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TECHNISCHES
GEBIET UND STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Dokument aus markiertem Papier
und das damit verbundene Verfahren zur Herstellung von markiertem
Papier.
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Der
Schutz vertraulicher Informationen ist in Unternehmen und öffentlichen
oder privaten Organisationen von großer Wichtigkeit. Die Gefahr
der Verbreitung vertraulicher Informationen kann aus organisierten
böswilligen
Akten resultieren. Die in diesem Fall benutzten Mittel (zum Beispiel
Fotoapparate, Mittel zum Ausschalten der Überwachungseinrichtungen usw.)
ermöglichen
die Verhinderung böswilliger
Akte nur, wenn man die Personen, denen diese vertraulichen Informationen
zugänglich
sind, entsprechend befähigt
bzw. ausbildet.
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Eine
andere Gefahr der Verbreitung vertraulicher Informationen ist die
Nachlässigkeit
des Personals, das mit frei verfügbaren
Reproduktionseinrichtungen in seiner Umgebung (Kopierer, Scanner,
Fax usw.) ohne Eintragung in das durch die Firma geführte Verzeichnis
Kopien von vertraulichen Dokumenten machen kann, die dann jeder
Kontrolle entzogen sind.
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Im
Allgemeinen gibt es Regeln zur Aufbewahrung, Verbreitung und Reproduktion
vertraulicher Originaldokumente. Hingegen werden diese aus einer
ganz oder teilweise unkontrollierten Reproduktion stammenden Dokumente
oft nachlässig
behandelt.
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Nach
dem Stand der Technik wird die Reproduktion von vertraulichen Dokumenten
unterbunden dank der Verwendung von sogenanntem "Antikopierpapier" bzw. "Kopierschutzpapier".
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Ein
Kopierschutzpapier ist ein Papier, das entweder Diffraktionsfiguren
(s. Patent
US 5 830 609 ) oder
Lumineszenzpigmente (s. Patent US-5 271 645) enthält. Das
Kopierschutzpapier hat die Eigenschaft, das Photokopieren von Dokumenten
mit standardmäßigen Kopiergeräten oder
Scannern auszuschließen.
Es hat aber den Nachteil, dass auch eine kontrollierte autorisierte
Reproduktion nicht möglich
ist.
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Es
gibt auch verschiedene Mittel zur Markierung von Papier, das dazu
bestimmt ist, die Authentizität
eines Dokuments sicherzustellen. Eines dieser Mittel ist das Markieren
mit magnetischen Pigmenten (s. Patent US-5 631 039). Die magnetischen
Pigmente sind von der Art derjenigen, die zur magnetischen Aufzeichnung
benutzt werden. Die Detektion der Pigmente ist nur mit einem sehr
nahe angeordneten Magnetfeldsensor möglich (die Entfernungen zwischen Sensor
und Pigmenten sind kleiner als 1 mm). Der Zweck besteht hauptsächlich darin,
zu vermeiden, dass man einem reproduzierten Dokument Charakteristika
hinzufügen
kann, die es als Originaldokument erscheinen lassen.
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Es
werden auch dünne
magnetische Streifen oder ferromagnetische Drähte mit einem Barkhausen-Effekt
zu Markierungszwecken verwendet (s. Patent US-520 456). Die Benutzung
dünner
magnetischer Streifen und fenomagnetischer Drähte ist sehr üblich bei
den Diebstahlschutz- bzw. Artikelüberwachungssystemen, auch EAS-Systeme
genannt (EAS für
Electronic Article Surveillance). Die EAS-Systeme sind hauptsächlich dazu
bestimmt, Diebstähle
von Waren in Kaufhäusern
oder von Büchern
in Bibliotheken zu verhindern (s. Patent US-4 075 618 und US-3 665
449).
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Die
Systeme zur Detektion magnetischer Markierungen für den Diebstahlschutz
besitzen eine bestimmte Anzahl impliziter oder expliziter Charakterstika
(s. u. a. die internationale Patentanmeldung WO-99/30384 und das
Patent US-5 793 289), die in der Folge beschrieben werden:
- – das
Abfrage-/Detektionssystem, gebildet durch Antennen, ist ortsfest
und hat den Zweck, einen bewegten Gegenstand zu detektieren,
- – die
Abfrage erfolgt mit Hilfe von Antennen des Spulentyps, die eventuell
ein weiches bzw. weichmagnetisches Material umfassen, das als Pol oder
als Poljoch dient, aber nicht mit einem – bzw. bei einem – Permanentmagnetensystem
realisiert wird,
- – die
Abfragezone entspricht einem relativ großen Volumen,
- – man
kann Antennen beiderseits der Abfragezone anordnen,
- – die
magnetische Ausrichtung des Markierers ist beliebig,
- – die
Selektivität
muss groß sein,
um zu vermeiden, dass irgendwelche metallische oder magnetische
Massen, die den zum Verkauf angebotenen und durch das EAS-System
geschützten
Artikeln der Kaufhäuser
entsprechen, die Diebstahl-Detektion auslösen,
- – die
Zwänge
bezüglich
Masse und elektrischem Verbrauch der Antennen sind nicht groß.
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Die
europäische
Patentanmeldung
EP 0 295 028 offenbart
einen magnetischen Artikel, der ein Papierblatt umfasst, auf dem
sich ein Polymersubstrat befindet, das mit glasummantelten amorphen
fenomagnetischen Fasern überzogen
ist.
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Das
Patent
US 5 717 381 offenbart
ein Copyright-Schutzsystem, bei dem auf Dokumenten und Fotos magnetische
Elemente detektiert werden.
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Die
Erfindung weist keine der oben erwähnten Nachteile auf.
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Tatsächlich betrifft
die Erfindung ein markiertes Papierdokument mit einer Polymerschicht,
die amorphe glasummantelte ferromagnetische Fasern enthält, das
dadurch gekennzeichnet ist, dass die glasummantelten amorphen ferromagnetischen
Fasern in der Polymerschicht feinst verteilt sind.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von Dokumenten
aus markiertem Papier mit einer Polymerschicht, die amorphe glasummantelte
ferromagnetische Fasern enthält,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Schritt umfasst, in dem
die glasummantelten amorphen ferromagnetischen Fasern der Polymerschicht
durch Umrühren beigemengt
und in ihr feinst verteilt werden.
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Das
erfindungsgemäß markierte
Papierdokument hat vorzugsweise die Form eines Papierblatts.
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Vorteilhafterweise
ermöglicht
eine Vorrichtung zur Detektion von erfindungsgemäß markierten Papierdokumenten
das Reproduzieren von Dokumenten mit standardmäßigen Photokopierern. Die dem
Benutzer gebotene Möglichkeit,
unter gewissen Bedingungen Dokumente mit Standardkopierern kopieren
zu können,
unterscheidet die Erfindung sehr vorteilhaft von dem oben erwähnten Stand
der Technik. Tatsächlich
ist es aus Dienstgründen
oft nützlich, ein
Dokument ganz oder teilweise nur zu kopieren, um Auszüge, Transparente
für Rückprojektionen usw.
zu efhalten. Die Einrichtungen, welche die Rückprojektion des markierten
Papierdokuments zulassen, können
dann vorteilhaft entsprechend verwaltet werden. Die Anzahl der Reproduktionen
des Dokuments kann also genau kontrolliert werden und es ist möglich, zu
verfolgen, was mit den einzelnen Fotokopien geschieht. Noch genauer
kann eine effiziente Politik der Klassifizierung und Reproduktion
von klassifizierten Dokumenten eingerichtet werden.
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Die
Reproduktion von klassifizierten Dokumenten durch andere Mittel
als den erlaubten (zum Beispiel die Reproduktion durch Fotografie)
ist dann nur durch eine vorsätzliche
Handlung möglich,
die nicht mehr als Nachlässigkeit
gelten kann. Es ist auch möglich,
das oder die klassifizierten Dokumente aus dem Unternehmen mitzunehmen
und außerhalb mit
konventionellen Mitteln zu reproduzieren, aber auch in diesem Fall
handelt es sich um einen eindeutigen Verstoß, der nicht als Nachlässigkeit
gelten kann.
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Ein
erfindungsgemäßes System
zur Reproduktion von Dokumenten ermöglicht der Organisation des
Unternehmens, effiziente Verfahren für die Reproduktion und Verfolgbarkeit
klassifizierter Dokumente einzurichten, die man nicht umgehen kann.
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Eine
Vorrichtung zur Detektion erfindungsgemäß markierter Papierdokumente
unterscheidet sich deutlich von den oben erwähnten Diebstahlschutzsystemen
des Typs EAS.
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Ein
System zur Detektion erfindungsgemäß markierter Papierdokumente
ist nämlich
in allen oben angeführten
Punkten anders als die Systeme des Typs EAS. Zum Beispiel muss man
nach der Erfindung nur sehr viel kleiner Mengen magnetischen Materials
detektieren als man zur Herstellung eines Markierers des Typs EAS
benötigt.
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Die
Erfindung ermöglicht
auch, die Originalität
bestimmter Dokumente wie zum Beispiel öffentlicher Dokumente zu authentifizieren
und sie von gefälschten
oder durch Fotokopie hergestellten Dokumenten zu unterscheiden,
sogar wenn diese mit hochentwickelten Mitteln realisiert wurden.
Das Papiermarkierungsverfahren nach der Erfindung hat den Vorteil,
eine Verteilung des Markierers über
die gesamte Oberfläche
des Dokuments sicherzustellen und quasi unsichtbar zu sein. Außerdem bleibt
die Markierung vorteilhaft über
die gesamte Lebensdauer des Dokuments erhalten, selbst dann, wenn
dieses letztere zerknittert wird. Aus dem erfindungsgemäß gesicherten
Papier können
durch Zuschneiden auch Etiketten mit diversen Formen hergestellt
werden, die zum Zwecke der Authentifizierung aus Gegenständen angebracht
werden können.
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Es
ist erfindungsgemäß also möglich, Papieroberflächen mit
Abmessungen zu detektieren, die kleiner und sogar sehr viel kleiner
als das A4-Format sind (A4-Format = 210 mm × 300 mm), so dass auch dann
keine Reproduktion möglich
ist, wenn man von dem klassifizierten Dokument einen Teil abschneidet.
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Die
Detektion der weichmagnetischen Einschlüsse des markierten Papiers
erfolgt, indem man die nichtlineare Kennlinie der Magnetfeld-Magnetisierungscharakteristik
(Hystereseschleife) nutzt. Diese Nichtlinearität kann durch die Erzeugung
von Harmonischen der Kennlinie mit einer sinusförmigen Erregung oder dank der
Detektion der sogenannten Barkhausen-Sprünge ausgenützt werden, welche das plötzliche
Kippen der Magnetisierung kennzeichnen.
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Die
magnetische Erregung muss im Wesentlichen das Durchlaufen von wenigstens ½ Hystereseschleife
ermöglichen.
Man muss folglich ein Feld erzeugen, das von einem Sättigungszustand
in den entgegengesetzten übergeht.
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Es
ist klar, dass aufgrund des relativ kleinen Volumens des in dem
Papier eingeschlossenen weichen bzw. weichmagnetischen Materials
das Detektionssystem eine große
Empfindlichkeit haben muss. Um sich von den äußeren elektromagnetischen Geräuschen freizumachen,
kann eine differentielle Vorrichtung eine vorteilhafte Lösung sein.
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Die
Verarbeitung der Information kann durch eine Schaltung erfolgen,
die eine analoge Elektronik benutzt. Man greift dann auf Filter
zurück,
die ermöglichen,
das Nutzsignal durch das Detektionssystem aus den aufgefangenen
Signalen herauszufiltern. Um die Signale zu verarbeiten, kann auch
eine digitale Elektronik verwendet werden. Eine Spektralbearbeitung
(Fouriertransformierte) ermöglicht,
die interessanten Harmonischen zu extrahieren.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der Lektüre einer
bevorzugten Ausführungsart
der Erfindung hervor, beschrieben mit Bezug auf die beigefügten Figuren:
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die 1 zeigt ein erstes Beispiel
einer Permanentmagnetenkonfiguration zur Erzeugung einer magnetische
Erregung;
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die 2 zeigt die mit Hilfe einer
Konfiguration nach 1 erzielte
magnetische Erregung;
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die 3 zeigt ein zweites Beispiel
einer Permanentmagnetenkonfiguration zur Erzeugung einer magnetische
Erregung;
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die 4 zeigt die mit Hilfe einer
Konfiguration nach 3 erzielte
magnetische Erregung;
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die 5 zeigt eine Konfiguration
einer Vorrichtung zur Detektion eines Dokuments aus erfindungsgemäß markiertem
Papier;
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die 6 zeigt eine Perfektionierung
der in der 5 dargestellten
Vorrichtung;
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die 7 zeigt eine Anwendung der
Vorrichtung zur Detektion eines Dokuments aus erfindungsgemäß markiertem
Papier bei einem Reproduktionsgerät von Dokumenten;
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die 8 zeigt ein erstes Beispiel
eines Dokuments aus erfindungsgemäß markiertem Papier;
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die 9 zeigt ein zweites Beispiel
eines Dokuments aus erfindungsgemäß markiertem Papier;
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die 10 zeigt ein prinzipielles
Ablaufschema eines Verfahrens zur Reproduktion eines Dokuments aus
erfindungsgemäß markiertem
Papier.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER
AUSFÜHRUNGSARTEN
DER ERFINDUNG
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Die 1 und 3 zeigen zwei Konfigurationsbeispiele
zur Erregung des in dem markierten Papier enthaltenen weichmagnetischen
Materials. Die 2 zeigt
die zeitliche Veränderung
der magnetischen Erregung in einem Punkt des markierten Papiers,
die der Konfiguration der 1 entspricht,
und die 4 zeigt die
zeitliche Veränderung
der magnetischen Erregung in einem Punkt des markierten Papiers,
die der Konfiguration der 3 entspricht.
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Die
in der 1 dargestellte
Konfiguration umfasst eine Gruppe von drei Permanentmagneten in
Form von drei Stabmagneten A1, A2 und A3, die einen rechteckigen
Querschnitt aufweisen und entgegengesetzt montiert sind. Die durch
den Nord- und Südpol jedes
Magneten definierte Achse jedes Stabmagnets ist im Wesentlichen
senkrecht zu der Ebene des markierten Papierblatts (nicht dargestellt
in der Figur). In der 1 ist
der Querschnitt der Stabmagneten im Wesentlichen rechtwinklig. Die
drei Stabmagneten A1, A2, A3 sind auf ein Magnetjoch CM montiert,
das den Feldlinien ermöglicht,
sich zu schließen und
so ihre Ausbreitung auf die nützlichen
Zonen zu beschränken.
Die Breite L der Stäbe
in der Richtung, die senkrecht ist zu der durch die Pole definierten Achse,
entspricht im etwa der Breite eines Blatts aus markiertem Papier.
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Die
Konfiguration der 3 umfasst
einen Permanentmagneten in Form eines Stabmagneten von im Wesentlichen
rechteckigem Querschnitt. Die durch den Nord- und Südpol des
Stabmagneten A4 definierte Achse ist im Wesentlichen parallel zu
der Ebene des markierten Papierblatts. Der Stabmagnet A4 ist auf
ein Magnetjoch CM montiert. Die Nordpole der verschiedenen Stäbe befinden
sich dann alle auf einer selben ersten Seite und die Südpole alle
auf einer der ersten Seite entgegengesetzten selben zweiten Seite.
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Die
Permanentmagnete können
generell verschiedenartig angeordnet werden. Man muss bestrebt sein,
im zeitlichen Ablauf für
eine Zone eines abgetasteten Dokuments eine variable magnetische Erregung
zu erzeugen, die ermöglicht,
die Magnetisierung der weichmagnetischen Einschlüsse des markierten Papiers
kippen zu lassen. Zu diesem Zweck werden die Stabmagnete in einer
zu der Ebene des Dokuments parallelen Richtung verschoben (Richtung
AA' in den 1 und 3).
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Der
Höchstwert
Hmax des bei der Verschiebung der Stabmagnete erzeugten Magnetfelds
H (s. 2 und 4) muss sehr viel größer sein
als der Wert des Anisotropiefelds der beteiligten magnetischen Materialien
und auch ausreichend schwach, um den Nominalbetrieb der originalen
Reproduktionsvorrichtung (magnetischer Ton der Fotokopierer, Spektrum der
Neonlampe der Scanner, ...) nicht zu stören. Wie oben erwähnt worden
ist, ermöglicht
das Magnetjoch CM zu diesem Zweck, die Feldlinien einzuschließen und
ihre Ausdehnung in nicht nützliche
Zonen zu vermeiden.
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Die
in der 1 dargestellte
Konfiguration erzeugt eine abwechselnd positive und negative Erregung
(s. 2). Die in der 3 dargestellte Konfiguration
erzeugt einen Magnetfeld-Gradienten: das Prinzip beruht in diesem
Fall auf der Feststellung, dass die in dem Papier enthaltenen Einschlüsse in isotroper
Weise feinst verteilt sind und dass ihr Magnetisierungszustand zu
einem bestimmten Zeitpunkt beliebig ist. Die Positionierung von
Magneten mit verschiedenen zu der Abtastrichtung senkrechten Ausrichtungen
verhindert einen allzu leichten Missbrauch (piratage) der Vorrichtung.
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Die 5 zeigt eine Konfiguration
mit Erregerspule. Die 6 zeigt
eine Perfektionierung der in der 5 dargestellten
Konfiguration.
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Eine
Erregerspule Be, durchflossen von einem erregenden Wechselstrom
ie ermöglicht,
ein Magnetfeld mit sinusförmiger
Amplitude zu erzeugen. Die Frequenz des Erregungsstroms ie ermöglicht die
Erregung der magnetischen Einschlüsse. Zum Beispiel, aber nicht
einschränkend,
kann die Frequenz des Erregungsstroms 1 kHz betragen. Zu niedrige
erregende Frequenzen (zum Beispiel um 50 Hz) werden vorzugsweise
vermieden, um Verunreinigungen bzw. Störungen (pollutions) durch die
Netzversorgungen und ihre Harmonischen zu vermeiden.
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Die
Amplitude des Erregungsstroms wird angepasst, um die Sättigung
des Materials in jeder Periode zu ermöglichen, mit – vorzugsweise – einer
einem äußeren statischen
Störfeld
entsprechenden Sicherheitsmarge.
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Die
Detektion der Magnetisierungsveränderungen
der in dem markierten Papier enthaltenen magnetischen Elemente erfolgt
durch eine oder mehrere Detektionsspulen Bd. Die Verwendung von
Detektionsspulen Bd betrifft sowohl den Fall, wo die magnetische
Erregung mit Hilfe von Erregerspulen erfolgt (s. 5 und 6),
als auch den Fall, wo die magnetische Erregung durch Permanentmagnete
erfolgt (s. 1 und 3).
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In
dem Fall, wo die Erregung durch Permanentmagnete erfolgt, besteht
die beste Lösung
darin, die Spule oder Spulen, um sie kleiner zu dimensionieren,
in unmittelbarer Nähe
der Permanentmagneten anzuordnen. Wenn mehrere Spulen verwendet werden,
ist es zum Beispiel vorteilhaft, sie in Reihe zu schalten, um die
Informationsverarbeitungsschaltung zu vereinfachen. Die Windungszahl
der Empfangsspulen muss hoch sein, um auch eine hohe Empfindlichkeit
zu bekommen.
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Die
Permanentmagnete werden gegenüber dem
markierten Papierdokument verschoben, das sich nicht bewegt. Die
Detektionsspulen können
sich zusammen mit den Permanentmagneten verschieben oder ortsfest
sein. In diesem letzteren Fall ist es dann zum Beispiel möglich, eine
oder mehrere ortsfeste Spulen zu benutzen, welche die gesamte Reproduktionsoberfläche des
Reproduktionsgeräts
umfassen. Man kann die Detektionsspule oder -spulen dann um die
Scheibe der Reproduktionseinrichtung wickeln.
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Auf
jeden Fall ist es vorteilhaft, ein differentielles System zu benutzen,
das ermöglicht,
die Empfindlichkeit (Rauschabstand) der Vorrichtung zu erhöhen. Außer der
Detektionsspule Bd ermöglicht
eine Kompensationsspule Bc, die Komponente des Signals zu eliminieren,
die mit der Veränderung
des durch die Erregungseinrichtungen erzeugten Magnetfelds verbunden
ist (s. 6).
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Die 7 zeigt eine Anwendung der
Vorrichtung zur Detektion von erfindungsgemäß markiertem Papier in einem
Reproduktionsgerät
für Dokumente. Das
Dokumentreproduktionsgerät
kann zum Beispiel ein Fotokopierer, ein Scanner, ein Fax usw. sein.
In der 7 sieht man einen
Kasten K, eine Struktur M, welche die Lichtquelle I trägt, die
das Dokument beleuchtet, und einen Arm b, der die Trägerstruktur
M in dem Kasten K verschiebt. Nach der in der 7 dargestellten Ausführungsart umfasst die Trägerstruktur auch
Erregerspulen Bei und Detektionsspulen Bdi. Der Detektionskopfteil
der Detektionsvorrichtung ist hier fest verbunden bzw. aus einem
Stück mit
der Struktur M, welche die Lichtquelle trägt, was vorteilhaft ermöglicht,
eine Abtastung der gesamten Reproduktionszone sicherzustellen und
den Detektionskopf sehr nahe beim Originaldokument zu platzieren.
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Die 8 und 9 zeigen zwei Beispiele von erfindungsgemäß gesicherten
Papierdokumenten. Die 8 zeigt
den Fall, wo die ferromagnetischen Fasern in isotroper Weise über das
Papierblatt verteilt sind, während
die 9 den Fall zeigt,
wo die Fasern im Wesentlichen ein und dieselbe Richtung aufweisen.
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Vorzugsweise
beträgt
das Magnetfeld der fenomagnetischen Fasern ungefähr 300 A/m oder weniger.
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Das
erfindungsgemäß gesicherte
Papierdokument wird gebildet durch ein Papierblatt P, in dessen
Oberflächenschicht
glasummantelte amorphe ferromagnetische Fasern F eingebettet sind.
Die ferromagnetischen Fasern F werden während der Beschichtungsoperation
Teil der Oberflächenschicht des
Papiers, da sie feinst verteilt sind in der kolloidalen wässrigen
Lösung,
die auf die Oberfläche
des fasrigen Zelluloseträgers
(Kunstdruck- bzw. Kreidepapier) aufgetragen wird.
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Die
glasummantelten fenomagnetischen Fasern können aus einem geschmolzenen
Metallkern gezogen werden, enthalten in einer Röhre aus Borsilikatglas, wie
beschrieben in dem Dokument "Ferromagnetic
resonance in amorphous magnetic wires" von S. A. Baranov et al. (Phys. Met.
Metall., Nr. 1, Vol. 67, Seiten 70 bis 75, 1989). Sie können eine
der folgenden Zusammensetzungen haben: CoFeSiB, oder CoSiB, oder
FeSiB, mit einem Anteil von Si + B deutlich über 18% und deutlich unter
35%, um ein amorphes Material zu erhalten, und von Co und Fe von mehr
als 40%. Man kann diesen Hauptbestandteilen Elemente hinzufügen, zum
Beispiel Ni (zum Beispiel von 0 bis 20%), Mo, Zr, Ge, Cr, Mn, V,
Ti, C oder andere Metalle oder Nichtmetalle mit Gehalten von zum Beispiel
weniger als 7%.
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Die
fenomagnetischen Fasern können
eine positive Magnetostriktion haben, wobei sie dann einen großen Barkhausen-Sprung
bzw. -Effekt aufweisen, oder auch eine negative Magnetostriktion
haben und dann keinen Barkhausen-Effekt aufweisen. Betrachtet werden
Fasern, welche die Sättigung
bei einem äußeren, entsprechend
ihrer Achse angelegten Feld von weniger als einige hundert A/m erreichen. Die
Eigenschaften solcher Materialien, abhängig von ihrer Zusammensetzung,
sind gut bekannt, wie beschrieben in dem Dokument "Magnetic hysteresis
in glass-covered and water-quenched amorphous wires" von N. Chiriac,
T. A. Ovari, M. Vasquez und A. Hernando (Journal of Magnetism and
Magnetic Materials 177–171,
1998, Seiten 205 und 206).
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Unter
der Wirkung eines äußeren erregenden
Magnetfelds mit sehr kleiner Amplitude (typisch in der Größenordnung
von einigen hundert A/m) und einer Frequenz über einigen hundert Hertz weist
die Magnetisierung der Fasern einen Barkhausen-Sprung auf, der sich
zweimal pro Periode brüsk umkehrt,
wobei er eine Flussänderung
verursacht, die leicht mit einer Antenne (Detektionsspule) detektiert
werden kann, die sich in der Nähe
der das erregende Feld erzeugenden Einrichtungen befindet. Auf jeden
Fall muss das angewendete Feld stärker sein als das Sättigungsfeld
der Fasern. Die Detektionsspule ermöglicht, einen Flussimpuls zu
detektieren. Dies beruht auf dem bistabilen Charakter der Magnetisierung,
der aus den magnetischen Eigenschaften der Legierung und Wirkungen
der Magnetostriktion resultiert, erzeugt durch den Mantel. Die brüske Umkehrung
der Magnetisierung während
des Anstiegs des äußeren Wechselfeldes
im Laufe einer Halbperiode hat ein Signal zur Folge (Änderung
des in die Detektionsspule induzierten Flusses), das zahlreiche Harmonische
der erregenden Frequenz (einige 10 kHz) mit multiplen Frequenzen
umfasst. Die Harmonischen sind leicht zu identifizieren und ermöglichen gegebenenfalls,
mit Störsignalen
niedrigerer Frequenz, erzeugt durch konventionellere und weniger weiche
magnetische Materialien, eine Unterscheidung durchzuführen, falls
solche Materialien in der Nähe
des zu kontrollierenden Dokuments vorhanden wären und seine magnetische Umgebung
stören würden.
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Fasern
mit negativer Magnetostriktion, die keinen Barkhausen-Sprung aufweisen,
aber ein Sättigungsfeld
haben, das niedriger ist als einige hundert A/m, erzeugen unter
denselben Bedingungen auch Harmonische. Dies beruht auf der Tatsache,
dass ihre Magnetisierung zeitlich in nichtlinearer Weise variiert.
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Die
bevorzugte, optimale Länge
der Fasern beträgt
10 mm. Sie kann auch 7 mm betragen, ohne dass weder die Modifizierung
der Anisotropie der Form noch Magnetostriktions-Effekte die Bedingungen
der Magnetisierungsumkehrung wesentlich verändern. Demnach ist Größe des Signals
ungefähr proportional
zu der Menge des in dem Papier enthaltenen Materials.
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Der
maximale Gesamtdurchmesser der Fasern aus dem Composit-Bimaterial
liegt meist unter 20 μm,
was ermöglicht,
die Dicke der Überzugsschicht
aus Latexpolymer zwischen 30 und 40 μm nach Trocknung festzulegen,
was zu einer Gesamtdicke des Papiers (Zelluloseträger + Überzugsschicht) von
mindestens 80 μm
führt.
Jedoch ist für
das Sicherheitspapier keine obere Grenze vorgeschrieben. Der kleine
Gesamtdurchmesser der Fasern ermöglicht,
sie der kolloidalen wässrigen
Lösung
aus Polymerlatex beizumengen, die während der Beschichtungsoperation
auf den Zelluloseträger
des Papiers aufgetragen wird.
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Um
leicht detektierbar zu sein, muss die Konzentration des ferromagnetischen
Materials in dem Sicherheitspapier deutlich über 1 mg/m2 liegen.
Das Herstellen des Beschichtungsbreis, also das Beigeben und Verteilen
der Fasern sowie der weißen
Pigmente und anderer Zusätze
außer
den Latexkolloiden, erfolgt durch intensives Umrühren, zum Beispiel in einem
Messerrührwerk.
Die Fasern, die eine große mechanische
Festigkeit haben und sehr flexibel sind, werden vorteilhafterweise
durch das Umrühren
nicht beschädigt.
Außerdem
ermöglicht
der Mantel aufgrund seiner Glaszusammensetzung eine gute Benetzung
der Oberfläche
der Fasern durch die wässrige
kolloidale Lösung,
und der derart hergestellte Brei ist sehr homogen, ohne Gerinnsel
bzw. Klümpchen und
von ziemlich geringer Viskosität,
dessen Charakteristika während
seiner Lagerung stabil bleiben (zum Beispiel einer Lagerung von
einigen Stunden bei Umgebungstemperatur).
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Die
Beschichtung erfolgt durch ein Blade-Verfahren, gefolgt von einem
Vortrocknen und eventuell einem Kalandrieren. Aufgrund des Vorhandenseins
des Glasmantels, korrodieren die metallischen Fasern kaum in der
Lösungsflüssigkeit.
Festzustellen ist, dass dann, wenn die Konzentration der Fasern
80 g/m2 nicht überschreitet und die Verteilung in
dem Beschichtungsbrei sachgemäß durchgeführt worden
ist, die Fasern im Wesentlichen in gestreckter Form in der Schichtdicke
enthalten sind. Das Vorhandensein der Fasern in der aufgebrachten
Schicht ist dann mit bloßem
Auge kaum feststellbar, so dass das gesicherte Papier vorteilhafterweise
einem nicht gesicherten Papier sehr ähnlich sieht, wobei man dieses
Aussehen übrigens
noch verstärken
kann, indem man eine zusätzliche
Schicht ohne Fasern aufträgt, zum
Beispiel mit einer Dicke von 2 bis 3 μm, welche die die Fasern enthaltende
Schicht überdeckt.
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Im
Falle von relativ langen Fasern von zum Beispiel 1 bis 2 cm führen mechanische
Beschichtungsbedingungen des Papiers mit hohen Durchlaufgeschwindigkeiten
unter der Wirkung der Viskositätskräfte innerhalb
des Breis zu einer gewissen Ausrichtung der Fasern (s. 9). Die Detektion eines
solchen Papiers hängt
dann von der Ausrichtung ab, entsprechend der die Blätter in
Bezug auf den Detektor eingeführt
werden, und im günstigen
Fall wird das Signal deutlich verstärkt. Außerdem ist festzustellen, dass
die Fasern sich überkreuzen
können
ohne die Eigenschaften des Ganzen zu verändern. Anzumerken ist, dass
es das Ausrichtungsphänomen
bei kurzen Fasern nicht gibt (zum Beispiel enthalten zwischen 5
bis 8 mm Länge).
Die Ausrichtung ist dann statistisch (s. 8).
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Es
ist wichtig zu wissen, dass vorteilhafterweise, wenn die gesamte
Oberfläche
des Papiers markiert ist, auch ein kleiner abgeschnittener Teil
immer noch detektierbar ist, was eine größere Sicherheit sowie eine
größere Diskretion
des Markierungsmaterials gewährleistet.
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Außerdem dringt
bei Fasern, deren Durchmesser 20 μm
nicht überschreitet,
das Magnetfeld auf jeden Fall bis zum Kern der Faser vor, selbst dann,
wenn die erregende Frequenz mehr als einige zehn Kilohertz beträgt (der
Hauteffekt tritt bei diesen Frequenzen nur bei Fasern mit Durchmesser
30 μm oder
mehr ein). Vorteilhafterweise leistet dann die Gesamtheit der magnetischen
Legierung einen Beitrag zum detektierten Signal.
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Die
Eigenschaften des Sicherheitspapiers sind vorteilhafterweise kompatibel
mit allen klassischen Druckerei- und Bürotechnikanwendungen, so wie
ein konventionelles Papier. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Sicherheitspapier
in jedem Formattyp in die Eingabeschale eines Fotokopierers gelegt
werden. Das Vorhandensein von glasummantelten metallischen Fasern
verhindert nicht das Drucken der Zeichen auf dem Papier. Es ist
also leicht, Dokumente zu produzieren, die vertraulich sind und nicht
verbreitet werden sollen.
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In
der Folge wird ein Ausführungsbeispiel
eines Sicherheitspapiers beschrieben. Bei diesem Beispiel handelt
es sich um glasummantelte weich-ferromagnetische Fasern, deren Gesamtdurchmesser
15 μm beträgt, wobei
die Dicke des Glasmantels 2 μm beträgt. Die
Fasern werden nach einem bekannten Verfahren hergestellt, abgeleitet
von dem Taylor-Verfahren
und darin bestehend, eine bestimmte, in einer geschlossenen Borsilikatglasröhre enthaltene
Metallmenge durch Induktion zu erhitzen. Daraus wird eine Faser
gezogen und auf eine Spule gewickelt. Das verwendete Glas ist ein
Borsilikatglas des Typs Pyrex, dessen Schmelztemperatur ungefähr 600°C beträgt. Die
Metalllegierung ist vom Typ CoMnSiB und enthält einen Kobalt-Atomanteil
zwischen 75 und 80%. Die Fasern haben eine negative Magnetostriktion
und ein Anisotropiefeld von 1 Oe, also 80 A/m. Die Fasern werden
auf eine Länge
von 7 mm geschnitten und in dem Beschichtungsbrei feinst verteilt.
Die Faserkonzentration ist höher
als 5 g/m2. Der Beschichtungsbrei kann auf
eine oder beide Seiten des Papierblatts aufgetragen werden. Bei
dieser Konzentration sind die Fasern vorteilhafterweise unsichtbar,
wenn die Dicke der Beschichtung zwischen 30 und 40 μm enthalten
ist. Das Schreiben oder Drucken auf dem Papier wird durch das Vorhandensein der
Fasern nicht beeinträchtigt.
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Die 10 stellt ein prinzipielles
Ablaufschema eines Verfahrens zur Reproduktion eines Dokuments aus
erfindungsgemäß markiertem
Papier dar.
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Das
Verfahren umfasst einen Schritt 1 der Einführung des
Originaldokuments in die Reproduktionsvorrichtung, gefolgt von einem
Schritt 2, in dem detektiert wird, ob es sich um markiertes
Papier handelt. Wenn das Originaldokument aus markiertem Papier
ist, wird die Reproduktionsfunktion gesperrt (Schritt 4).
In die Detektionsvorrichtung kann die Auslösung einer Alarmeinrichtung
oder irgendeiner optischen Anzeige- oder Zähleinrichtung integriert sein, um
zu signalisieren, dass es sich um markiertes Papier handelt. Gemäß einer
Perfektionierung kann die Sperrfunktion durch eine spezifische Einrichtung
annulliert werden, was zu einer Autorisierung der Reproduktion des
Dokuments führt
(Schritt 3).
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Vorzugsweise
umfasst das Reproduktionsgerät
eine Detektionseinrichtung, die der vorhandenen Reproduktionsvorrichtung
hinzugefügt
wird. Die Stromversorgung der hinzugefügten Einrichtung kann entweder
von autonomer Art sein oder durch die Reproduktionsvorrichtung erfolgen.
Bei tragbaren Reproduktionsvorrichtungen kann die Versorgung mittels
Batterie erfolgen.
-
Die
Reproduktionsautorisierung, obwohl es sich um markiertes Papier
handelt, kann durch jedes Mittel erteilt werden, das den organisatorischen
Anforderungen der Industrie oder der Organisation entspricht, die
das erfindungsgemäße Papier
benutzt. Diese Autorisierung kann verschlüsselt oder unverschlüsselt an
die Kontrolleinrichtung übertragen
werden. Es ist klar, dass in den Fällen, wo diese Autorisierung
nicht benutzt wird, bei der hinzugefügten Einrichtung jeder Eingang
bzw. Zugang zu egal welcher Autorisierungsfunktion unmöglich gemacht
werden kann (Einschränkung
der Gefahr des Raubkopierens oder vorsätzlichen Umgehens der Autorisierungsfunktion).
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Die
Detektionseinrichtung, die dazu dient, zu detektieren, ob es sich
um ein markiertes Papier handelt, sichert eine Detektion über die
gesamte Reproduktionsfläche,
und dies sogar dann, wenn die Fläche
des zu analysierenden Papiers verkleinert wurde (Fall des Zerschneidens
eines vertraulichen Dokuments, um zu versuchen, dieses Dokument
trotz der Markierung zu reproduzieren).