden und müssen unter höherem Aufwand von einer, der Produktion nachgelagerten Qualitätskontrolle ermittelt werden.
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Die Messungen wurden mit eingeschalteter erfindungsgemäßer Abstandskompensation wiederholt. Durch die Abstandskompensation wird ein gemessener kleiner Intensitätswert bei großem Abstand – im Beispiel 1,75 und 2 mm – vergrößert, bei nominalem Abstand (1,5 mm) durch 1 dividiert und bei geringem Abstand – im Beispiel 1,25 mm und 1,0 mm – verkleinert. Das Ergebnis dieser Messungen kann der b-Kurve in der Fig. entnommen werden. Die bislang ohne Abstandskompensation auftretenden Intensitätsschwankungen können weitestgehend kompensiert werden. Der Intensitätswert schwankt lediglich noch im Bereich zwischen 90 und 100%. Somit steht ein Signal mit hoher Güte zur Verfügung, anhand dessen eine zuverlässige Überprüfung der Qualität des Sicherheitsmerkmals erfolgen kann.
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Für den Fall, dass die abstandskompensierte Intensität der Emission außerhalb der vorgegebenen Werte liegt, kann ein akustisches oder visuelles Warnsignal ausgegeben werden. Die als fehlerhaft identifizierten Sicherheitsdokumente können mit einer entsprechenden Markierung versehen werden, um sie im Anschluss als Ausschuss aussortieren zu können. Das Bedienpersonal kann in Reaktion auf das Warnsignal entsprechende Korrekturmaßnahmen einleiten, beispielsweise die Zudosierung der elektrolumineszierenden Pigmente anpassen. In der Praxis erfolgt derzeit in der Regel ein manueller Eingriff in den Druckprozess, beispielsweise wird der Füllstand des Siebes kontrolliert, das Sieb gereinigt bzw. eventuelle Schieflagen bei der Verdruckung korrigiert. Ebenso ist aber eine automatisierte Korrektur möglich, sodass in Abhängigkeit von dem festgestellten Messwert – insbesondere wenn dieser außerhalb vorgegebener Grenzwerte liegt – die im Produktionsprozess auf nachfolgende Sicherheitsdokumente aufzubringende Menge des Sicherheitsmerkmals angepasst wird.
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Der Fachmann wird erkennen, dass es für die Realisierung auf die Einzelheiten der Anregungsquelle zur Anregung der Lumineszenz nicht ankommt. Ebenso ist die Art der zu prüfenden Sicherheitsdokumente bzw. -materialien von untergeordneter Bedeutung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008047636 A1 [0004]
