DE10304744A1

DE10304744A1 - Wertdokument und Prüfverfahren für Wertdokumente

Info

Publication number: DE10304744A1
Application number: DE10304744A
Authority: DE
Inventors: Harald Dr. Reiner
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wertdokument, wie Banknote, Ausweisdokument oder dergleichen, mit einem flächigen, elektrisch nicht leitfähigen Substrat (24) mit einem umlaufenden Rand (18). Erfindungsgemäß ist das Substrat (24) mit einer flächigen, elektrisch leitfähigen Struktur (12) mit Leiterbahnen (16) versehen, die einen Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz f¶0¶ bildet, wobei Leiterbahnen (16) der elektrisch leitfähigen Struktur (12) abschnittsweise (20b, 22b, 22c; 56a-c) entlang des Rands (18) des Substrats (24; 48) verlaufen und die Unterbrechung einer oder mehrerer der entlang des Rands verlaufenden Leiterbahnabschnitte (20b, 22b, 22c; 56a-c) die Resonanzfrequenz f¶0¶ des Schwingkreises ändert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wertdokument, wie eine Banknote, ein Ausweisdokument oder dergleichen, mit einem flächigen, elektrisch nicht leitfähigen Substrat mit einem umlaufenden Rand. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Zustandsprüfung eines derartigen Wertdokuments.
Neben der Verschmutzung stellen Beschädigungen die häufigste Ursache für die Aussonderung von Banknoten aus dem Umlauf dar. Gerade häufig umlaufende und stark beanspruchte Wertdokumente, wie sie gerade Banknoten darstellen, müssen regelmäßig auf ihre Umlauffähigkeit geprüft werden. Diese Zustandsprüfung findet typischerweise in Geschäfts- oder Zentralbanken zusammen mit dem Zählen der Banknoten und einer Echtheitsprüfung in einer Banknotenbearbeitungsmaschine statt. Zu stark beschädigte Banknoten werden dabei einbehalten und gegebenenfalls vernichtet. Banknoten in ausreichend gutem Zustand können wieder in den Umlauf zurückgegeben werden.
Die typischen Beschädigungen von Banknoten lassen sich in zwei Gruppen einteilen. Eine erste Gruppe bilden die Risse und Löcher, in die andere Gruppe fallen starke Knicke, Verknitterung oder tappigkeit der Banknote. Dabei ist es wünschenswert, die Erkennung von Beschädigungen beider Gruppen weitest gehend automatisiert in der Banknotenbearbeitungsmaschine ablaufen zu lassen.
Optische Verfahren, bei denen die zu prüfende Banknote mit Licht bestrahlt wird und der reflektierte oder transmittierte Teil des Lichts gemessen wird, haben allgemein den Nachteil, dass die Messung durch Umgebungs- oder Streulicht leicht gestört und verfälscht werden kann. Darüber hinaus führt das optische Abbildungssystem zu einigem Justageaufwand bei der Fertigung und Wartung der Messapparaturen.
Zur Erkennung von Verknitterung und Lappigkeit wird in der Druckschrift DE 195 43 674 A1 ein akustomechanisches Prüfverfahren beschrieben, bei dem die Banknoten mechanisch zu Schwingungen angeregt und die dadurch erzeugten Geräusche von einem Detektor aufgenommen werden. Aus den aufgenommenen Geräuschen wird dann auf die Steifigkeit der Banknoten geschlossen.
In der Druckschrift DE 100 29 442 A1 ist ein berührungsloses Ultraschallverfahren beschrieben, bei dem eine Banknote mit Ultraschall beaufschlagt und der transmittierte oder reflektierte Ultraschall gemessen wird. Aus der gemessenen Intensität wird ein charakteristischer Wert bestimmt, der ein Maß für das Vorhandensein von Löchern, Rissen oder Klebestellen in der Fläche der Banknote darstellt.
Beide Prüfverfahren sind insbesondere für die Erkennung von Strukturfehlern bei Papierdokumenten geeignet, jedoch weniger für die Prüfung von Banknoten mit Kunststoffsubstraten, wie sie seit einigen Jahren verstärkt in Verkehr gelangen. Auch können mit beiden Verfahren selbst bei Papierdokumenten Beschädigungen im Randbereich der Dokumente, also gerade in dem Bereich, in dem Risse am häufigsten vorkommen, nur schlecht oder überhaupt nicht erkannt werden.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren für Wertdokumente und ein für die Anwendung des Prüfverfahrens geeignetes Wertdokument zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik vermeiden. Insbesondere soll das Prüfverfahren auch für Wertdo kumente mit Kunststoffsubstrat einsetzbar sein und auch Risse und Beschädigungen am Rand von Wertdokumenten zuverlässig erkennen können.
Diese Aufgabe wird durch das Wertdokument mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Ein Verfahren zur Zustandsprüfung eines derartigen Wertdokuments ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruchs 27. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß der Erfindung ist das Substrat des Wertdokuments mit einer flächigen, elektrisch leitfähigen Struktur mit Leiterbahnen versehen, die einen Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz f₀ bildet. Die Leiterbahnen der elektrisch leitfähigen Struktur verlaufen dabei abschnittsweise entlang des Rands des Substrats. Die leitfähige Struktur ist so ausgebildet, dass die Unterbrechung eines oder mehrerer der entlang des Rands verlaufenden Leiterbahnabschnitte die Resonanzfrequenz f₀ des Schwingkreises ändert.
Die Erfindung beruht dabei auf dem physikalischen Prinzip, dass die Resonanzfrequenz f₀ des durch die flächige und elektrisch leitfähige Struktur gebildeten Schwingkreises durch seine Kapazität C und seine Induktivität L bestimmt wird. Diese Resonanzfrequenz kann beispielsweise durch Einstrahlung eines elektromagnetischen Wechselfelds bestimmt werden, dessen Frequenz nahe der Resonanzfrequenz, typischerweise im Radiofrequenzbereich bei einigen MHz liegt. Stimmen eingestrahlte Frequenz und Resonanzfrequenz nahezu überein, absorbiert der Schwingkreis vergleichsweise viel Energie aus dem eingestrahlten Signal. Liegen die beiden Frequenzen weit auseinander, ist die Absorption dagegen gering. Die Größe der Absorption kann über einen geeigneten Empfänger problemlos bestimmt werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung der Leiterbahnen kann die Lage der Resonanzfrequenz und damit auch die Größe der Absorption bei einer bestimmten Prüffrequenz als empfindlicher Indikator für das Vorliegen von Beschädigungen wie Rissen am Substratrand genutzt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die elektrisch leitfähige Struktur mehrere kapazitive Flächenelemente mit Zuleitungsbahnen, welche abschnittsweise entlang des Rands des Substrats verlaufen. Dies gestattet eine besonders einfache Realisierung eines Schwingkreises, bei dem sich durch Unterbrechungen der Randleiterbahnen die Kapazität und damit auch die Resonanzfrequenz ändert. Die kapazitiven Flächenelemente sind dabei vorzugsweise zueinander parallel geschaltet.
In einer weiteren vorteilhaften Gestaltung liefern die kapazitiven Flächenelemente jeweils im Wesentlichen denselben Beitrag zur Gesamtkapazität des Schwingkreises. Nach einer weiteren vorteilhaften Gestaltung weisen die kapazitiven Flächenelemente gleichen Flächeninhalt auf. Dies erleichtert insbesondere das Layout und die Anordnung der elektrisch leitfähigen Struktur auf dem Substrat des Wertdokuments. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die kapazitiven Flächenelemente mit metallischen Applikationen auf dem Wertdokument, wie einem metallisierten Hologramm-Folienstreifen oder einem metallisierten Hologramm-Einzelelement in Etikettenform, elektrisch verbunden. Dadurch kann eine Grundkapazität Co des Schwingkreises bereit gestellt werden, die je nach Anzahl der mit intakten Leiterbahnen angeschlossenen kapazitiven Flächenelemente modifiziert ist.
Insgesamt kann durch die Gestaltung der kapazitiven Flächenelemente erreicht werden, dass sich die Kapazität des Schwingkreises durch eine Unterbrechung einer Randleiterbahn vermindert, und die Resonanzfrequenz f₀ des Schwingkreises jeweils um einen charakteristischen Wert Δf ansteigt. Aus der Größe der Verschiebung der Resonanzfrequenz kann dann auf die Anzahl der unterbrochenen Randleiterbahnen und damit auf die Anzahl der Beschädigungen durch Risse oder scharfe Knicke in dem Wertdokument geschlossen werden. Durch Festlegen einer Anzahl n_max von höchstens akzeptablen Randbeschädigungen kann das Wertdokument bei Überschreiten einer zugehörigen Resonanzfrequenz von f_thres = f₀ + n_max·Δf als fehlerhaft eingestuft und ausgesondert werden.
Die elektrisch leitfähige Struktur kann auch mehrere Induktivitäten enthalten, deren Leiterbahnen zumindest abschnittsweise entlang des Rands des Substrats verlaufen, so dass die Unterbrechung eines oder mehrerer dieser Leiterbahnabschnitte, etwa durch einen Riss, die Gesamtinduktivität L des Schwingkreises und damit dessen Resonanzfrequenz ändert. Mit Vorteil liefern diese Induktivitäten jeweils im Wesentlichen den gleichen Beitrag zur Gesamtinduktivität des Schwingkreises.
Werden etwa die mehreren Induktivitäten zueinander parallel und einer Grundinduktivität L₀ in Reihe geschaltet, so erhöht sich die Gesamtinduktivität L des Schwingkreises mit jeder unterbrochenen Induktivität und erniedrigt dadurch die Resonanzfrequenz des Schwingkreises. Durch Festlegen eines Schwellwerts Δf_max, der der Anzahl der höchstens akzeptablen Randbeschädigungen entspricht, lässt sich das Wertdokument bei Unterschreiten einer Resonanzfrequenz von f_thres = f₀ – Δf_max als fehlerhaft einordnen.
Hat der umlaufende Rand des Substrats eine Randlänge 1, so nehmen die entlang des Rands verlaufenden Abschnitte der Leiterbahnen zusammen zweckmäßig mehr als 80%, bevorzugt mehr als 90%, besonders bevorzugt im Wesentlichen die gesamte Randlänge 1 des Substrats ein, um Randbeschädigungen des Wertdokuments so vollständig wie möglich zu erfassen.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform weisen die Leiterbahnen Randabschnitte auf, in denen sie vorzugsweise mit einem Abstand zwischen 0,5 mm und 8 mm im Wesentlichen parallel zum Rand des Substrats verlaufen. Dadurch wird eine gute Empfindlichkeit für Einrisse im Randbereich des Wertdokuments erreicht. Die Randabschnitte der Leiterbahnen können dabei auch in verschiedenen Abständen vom Substratrand verlaufen, um eine vollständige Abdeckung des Randbereichs des Wertdokuments zu erzielen.
Beispielsweise kann eine erste Gruppe von Randabschnitten mit einem Abstand d₁, beispielsweise 2 mm, parallel zum Substratrand verlaufen. Die Randabschnitte sind dabei entlang des Umfangs voneinander beabstandet, um Kurzschlüsse zwischen den kapazitiven oder induktiven Elementen zu vermeiden. Die Leiterbahnen können in den Randabschnitten beispielsweise mit einer Breite von ca. 1 mm ausgeführt werden. Eine zweite Gruppe von Randabschnitten verläuft dann mit einem Abstand d₂ beispielsweise 4,5 mm, parallel zum Substratrand und deckt die Zwischenräume zwischen den Randabschnitten der ersten Gruppe ab, so dass Risse, die zwischen zwei Randabschnitten der ersten Gruppe verlaufen, einen Randabschnitt aus der zweiten Gruppe unterbrechen.
Die elektrisch leitfähige Struktur kann etwa durch eine aufgedruckte Leitpaste, insbesondere eine aufgedruckte Silberleitpaste, durch eine aufgedruckte leitfähige Farbschicht, insbesondere eine aufgedruckte Farbschicht, die Graphit enthält, oder durch eine leitfähige Schicht gebildet sein, die organische Verbindungen oder dotierte Halbleiter (wie z.B. ITO) enthält. Als organische Verbindungen können insbesondere Polymere eingesetzt werden wie z.B. PEDOT (Polyethylendioxythiophen) oder PANI. Besonders bevorzugt werden Leiterbahnen und Zuleitungen aus einer Leitpaste, insbesondere Silberleitpaste, ausgebildet, während größere Flächen, wie kapazitive Elemente, bevorzugt aus dünnen, leitfähigen und weit gehend transparenten oder farbigen Schichten gebildet werden. Die transparenten, flächigen Strukturen können beispielsweise mit dem Halbleitermaterial ITO oder den organischen Verbindungen Orgacon (PEDOT-Produkt der Firma AGFA) oder leitfähigen Polyanilinen gefertigt werden. Die leitfähigen Flächenelemente werden bevorzugt im Offsetdruck oder indirekten Hochdruck (Flexodruck) gedruckt. Es ist jedoch auch möglich, die elektrisch leitfähigen Strukturen mittels Siebdruck oder eines Tintenstrahlverfahrens aufzubringen. Bevorzugt werden die beiden letztgenannten Druckverfahren jedoch für das Aufdrucken von Leiterbahnen und Zuleitungen.
Um die Kapazität des Schwingkreises zu erhöhen, ist nach einer zweckmäßigen Ausführungsform vorgesehen, dass die elektrisch leitfähige Struktur auf einer Hauptfläche des flächigen Substrats angeordnet ist und die gegenüberliegende Hauptfläche des Substrats eine leitfähige Flächenschicht aufweist. Dadurch wird eine erhöhte Nachweisempfindlichkeit erreicht. Die leitende Flächenschicht kann beispielsweise durch eine aufgedruckte leitfähige Flächenschicht oder eine applizierte metallische Schicht in Streifen- oder Etikettform gebildet sein. Zudem kann die leitende Flächenschicht eine zusätzliche Funktion erfüllen. Sie kann etwa eine visuell oder maschinell prüfbare optische Information enthalten und damit zur Fälschungssicherheit des Wertdokuments beitragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Wertdokument einen integrierten Schaltkreis oder einen Transponder, der mit seinem Analogteil mit dem durch die leitfähige Struktur gebildeten Schwingkreis verbunden ist. Ist der integrierte Schaltkreis oder Transponder auf eine sich verändernde Resonanzfrequenz des Schwingkreises ausgelegt, so kann er die Unversehrtheit oder die Unterbrechung eines oder mehrerer der entlang des Rands verlaufenden Leiterbahnabschnitte erfassen. Das Wertdokument besitzt dann ausreichend eigene „Intelligenz', um seinen Zustand bzw. die Anzahl der Beschädigungen zu erkennen und kann sich gegebenenfalls beim nächsten Durchlauf durch ein Bearbeitungssystem als fehlerhaft melden.
Die Erfindung ist nicht auf eine spezielle Art des flächigen Substrats beschränkt. Das Substrat kann insbesondere durch ein unbedrucktes oder bedrucktes Papier, insbesondere Baumwollpapier, oder eine unbedruckte oder bedruckte Kunststofffolie oder ein aus unterschiedlichen Materiallagen laminiertes Kompositmaterial gebildet sein.
Zum Schutz der elektrisch leitfähigen Struktur kann diese auf einer Hauptfläche des flächigen Substrats angeordnet und durch eine darüber liegende Deckschicht geschützt sein. Die Deckschicht ist mit Vorteil zumindest in Teilbereichen opak und verbirgt so die elektrisch leitfähige Struktur von außen.
Alternativ kann das flächige Substrat zwei- oder mehrlagig ausgebildet sein, wobei die elektrisch leitfähige Struktur zwischen zwei der Lagen des Substrats eingebettet ist. Bei dieser Ausgestaltung wird ein optimaler Schutz der elektrisch leitfähigen Struktur mit ihrer Unsichtbarkeit von außen verbunden.
Eine Zustandsprüfung eines Wertdokuments der geschilderten Art, insbesondere zur Erkennung von Rissen und anderen Beschädigungen in einem Randbereich des Wertdokuments, umfasst erfindungsgemäß die Schritte:

a) Bereitstellen eines zu prüfenden Wertdokuments, dessen elektrisch leitfähige Struktur in unbeschädigtem Zustand einen Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz f₀ bildet;
b) Einbringen des zu prüfenden Wertdokuments in ein elektromagnetisches Wechselfeld,
c) Erfassen der durch das Wertdokument erzeugten Änderung in dem elektromagnetischen Wechselfeld; und
d) Bewerten des Zustands des Wertdokuments auf Grundlage der erfassten Änderung in dem elektromagnetischen Wechselfeld.

Bevorzugt wird aus der erfassten Änderung in dem Wechselfeld die Zahl der Beschädigungen, wie Risse oder dergleichen, des Wertdokuments bestimmt, die bestimmte Zahl der Beschädigungen mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen, und das Wertdokument als fehlerhaft bewertet, wenn die bestimmte Zahl der Beschädigungen den Schwellwert überschreitet.
Bei der Erfassung der durch das Wertdokument erzeugten Änderung in dem elektromagnetischen Wechselfeld wird mit Vorteil die Größe der Verschiebung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises bezogen auf den unbeschädigten Zustand bestimmt, und die Zustandsbewertung des Wertdokuments erfolgt auf Grundlage der Größe der erfassten Frequenzverschiebung. Insbesondere kann die erfasste Frequenzverschiebung mit einem Schwellwert verglichen werden, und das Wertdokument wird dann als fehlerhaft bewertet, wenn die erfasste Frequenzverschiebung den Schwellwert betragsmäßig überschreitet.
Grundsätzlich ist es möglich, dass das äußere Wechselfeld nur eine Frequenz, mehrere Frequenzen oder ein ganzes Fregenzspektrum aufweist. Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform wird das Wertdokument in ein Wechselfeld mit einer Hauptfrequenz f_A nahe der Resonanzfrequenz f₀ eingebracht, wird die Absorption des Wertdokuments bei der Messfrequenz f_M erfasst, und erfolgt die Zustandsbewertung des Wertdokuments auf Grundlage der Größe der erfassten Absorption. Die Hauptfrequenz des Wechselfeldes f_A und die Messfrequenz f_M kann insbesondere im Wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz f₀ gewählt werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Wertdokument in ein Wechselfeld mit zwei Hauptfrequenzen f_A1 und f_A2 eingebracht, wird die Absorption des Wertdokuments bei zwei Messfrequenzen f_M1 und f_M2 erfasst, und erfolgt die Zustandsbewertung des Wertdokuments auf Grundlage der Größe des Verhältnisses der bei den Messfrequenzen f_M1 und f_M2 erfassten Absorptionen. Im Fall, dass eine Unterbrechung einer entlang des Rands verlaufende Leiterbahn des zu prüfenden Wertdokuments die Resonanzfrequenz f₀ des Schwingkreises um einen konstanten Frequenzsprung Δf erhöht, können die Hauptfrequenzen des Wechselfeldes f_A1 und f_A2 und die Messfrequenzen f_M1 und f_M2 zweckmäßig im Wesentlichen gleich f₀ und f₀ + k·Δf gewählt werden, wobei k eine positive Zahl darstellt.
Das Wertdokument wird nach noch einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform in ein Wechselfeld eingebracht, dessen Frequenz zwischen einer unteren und einer oberen Grenzfrequenz moduliert wird. Treffen die modulierte Frequenz und die Resonanzfrequenz zusammen, ergibt sich eine besonders große Absorption. Die Zustandsbewertung des Wertdokuments erfolgt dann auf Grundlage der so bestimmten Resonanzfrequenz.
In all den genannten Ausführungsformen kann die Bewertung des Zustands des Wertdokuments durch einen auf dem Wertdokument selbst angeordneten integrierten Schaltkreis erfolgen.
Weitere Ausführungsbeispiele sowie Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Zur besseren Anschaulichkeit wird in den Figuren auf eine maßstabs- und proportionsgetreue Darstellung verzichtet.
Es zeigen:
1 eine Aufsicht auf die Banknote mit vollständig entfernten Deckschichten,
2 den Schichtaufbau der Banknote gemäß 1 im Querschnitt,
3 die Absorption einer unbeschädigten Banknote und von Banknoten mit einem bzw. mehreren Rissen zur Veranschaulichung verschiedener erfindungsgemäßer Prüfverfahren,
4 bis 6 den Schichtaufbau von Banknoten nach anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung im Querschnitt, und
7 eine Aufsicht auf eine Banknote wie in 1 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
1 und 2 illustrieren ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Banknote 10. 1 zeigt eine Aufsicht auf die Banknote 10 mit vollständig entfernten Deckschichten und 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A – A von 1, um den grundlegenden Schichtaufbau der Banknote 10 zu veranschaulichen.
Mit Bezug zunächst auf 2 umfasst die Banknote 10 eine Polymerfolie 24 als Substrat, auf die eine elektrisch leitfähige Struktur 12 aufgedruckt ist. Auf die leitfähige Struktur 12 ist zum Schutz und als Abdeckung wahlweise eine opake oder transparente Deckschicht 26 aufgedruckt. Es versteht sich, dass die Banknote 10 in üblicher Weise weitere Schichten und Elemente wie Aufdrucke oder Sicherheitselemente enthalten kann, die den Kern der vorliegenden Erfindung nicht betreffen und die der Übersichtlichkeit wegen in den Figuren nicht dargestellt sind.
Die elektrisch leitfähige Struktur 12 bildet einen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz f₀ durch die Kapazität C und die Induktivität L der leitfähigen Struktur 12 gegeben ist. Die Kapazität C umfasst im Ausführungsbeispiel acht kapazitive Flächenelemente 14 (1) mit gleichem Flächeninhalt, die jeweils von einer zuleitenden Leiterbahn l6 kontaktiert werden. Die Leiterbahnen 16 sind erfindungsgemäß auf dem Substrat 24 so angeordnet, dass sie entlang des umlaufenden Rands 18 der Banknote 10 verlaufende Abschnitte aufweisen. Die Leiterbahnen 16 sind mit einer Silberleitpaste im Siebdruck aufgedruckt. Als Flächenelemente 14 werden beispielsweise leitfähige, transparente Polymere aufgebracht.
Wie in 1 zu erkennen, weisen die Zuleitungen 20 zu den inneren vier Flächenelementen 14 jeweils einen im Inneren der Substratfläche verlaufenden Abschnitt 20a, einen parallel zur Längskante der Banknote 10 verlaufenden Abschnitt 20b und einen das Flächenelement 14 kontaktierenden Abschnitt 20c auf. Die Zuleitungen 22 zu den äußeren vier Flächenelementen 14 enthalten jeweils einen im Inneren verlaufenden Abschnitt 22a, einen parallel zur Längskante der Banknote 10 verlaufenden Abschnitt 22b, einen parallel zur Querkante der Banknote 10 verlaufenden Abschnitt 22c und einen das Flächenelement 14 kontaktierenden Abschnitt 22d.
Wird durch einen Riss am Rand 18 der Banknote 10 einer der Randabschnitte 20b, 22b oder 22c durchtrennt, so verringert sich die Kapazität des Schwingkreises um die Kapazität des zugehörigen Flächenelements. Diese Kapazitätsänderung kann, wie an anderer Stelle im Detail beschrieben, über die Erhöhung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises nachgewiesen werden. Da die Randabschnitte 20b, 22b und 22c zusammen im Wesentlichen die gesamte Länge des umlaufenden Randes 18 abdecken, werden Risse oder anderen Beschädigungen im Randbereich der Banknote 10 zuverlässig erkannt.
Ein erstes erfindungsgemäßes Prüfverfahren für den Zustand der Banknote 10 ist in Zusammenhang mit der 3 illustriert. Dabei zeigt die Kurve 30 schematisch das Absorptionsverhalten der leitfähigen Struktur 12 einer neuen und unbeschädigten Banknote mit einem Absorptionsmaximum bei der Resonanzfrequenz f₀. Wird nun ein kapazitives Flächenelement 14 durch einen Riss elektrisch vom Schwingkreis getrennt, so erhöht sich die Resonanzfrequenz des Schwingkreises durch die verminderte Kapazität auf einen Wert f₀ + Δf. Diese Situation ist durch die Kurve 32 illustriert. Sind zwei kapazitive Flächenelemente 14 abgetrennt, so erhöht sich die Resonanzfrequenz des Schwingkreises auf einen Wert von etwa f₀ + 2·Δf, wie durch die Kurve 34 dargestellt. Analog erhöht sich bei weiteren Unterbrechungen die Resonanzfrequenz auf einen Wert von etwa f₀ + n·Δf. Die Kurve 36 zeigt exemplarisch noch die Verschiebung der Resonanzfrequenz bei sechs abgetrennten Flächenelementen 14.
In einem einfachen Prüfverfahren wird die zu prüfende Banknote in ein elektromagnetisches Wechselfeld der Frequenz f₀ eingebracht und die Absorption bei dieser Frequenz wird gemessen. Wie aus 3 ersichtlich, ergibt sich für eine unbeschädigte Banknote eine hohe Absorption, während die Absorption mit zunehmender Anzahl abgetrennter Flächenelemente 14 abnimmt. Unterhalb eines Schwellwerts A_min, für die Absorption wird die Banknote als fehlerhaft eingestuft. Im Ausführungsbeispiel werden durch die gezeigte Wahl von A_min Banknoten mit mehr als einem abgetrennten Flächenelement als fehlerhaft erkannt.
Bei einem aufwändigeren, aber zuverlässigeren Prüfverfahren werden die Frequenzen f₀ und f₀ + Δf eingestrahlt, und die Absorption bei beiden Frequenzen wird gemessen. Für den Fall, dass mehr als ein abgetrenntes Strukturelement noch akzeptiert werden soll, wird die zweite Frequenz vorzugsweise bei f₀ + n·Δf gewählt, wobei n·Δf gerade der Verschiebung der Resonanzfrequenz entspricht, die sich ergibt wenn die gerade noch zulässige Anzahl von Strukturelementen abgetrennt ist. Aus dem Verhältnis der bei den beiden Frequenzen jeweils gemessenen Absorption kann ebenfalls auf die Anzahl der Beschädigungen der Banknote geschlossen werden.
Nach einer weiteren Variante eines erfindungsgemäßen Prüfverfahrens wird auf Grundlage der maximal akzeptierten Beschädigungen eine Prüffrequenz Rest festgelegt, die gegenüber der Resonanzfrequenz f₀ um einen bestimmten Frequenzbetrag verschoben ist. Bei einer unbeschädigten Banknote wird die Absorption bei der Prüffrequenz f_test Null oder sehr gering sein (3). Erst wenn die Banknote eine oder mehrere Beschädigungen aufweist und sich die Resonanzfrequenz ihres Schwingkreises in Richtung der Prüffrequenz verschiebt, erhöht sich die dort gemessene Absorption. Überschreitet die Absorption bei der Prüffrequenz einen vorbestimmten Schwellwert A_test, wird die Banknote als fehlerhaft erkannt und ausgesondert. Bei der in der 3 dargestellten Wahl von Prüffrequenz und Absorptionsschwellwert werden fünf Beschädigungen der Banknote noch akzeptiert, während bei einer Banknote mit sechs Beschädigungen (Kurve 36) der Schwellwert A_test bei der Prüffrequenz Rest überschritten und die Banknote somit als fehlerhaft zurückgewiesen wird.
Eine geeignete Prüffrequenz f_test kann dabei sowohl auf Grundlage des Layouts der elektrisch leitfähigen Struktur berechnet werden, als auch anhand von Testexemplaren der Banknoten experimentell bestimmt werden. Insbesondere in letzterem Fall muss kein einfacher Zusammenhang zwischen der Größe der Frequenzverschiebung und der Anzahl der Beschädigungen bestehen, da nicht die Anzahl der Beschädigungen ermittelt, sondern nur das Überschreiten eines experimentell bestimmten Schwellwerts gemessen werden muss.
Eine Banknote 10 nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 4 dargestellt. Analog zu dem Ausführungsbeispiel der 2 ist eine elektrisch leitfähige Struktur 12, beispielsweise aus einer Graphitfarbe, auf eine Hauptfläche 40 eines Polymersubstrats 24 aufgedruckt. Zur Erhöhung der Kapazität des gebildeten Schwingkreises ist auf der gegenüberliegenden Hauptfläche 42 großflächig eine hinreichend leitfähige Schicht 44 aufgebracht und mit einer schützenden Abdeckschicht 46 bedeckt. Die leitfähige Schicht 44 kann gedruckt oder als Transferelement appliziert werden.
Wie in der Ausgestaltung der 5 gezeigt, kann die Schicht 44 metallisch sein und auch einen visuell oder maschinell prüfbaren optischen Effekt, beispielsweise eine Beugungsstruktur, beinhalten, die zur Fälschungssicherheit der Banknote 10 beiträgt.
Nach einer anderen, in der 6 dargestellten Ausführungsform ist die elektrisch leitfähige Struktur 12 in ein mehrlagiges Dokumentsubstrat 48 zwischen zwei Lagen 50 und 52 des Substrats eingebettet. Die Lagen können beispielsweise aus Papier und/oder Polymermaterial bestehen.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Banknote 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die veränderbare Resonanzfrequenz des Schwingkreises nicht durch kapazitive Flächenelemente, sondern durch eine Mehrzahl von parallel geschalteten Induktivitäten 54 erreicht, die mit dem Analogteil eines RFID (Radio Frequency Identification)-Chips 58 verbunden sind. Wird ein Randabschnitt 56a bzw. 56b oder 56c einer eiterbahn einer der Induktivitäten 54 durch einen Riss in der Banknote unterbrochen, so erhöht sich die Gesamtinduktivität des Schwingkreises und die Resonanzfrequenz erniedrigt sich entsprechend. Eine fehlerhafte Banknote kann damit analog zum oben beschriebenen Fall durch Messung der Absorption bei einer oder mehreren Frequenzen bestimmt werden. Alternativ kann der RFID-Chip 58 bei Auslegung auf die veränderliche Induktivität selbst erkennen, in welchem Zustand sich die Banknote 10 befindet und diese Information beim nächsten Durchlauf durch ein Bearbeitungssystem melden.
Zusätzlich zu den beiden in den 1 und 7 dargestellten Ausführungsformen ist es im Rahmen des erfinderischen Konzepts auch möglich, kapazitive und induktive Elemente auf einem Wertdokument miteinander zu kombinieren.

Claims

Wertdokument, wie Banknote, Ausweisdokument oder dergleichen, mit einem flächigen, elektrisch nicht leitfähigen Substrat (24; 48) mit einem umlaufenden Rand (18), dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (24; 48) mit einer flächigen, elektrisch leitfähigen Struktur (12) mit Leiterbahnen (16) versehen ist, die einen Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz f₀ bildet, wobei Leiterbahnen (16) der elektrisch leitfähigen Struktur (12) abschnittsweise (20b, 22b, 22c; 56a-c) entlang des Rands (18) des Substrats (24; 48) verlaufen, und wobei die entlang des Rands verlaufenden Leiterbahnabschnitte (20b, 22b, 22c; 56a-c) so angeordnet sind, dass eine Unterbrechung die Resonanzfrequenz f₀ des Schwingkreises ändert.
Wertdokument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Struktur (12) mehrere kapazitive Flächenelemente (14) mit Zuleitungsbahnen (16) enthält, welche abschnittsweise (20b, 22b, 22c) entlang des Rands (18) des Substrats (24; 48) verlaufen.
Wertdokument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitiven Flächenelemente (14) einander parallel geschaltet sind.
Wertdokument nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitiven Flächenelemente (14) jeweils im Wesentlichen den gleichen Beitrag zur Gesamtkapazität des Schwingkreises liefern.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitiven Flächenelemente (14) jeweils gleichen Flächeninhalt aufweisen.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Strukturen (12) so ausgebil det sind, dass eine Unterbrechung eines entlang des Rands (18) verlaufenden Leiterbahnabschnitts (20b, 22b, 22c; 56a-c) die Resonanzfrequenz des Schwingkreises jeweils um einen im Wesentlichen konstanten Frequenzsprung Δf erhöht.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Struktur (12) mehrere Induktivitäten (54) enthält, deren Leiterbahnen zumindest abschnittsweise (56a-c) entlang des Rands (18) des Substrats (24; 48) verlaufen.
Wertdokument nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivitäten (54) mit entlang des Rands verlaufenden Leiterbahnabschnitten (56a-c) jeweils im Wesentlichen den gleichen Beitrag zur Gesamtinduktivität des Schwingkreises liefern.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Rand (18) des Substrats (24; 48) eine Randlänge 1 aufweist, und die entlang des Rands (18) verlaufenden Abschnitte (20b, 22b, 22c; 56a-c) der Leiterbahnen zusammen entlang mehr als 80%, bevorzugt entlang mehr als 90%; besonders bevorzugt entlang im Wesentlichen der gesamten Randlänge 1 des Substrats (24; 48) verlaufen.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen Randabschnitte (20b, 22b, 22c; 56a-c) aufweisen, in denen sie mit einem Abstand zwischen 0,5 mm und 8 mm im Wesentlichen parallel zum Rand (18) des Substrats (24) verlaufen.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (16) durch eine aufgedruckte Leitpaste, insbesondere eine aufgedruckte Silberleitpaste gebildet ist.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Struktur (12) durch eine aufgedruckte leitfähige Farbschicht, insbesondere eine aufgedruckte Graphitfarbschicht, gebildet ist.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Struktur (12) durch eine aufgedruckte leitfähige organische Schicht gebildet ist.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Struktur einen weit gehend transparenten, dotierten Halbleiter enthält.
Wertdokument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Struktur ITO (Indioum-Tin-Oxide) enthält.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Struktur (12) mittels Siebdruck oder eines Tintenstrahlverfahrens oder mittels Offsetdruck oder mittels Flexodruck aufgebracht ist.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Struktur (12) auf einer Hauptfläche (40) des flächigen Substrats (24; 48) angeordnet ist und die gegenüber liegende Hauptfläche (42) des Substrats (24; 48) eine leitfähige Flächenschicht (44) zur Erhöhung der Kapazität des Schwingkreises aufweist.
Wertdokument nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Flächenschicht (44) durch eine aufgedruckte leitfähige Flächenschicht oder eine applizierte metallische Schicht in Streifen- oder Etikettform gebildet ist.
Wertdokument nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Flächenschicht (44) eine visuell oder maschinell prüfbare optische Information enthält.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Wertdokument einen integrierten Schaltkreis (58) enthält, der mit einem Analogteil mit dem durch die leitfähige Struktur (12) gebildeten Schwingkreis verbunden ist.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Wertdokument einen Transponder enthält, der mit einem Analogteil mit dem durch die leitfähige Struktur (12) gebildeten Schwingkreis verbunden ist.
Wertdokument nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Schaltkreis (58) oder Transponder auf eine sich verändernde Resonanzfrequenz des Schwingkreises ausgelegt ist, um die Unversehrtheit oder die Unterbrechung eines oder mehrerer der entlang des Rands verlaufenden Leiterbahnabschnitte zu erfassen.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Substrat durch ein unbedrucktes oder bedrucktes Papier gebildet ist.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Substrat (24; 48) durch eine unbedruckte oder bedruckte Kunststofffolie gebildet ist.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Struktur (12) auf einer Hauptfläche (40) des flächigen Substrats (24) angeordnet ist und durch eine darüber liegende Deckschicht (26) geschützt ist.
Wertdokument nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (26) zumindest in Teilbereichen opak ist.
Wertdokument nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Substrat (48) zwei- oder mehrlagig ausgebildet ist, und die elektrisch leitfähige Struktur (12) zwischen zwei Lagen (50, 52) des Substrats eingebettet ist.
Verfahren zur Zustandsprüfung eines Wertdokuments nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 27, insbesondere zur Erkennung von Rissen und anderen Beschädigungen in einem Randbereich des Wertdokuments, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Bereitstellen eines zu prüfenden Wertdokuments, dessen elektrisch leitfähige Struktur in unbeschädigtem Zustand einen Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz f₀ bildet; b) Einbringen des zu prüfenden Wertdokuments in ein elektromagnetisches Wechselfeld; c) Erfassen der durch das Wertdokument erzeugten Änderung in dem elektromagnetischen Wechselfeld; und d) Bewerten des Zustands des Wertdokuments auf Grundlage der erfassten Änderung in dem elektromagnetischen Wechselfeld.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass aus der erfassten Änderung in dem Wechselfeld die Zahl der Beschädigungen, wie Risse oder dergleichen, des Wertdokuments bestimmt wird, die bestimmte Zahl der Beschädigungen mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen wird, und das Wertdokument als fehlerhaft bewertet wird, wenn die bestimmte Zahl der Beschädigungen den Schwellwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfassung der durch das Wertdokument erzeugen Änderung in dem elektromagnetischen Wechselfeld die Größe der Verschiebung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises bezogen auf den unbeschädigten Zustand bestimmt wird, und dass die Zustandsbewertung des Wertdokuments auf Grundlage der Größe der erfassten Frequenzverschiebung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Frequenzverschiebung mit einem Schwellwert verglichen wird, und das Wertdokument als fehlerhaft bewertet wird, wenn die erfasste Frequenzverschiebung den Schwellwert betragsmäßig überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Wertdokument in ein Wechselfeld mit einer Hauptfrequenz f_A nahe der Resonanzfrequenz f₀ eingebracht wird, dass die Absorption des Wertdokuments bei einer Messfrequenz f_M erfasst wird, und dass die Zustandsbewertung des Wertdokuments auf Grundlage der Größe der erfassten Absorption erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das die Hauptfrequenz des Wechselfeldes f_A und die Messfrequenz f_M im Wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz f₀ gewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Wertdokument in ein Wechselfeld mit zwei Hauptfrequenzen f_A1 und f_A2 eingebracht wird, dass die Absorption des Wertdokuments bei zwei Messfrequenzen f_M1 und f_M2 erfasst wird, und dass die Zustandsbewertung des Wertdokuments auf Grundlage der Größe des Verhältnisses der jeweils bei den Messfrequenzen f_M1 und f_M2 erfassten Absorption erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 34, bei dem eine Unterbrechung einer entlang des Rands verlaufenden Leiterbahn des zu prüfenden Wertdokuments die Resonanzfrequenz f₀ des Schwingkreises um einen konstanten Frequenzsprung Δf erhöht, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptfrequenzen des Wechselfeldes f_A1 und f_A2 und die Messfrequenzen f_M1 und f_M2 im Wesentlichen gleich f₀ bzw. gleich f₀ + k·Δf gewählt werden, wobei k eine positive Zahl darstellt.
Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Wertdokument in ein Wechselfeld eingebracht wird, dessen Frequenz zwischen einer unteren und einer oberen Grenzfrequenz moduliert wird, dass die Absorption des Wertdokuments erfasst wird, und dass die Zustandsbewertung des Wertdokuments auf Grundlage der Größe der erfassten Absorption erfolgt.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 28 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertung des Zustands des Wertdokuments durch einen auf dem Wertdokument angeordneten integrierten Schaltkreis erfolgt.