EP1002300B1 - Aufbau von sicherheitselementen für dokumente und vorrichtungen zur prüfung von dokumenten mit derartigen sicherheitselementen sowie verfahren zur anwendung dieser sicherheitselemente und vorrichtungen - Google Patents

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EP1002300B1
EP1002300B1 EP98932024A EP98932024A EP1002300B1 EP 1002300 B1 EP1002300 B1 EP 1002300B1 EP 98932024 A EP98932024 A EP 98932024A EP 98932024 A EP98932024 A EP 98932024A EP 1002300 B1 EP1002300 B1 EP 1002300B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
several
documents
electrically conductive
security
devices
Prior art date
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Revoked
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EP98932024A
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English (en)
French (fr)
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EP1002300A1 (de
Inventor
Frank Puttkammer
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WHD Elektronische Prueftechnik GmbH
Original Assignee
WHD Elektronische Prueftechnik GmbH
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/02—Testing electrical properties of the materials thereof
    • G07D7/026—Testing electrical properties of the materials thereof using capacitive sensors
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/003—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using security elements
    • G07D7/0032—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency using security elements using holograms

Definitions

  • the invention relates to the construction of security elements for documents and Devices for checking documents with such security elements and methods for the application of these security elements and devices.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art and in particular to complete the structure of security elements for documents with further security elements and to propose devices for testing such security elements and a new method of using security elements and devices which are essential to the counterfeiter make it difficult, if not impossible, to deduce the functioning of test methods and devices from the security elements to be tested, in order to then produce falsified documents which are so similar to the originals that they are not detected by test devices. It is also an object of the invention to propose safety elements and features or OVDs which have an optical diffraction effect and which can be checked quickly, independently of the person and with little effort and precisely.
  • the associated devices for testing security features are to be used both in high-speed document processing machines and in manual testing devices.
  • the task is solved by the following description of the invention.
  • the construction of security elements with a metallic reflective layer for documents to be checked provides for a new design that is not primarily based on visual inspection, but on test methods.
  • This design - hereinafter referred to as functional design - is the combination of electrically conductive and insulating structures of the same or different sizes, in the same or different planes to one another, with the same or different conductivities, and is produced from metallized structures and / or conductive inks or printing inks.
  • the functional design has a coding function in all distinguishable security elements and is therefore encrypted and can be checked.
  • the functional design can be a diffraction-optically effective security element or consist of electrically conductive colors or inks. If it is designed as a diffractive optically effective security element, it can match the optically, ie visually perceptible design and even support it in its optical design. Testable structures of metallizations and electrically conductive paints or inks in the form of lines, dots and Figures referred to. Such security elements are arranged on documents individually or in combination.
  • a security feature consists of at least one security element, preferably an accumulation of security elements of the same or different arrangement, size, color and / or conductivity.
  • diffraction-optically effective security elements are produced according to the invention from metallized structures instead of previous demetallization of individual structures.
  • metallized security elements are produced with a very close approximation to the desired metallized structure and steep edges to neighboring insulating structures. The steepness of these edges means that microstructures can be produced and checked.
  • the demetallized zones have been produced, for example by means of chemical etching processes, according to customary practice hitherto. As is known, these processes do not allow any steepness of the edges or an exact course of the desired structures.
  • the device for testing described security elements according to the invention has a capacitive scanner.
  • This scanner consists of a plurality of transmitting electrodes lying next to one another in one or more rows and a receiving electrode lying parallel to this series.
  • the scanner with small electrode areas has the advantage over sensors with large-area electrodes that there is less capacitive coupling between the individual electrodes.
  • the scanner is arranged in a document processing machine in such a way that the optical or mechanical sensors present in conventional document processing machines activate the test device according to the invention.
  • a sensor carrier is preferably used, which receives all sensors for testing. The distances between the sensors are minimized.
  • the device according to the invention has a pressure device which represents a very low resistance for the document.
  • This pressure device guides the document parallel to the transmitting and receiving electrodes or presses the document to be checked preferably onto the scanner. Furthermore, the axes of the transport rollers are connected to earth by means of sliding contacts. These additional shields and the pressure device guarantee repeatable test requirements with an even document spacing or contact and the functionality of the sensor is significantly improved.
  • the control of the individual transmitter electrodes with electrical energy is carried out with a time delay by means of control electronics with a switching frequency in the kHz range and beyond.
  • the main components of the control electronics in addition to the power supply are a multiplexer, an oscillator for providing the energy for the transmitting electrodes and an oscillator for controlling the multiplexer.
  • the energy of the respective controlled transmission electrode is capacitively coupled between this transmission and the reception electrode.
  • the signal curve at the receiving electrode is converted into a corresponding signal image.
  • the signal pattern depends on the metallized structure of the diffractive optical security element.
  • An evaluation electronics following the receiving electrode compares the signal image of the test document with corresponding reference signals.
  • the evaluation electronics essentially consist of a power supply, an amplifier, a demodulator, a comparator, a microprocessor with memory and filters to suppress external and interference signals.
  • reference signal images are stored in the memory and, depending on the security elements to be tested, are compared with the scanned signal image of the test document.
  • each electrically conductive security element is detected using the device according to the invention.
  • the comparison with the reference signal images provides a classifying signal for further processing. Accordingly, for example, a document recognized as a false certificate could be sorted out by stopping the checking device or redirecting the document transport route.
  • the sensor carrier is compactly connected to a circuit board that carries the control and evaluation electronics.
  • the other evaluation electronics correspond to those already described.
  • a further embodiment of the transmitting and receiving electrodes is characterized in that a plurality of transmitting and receiving electrodes are arranged next to one another and / or in series. Both the control and the reception of the signals are processed using the multiplex or demultiplex method.
  • these contain corresponding devices for transporting the document or the scanner, the function of which is similar to that of the transport devices in copiers, optical image feed scanners or fax machines.
  • a device is provided which defines the position of the capacitive scanner of the inventive test device in relation to the document by means of stop elements.
  • the device For the targeted testing of a defined number of security elements of a document, the device has a different number of transmitting or receiving electrodes lying next to one another. The greater the resolution achieved in this way, the more security elements and encodings with an increased level of difficulty in counterfeiting can be checked. As a result, simple hand-held devices, for example for everyday use, can be produced simply, easily handled and inexpensively, in which the presence of security features, for example a simple security thread, is checked. Devices with a higher resolution allow the testing of additional security elements, but without being able to recognize all the security elements. This is implemented using simple microprocessor software that is only sensitive to certain security features and is not public. A higher resolution with correspondingly designed software for the microcontroller allows all security features to be checked.
  • the invention also includes carrying out an image recognition and a status check of the documents.
  • image recognition via the coding is possible, namely an independent coding or as a supporting aid for sorting purposes, a coding for value level determination and a coding for authenticity determination.
  • an independent coding no further security element is present and the electrically conductive security element must be clearly identifiable, e.g. For example, the position on the document to minimize the incorrect rejection rate.
  • the coding then serves as a reference means in the event that an incorrect rejection has been detected.
  • a condition check is carried out with the aid of the test device according to the invention in the form that the conductivity of a security element allows conclusions to be drawn about the condition of the document, because experience has shown that a heavily used document also leads to wear on the electrically conductive structures and thus changes in the electrical conductivity.
  • the individual degrees of wear are classified using software. In this way, defined documents with a certain degree of wear can be sorted out. This degree of wear is expressed, for. B.
  • the security elements according to the invention are provided with codes which, in a mathematical relationship to one another - for example as a sum formation - result in a main code, which in turn contains a signal or code from the Simultaneous authenticity check of a metallic security thread and / or an equally synchronous check of an OVD determines the authenticity, the condition or the type of a certain document.
  • FIGS. 1 to 5 each show documents with security elements according to the invention, each of which contains a targeted electrical coding.
  • the capacitive scanner of the device according to the invention is also shown schematically.
  • 1 shows the schematic structure of a security feature 1 with metallized layers 2 .
  • the metallized layers 2 are separated by an insulating zone 3 .
  • the top view of the insulating zone 3 is shaped like a meander.
  • the width of the insulating zone 3 in the form of a meander is larger than the smallest distance between two electrodes.
  • the capacitive scanner 4 consists of a plurality of transmitter electrodes 5 lying next to one another and a reception electrode 6 lying parallel to this series .
  • FIG. 2 shows the schematic structure of a security feature 1 , in which alternating strip-like metallized zones 7 and insulating strip-like zones 8 are arranged parallel to one another.
  • the zones 7, 8 which are strip-shaped in plan view run parallel or perpendicular to the document transport direction. The latter case is shown in Fig. 3.
  • the distance between two zones of the same electrical conductivity is between 0.2 mm and 1.0 mm.
  • the widths of the zones with the same electrical conductivity vary. Different conductive zones with different widths are also possible.
  • FIG. 4 Parallel to the document transport direction, striped metallized zones 7 and insulating striped zones 8 are alternately arranged.
  • the metallized zones 7 are interrupted by a strip-shaped insulating zone 9 running perpendicularly thereto.
  • 5 shows a document with several security features. The targeted combination results in further coding. This increases test security.
  • 6 to 9 illustrate the block diagram and various configurations of the capacitive scanner 4 .
  • 6 shows the block diagram of the test device according to the invention, consisting of control electronics, a capacitively operating scanner 4 and evaluation electronics.
  • the control electronics essentially contain a demultiplexer 10, an oscillator 11 for providing the energy for the transmitting electrodes and an oscillator 12 for controlling the demultiplexer.
  • the evaluation electronics mainly consist of a power supply, an amplifier 13, a demodulator 14, a comparator 15, a microprocessor 16 with memory and filters for suppressing external and interference signals.
  • the transmitter and receiver electrodes are cast in a sensor carrier. These form a capacitive scanner 4 over the entire width of the document feeder.
  • the strip-shaped receiving electrode runs across the document feed direction.
  • the transmitting electrodes are arranged parallel to the receiving electrode.
  • the distance between a transmitting electrode and the receiving electrode is determined by the electrically conductive security elements typical of the document.
  • By lining up a plurality of transmitting electrodes it is possible to simultaneously detect several electrically conductive features in the longitudinal axis of the capacitive scanner 4 .
  • the resolution that can be achieved with this arrangement depends on the number of transmitting electrodes used. In this embodiment, the resolution is at a scannable point / mm in both the longitudinal and transverse directions.
  • the minimum distance between adjacent transmission electrodes is limited by the interfering capacitive coupling. In order to prevent this and to reduce interfering influences from adjacent transmission electrodes, the transmission electrodes are controlled in succession by a multiplexer 10 .
  • FIG. 7 shows the schematic representation of the scanner 4 with a multiplicity of transmission electrodes 5 and a reception electrode 6.
  • the control and evaluation is carried out according to the block diagram shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 shows the schematic representation of an embodiment of the capacitive scanner with a transmitting electrode 17 and a plurality of receiving electrodes 18.
  • the transmitting electrode 17 is controlled by means of an oscillator.
  • the signals of the receiving electrodes 18 are processed by means of multiplexers.
  • FIG. 9 shows the schematic representation of a further embodiment of the capacitive scanner with a large number of transmitting electrodes 19 and a large number of receiving electrodes 20. These are arranged alternately in a row. Accordingly, both the control signals of the transmitting electrodes 19 and the evaluation signals of the receiving electrodes 20 are processed by means of multiplex or demultiplexing methods.
  • 10 shows a schematic illustration of the capacitive scanner 4 and a document to be checked in a side view.
  • the security feature 1 includes metallized lines 21 and an electrically insulating carrier film 22.
  • FIG. 11 shows a schematic section through a security feature with a carrier layer 23 and a partially metallized layer 24.
  • the partially metallized layer 24 contains a plurality of insulating segments 25.
  • the partially metallized layer 26 has a different electrical conductivity than the partially metallized layer 24.
  • the edges of the partially metallized layers 24; 26 are ideally drawn at a right angle to the carrier layer 23 . Such edges or edges cannot even be produced nearly using conventional chemical methods, such as etching, since this results in “frayed” edges in the longitudinal direction and acute to obtuse angles with respect to the carrier layer 23 .
  • the metallized layers 24; 26 are to be realized with a continuous longitudinal profile and with edges that meet the carrier layer 23 almost at right angles. Electrochemical or electroerosive demetallization processes are preferably suitable for this.
  • the associated evaluation signal is shown in FIG. 12 in a voltage-time diagram. 13 to 15 show schematic representations of scanners 33, 34, 35 and a structured security feature 36.
  • the structure of the security feature 36 consists of an annularly metallized security element 37, a strip-like metallized security element 38 and two rectangularly metallized security elements 39, 40 Test security is achieved through the noticeably high edge steepness of the metallizations, as this greatly increases the amount of forgery.
  • Simple hand-held devices include a scanner 33 according to FIG.
  • the resolution is so low that only the strip-shaped security element 38 can be detected. Handheld devices of this type are suitable for everyday use because they are simple, easy to handle and inexpensive to produce. 14, higher resolution devices include a scanner 34 and allow in addition to the inspection of a strip-shaped security element 38, the inspection of additional security elements, in this case an annular security element 37.
  • the rectangular security elements 39, 40 are not checked. This is implemented using simple microprocessor software that is only sensitized to certain security elements.
  • the rectangular security elements 39, 40 are not present in the memory as reference signal images.
  • a higher resolution with correspondingly designed software for the microcontroller is shown in FIG. 15. This allows all security features to be checked, ie also the rectangular security elements 39, 40.
  • the microstructures are produced by targeted metallization. This creates steep edges to non-metallized structures.
  • the subsequent use of security elements is explained with the corresponding application of the method and incorporation of devices according to the invention.
  • groups of inspectors who receive specific knowledge of an inspection system in a targeted manner and, in particular, use authenticity inspection but also image recognition and condition inspection by means of prescribed inspection technology. The use of the test system is to be explained on the basis of groups A, B, C.
  • the state banks make publications an active security feature made of banknotes, so that the user himself, following instructions Can perform testing. These publications refer to test methods, which without and test methods which are carried out with aids.
  • the Scanner sensor is built into a handheld device. Using this handheld device and a special one Software is used to test the electrical conductivity of certain security elements.
  • the software is modified so that when the banknote is pulled through optical sensors the scanner is activated and then the pass length is measured.
  • the electrical The conductivity of a security element must be in a specified value.
  • the end of the banknote is determined by means of optical sensors and the scanner sensor is deactivated. Thus, the position of an electrically conductive security element on the test object be determined.
  • the data is saved with the stored data using a controller compared and evaluated.
  • Group B has machines for processing banknotes. These machines are equipped with special sensors to detect different features. These machines are currently equipped with sensors for the optical range and / or the detection of magnetic properties and / or testing by means of a capacitive sensor for measuring the length of passage. With these capacitive sensors, the presence of electrically conductive features larger than 6 mm can be detected. They do not permit the detection of several electrically conductive security elements in a pass width. In addition, the detection of different electrical conductivity in the security features is not possible. Structures within a security feature can also not be detected. However, these tests are possible by means of the scanner sensor described, so that group B can carry out a higher-quality test. The software for group B is designed such that the scanner sensor is activated by means of optical sensors and then the ring-shaped metalized security feature 37 and the striped metalized security feature 38 are recognized. The value of the conductivity is fixed. Deviations above or below 30% are rejected.
  • the software is designed in such a way that all security elements are recognized.
  • the scanner sensor is activated by means of optical sensors.
  • the passage length and the passage width of the security feature 36, the ring-shaped metallized security element 37, the strip-shaped security element 38 and the rectangular-shaped security elements 39, 40 are recognized.
  • the electrical conductivity is specified and deviations greater and less than 30% are rejected.
  • the entire test system can be varied, particularly for use in groups B and C, and its tasks can be changed nationally, particularly when testing the euro. Since the security feature to be checked is the same for all countries, for example in the case of the euro, both the test procedure and the test devices can be modified nationally depending on the focal points and changed one after the other.
  • the use of the security elements and test devices as described above is used as follows: Image recognition can be carried out using the coded, targeted metallizations. This image recognition can be used for different purposes, in particular sorting purposes, determination of the value level or authenticity. Another advantage of the test method is the condition control. The electrical conductivity measurement allows conclusions to be drawn about the condition of the banknote paper. Very heavily worn paper will minimize the electrical conductivity very much.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Aufbau von Sicherheitselementen für Dokumente und Vorrichtungen zur Prüfung von Dokumenten mit derartigen Sicherheitselementen sowie Verfahren zur Anwendung dieser Sicherheitselemente und Vorrichtungen.
Bisher werden Dokumente mit beugungsoptisch wirksamen Sicherheitselementen mit aufwendiger optischer Prüftechnik kontrolliert. Ein Test beispielsweise von Dokumenten mit beugungsoptisch wirksamen Sicherheitselementen bzw. mit sogenannten OVD's (optical variable device) ist innerhalb einer Dokumentenbearbeitungsmaschine nicht möglich, da diese mit hohen Geschwindigkeiten arbeitet. So wird in der US 4,255,652 eine Vorrichtung zum Nachweis von Kennungsmerkmalen an Dokumenten mit elektrisch leitenden Bereichen beschrieben. Mit Hilfe eines sich über die Breite des zu prüfenden Dokumentes erstreckenden und über diesem angeordneten ersten kapazitiven Elementes wird eine Ladung auf einen der elektrisch leitenden Bereiche übertragen. Beim Weitertransport des zu prüfenden Dokumentes gerät der aufgeladene, elektrisch leitende Bereich unter ein zweites sich über die Breite des zu prüfenden Dokumentes erstreckendes kapazitives Element, über das die Ladung abgeleitet wird. Eine Auswertungs- und Dekodierschaltung erzeugt dabei eine typische Signalfunktion. Diese Vorrichtung und das angewendete Funktionsprinzip gehen von relativ großen, sich über die Breite des zu prüfenden Dokumentes erstreckenden, elektrisch leitenden Bereichen aus, da die Menge der transportierten Ladung bei kleineren Flächen stark abnimmt. Eine gleichzeitige Prüfung mehrerer leitender Bereiche ist ebenso unmöglich wie eine Bestimmung ihrer geometrischen Form und Größe, insbesondere eines feingliedrigen Designs.
Weiter wird in der EP 0 097 570 eine Einrichtung zur Überprüfung der dielektrischen Eigenschaften von blattförmigen Materialien vorgeschlagen, bei der das zu prüfende Material zwischen den Belagpaaren einer Reihe von, eine bestimmte Konfiguration aufweisenden Kondensatoren hindurchgeführt wird. Eine Änderung der dielektrischen Eigenschaften hat eine Spannungsänderung an den Empfangselektroden zur Folge. Die Signale werden einzeln verstärkt und ausgewertet.
Bei dieser Einrichtung, die sich auf die Prüfung der dielektrischen Eigenschaften des Blattgutes, insbesondere von Wasserzeichen, stützt, werden alle Kondensatoren gleichzeitig mit der Oszillatorfrequenz gespeist, wodurch eine Kopplung zwischen benachbarten Kanälen eintreten kann. Wählt man einen größeren Abstand der Kondensatoren zur Vermeidung dieses Mangels, verringert sich die ereichbare geometrische Auflösung. Es können also nur grobe Strukturen erfaßt werden. Zur Beherrschung von Einschwingproblemen an den Empfangsbelägen der Kondensatoren ist nur eine relativ niedrige Umschaltfrequenz zulässig, wodurch der Prüfgeschwindigkeit niedrige Grenzen gesetzt sind. Eine derartige Einrichtung ist auch aus konstruktiven Gründen für schnellaufende Bearbeitungsmaschinen nicht einsetzbar.
Die DE 27 47 156 beschreibt ein Verfahren und ein Prüfgerät zur Echtheitsprüfung holographisch abgesicherter Identitätskarten. Das OVD wird reproduziert und anschließend einer Sichtkontrolle unterzogen. Für eine schnelle, effiziente, personenunabhängige Prüfung ist dieses Verfahren nicht geeignet.
In der EP 0 042 946 wird eine Vorrichtung zur Erzeugung von Abtastmustern beschrieben, die mittels Laser, Spiegel- und Linsensystem sowie einem Photodetektor geprüft werden. Der ökonomische Aufwand ist auch in diesem Fall sehr hoch. Er würde noch weiter steigen, wenn das Prüfgut unsortiert kontrolliert werden soll. Um eine Vorsortierung zu vermeiden, wäre eine mehrfache Anordnung des Echtheitsprüfsystems bzw. eine mehrmalige Prüfung notwendig.
In der EP 0 092 691 A1 wird eine Vorrichtung zur Detektion von Sicherheitsstreifen in Banknoten beschrieben. Mit Hilfe zweier Durchlichtmeßkanäle im Infrarotbereich bei Wellenlängen von etwa 5 mm werden die materialspezifischen Absorptionsbanden eines Kunststoffsicherheitsstreifens gemessen. Eine Echtheits- oder Qualitätsprüfung von beugungsoptisch wirksamen Sicherheitselementen, die metallisch reflektieren, wie beispielsweise Reflexhologramme oder Kinegramme, ist in besagter EP nicht beschrieben, wäre auch mit der benannten Vorrichtung nicht möglich.
Aus der GB 21 60 644 A ist bekannt, mittels Line-Scan-Kamera eine Auflichtprüfung von Banknoten, und aus der CH-PS 652 355 ist bekannt, Karten mit speziellem Schichtaufbau im Auf- bzw. Durchlicht-Verfahren zu prüfen. In beiden Fällen handelt es sich um eine Prüfung, bei der erhaltene Bildinformationen mit Originalen verglichen werden. Problematisch und damit von großem Nachteil sind die in beiden Verfahren auftretenden Reflexionen und Gebrauchsspuren.
Eine automatische Echtheitsprüfung von Hologramminformationen wird in DE-OS 38 11 905 beschrieben. Die in der DE-OS beschriebene Anordnung sieht für die Durchlichthologrammprüfung vor, Sender und Empfänger direkt einander gegenüberliegend anzuordnen, um die Hologramminformationen analysieren zu können. Diese gegenüberliegende Anordnung von Sender und Empfänger hat ein meßtechnisch nachteiliges Übersteuern und gegebenenfalls sogar eine Beschädigung der Aufnahmeelemente durch direkten Lichteinfall in den Zwischenräumen zwischen den aufeinanderfolgenden Banknoten zur Folge. Bei der Prüfung von gebrauchten Banknoten machen vorhandene Knitterfalten wegen zufälliger Reflexionen eine Prüfung praktisch unmöglich.
Nach den oben beschriebenen bekannten Verfahren ist eine exakte Positionierung der Prüfobjekte erforderlich, und sämtliche Vorrichtungen eignen sich nicht für schnellaufende Bearbeitungsmaschinen.
In der DE 196 04 856 A1 wird vorgeschlagen, die Zustands-, Qualitäts- bzw. Passerkontrolle von optischen Sicherheitsmerkmalen in Form von metallisch reflektierenden Schichten wie Kinegrammen, Hologrammen und dergleichen auf Wertpapieren, insbesondere Banknoten, so vorzunehmen, daß ein metallisch reflektierendes Sicherheitsmerkmal des Wertpapiers in an sich bekannter Weise im Durchlicht mittels mindestens einer elektronischen Kamera, bevorzugt einer CCD-Line-Scan-Kamera, abgetastet wird und die dabei ermittelten Ist-Werte mittels an sich bekannter Bildauswertemethoden mit Soll-Werten verglichen werden, um Banknoten mit fehlerhaften Sicherheitsmerkmalen zu kennzeichnen bzw. gebrauchte Scheine in einer Sortieranlage auszuscheiden. Die Vorrichtung, wie sie in der DE 196 04 856 A1 beschrieben ist, ist gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Transporteinrichtung zur Bewegung der Wertpapiere in dem Bereich der elektronischen Kamera, eine Infrarot-Strahlenquelle auf der der Kamera abgewandten Seite des zu prüfenden Wertpapiers und daß die optische Achse der Kamera mit der optischen Achse der Beleuchtungseinrichtung einen von 180° abweichenden Winkel einschließt und die Transporteinrichtung bevorzugt von Transportriemen gebildet ist, die quer zur Transportrichtung voneinander beabstandet sind. Auch diese Vorrichtung bzw. Verfahrensweise weist den Nachteil auf, daß insbesondere gebrauchte Banknoten mit Knitterfalten oder auch Banknoten, die eine beschädigte oder an ihrer Oberfläche verunreinigte Kinegrammfolie aufweisen, nicht als echte Banknoten erkannt werden. Darüber hinaus ist beschriebenes Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zwar automatisiert, aber für die im Verkehr befindlichen schnellaufenden Banknotenmaschinen mit einem Durchlauf von 1.200 Stück pro Minute nicht geeignet.
Beugungsoptisch wirksame Sicherheitsmerkmale bzw. OVD's auf Wertpapieren wie z.B. der deutschen 100- und 200-DM-Banknote werden derzeit manuell bzw visuell auf Beschädigungen, Passergenauigkeit, exakte Randausprägung usw. geprüft. Die Prüfung erfolgt visuell sowohl bei der Banknotenproduktion als auch bei der gegebenenfalls erforderlichen Aussortierung von aus dem Umlauf rückfließenden Banknoten. Diese Verfahrensweise ist zeitaufwendig und kostenintensiv. Darüber hinaus ist die Prüfung ungenau, da zum Beispiel bei beugungsoptisch wirksamen Sicherheitselementen nach bisher üblicher Praxis die demetallisierten Zonen beispielsweise mittels chemischer Ätzvorgänge erzeugt worden sind. Diese Vorgänge lassen bekanntermaßen keinen exakten Verlauf gewünschter Strukturen zu. Es entstehen in der Regel "ausgefranste" Randverläufe. Wie aus den Schriften US 5,248,544 sowie US 5,388,862 bekannt, weisen optisch variable Sicherheitselemente für Dokumente in der Form von sogenannten Hologrammen und von Sicherheitsfäden Metallschichten auf, wobei die Metallschichten in Hologrammen der Reflektion dienen. Beugungsoptisch wirksame Sicherheitselemente bzw. OVD's werden nur zur Erreichung von optischen Effekten angewendet und sind nur mit optischen Prüfmethoden oder durch visuelle Inaugenscheinnahme prüfbar. Andere Prüfverfahren, insbesondere solche zur Anwendung in schnellaufenden Bearbeitungsmaschinen, sind nicht bekannt.
In der DE 195 42 995 A1 wird unter anderem ein Verfahren zur Echtheitsprüfung eines Datenträgers durch Abgleich der verschiedenen zur Verfügung stehenden Daten beschrieben. Gemäß dieser Patentschrift sind folgende Möglichkeiten gegeben:
  • Vergleich des Standardbildes des Hologramms mit dem der Speichereinheit,
  • Vergleich der Hologrammdaten des Hologramms mit den Daten in einem definierten Bereich des Datenträgers und/oder denen einer Speichereinheit,
  • Vergleich der Hologrammdaten mit den Daten, die über eine Eingabeeinheit zur Verfügung stehen,
  • Vergleich des individuellen Bildes des Hologramms mit Daten der Eingabeeinheit der Speichereinheit und/oder den Daten des definierten Bereichs.
Auch dieses Verfahren ist zeitaufwendig und kostenintensiv. Die Prüfung erfolgt auf dem optischen Wege durch Abgleich über Bilderkennung mit Lesegerät und ist somit für schnellaufende Bearbeitungs- bzw. Prüfmaschinen nicht geeignet.
Die bekannten zu prüfenden Merkmale, Prüfzonen und -strukturen sowie die Prüfverfahren und -vorrichtungen für den Echtheitstest von Objekten, Wertpapieren, insbesondere Banknoten, haben den hauptsächlichen Nachteil, der in ihrer Bekanntheit liegt. Und zwar in einer Bekanntheit, die dem Fälscher ermöglicht, von der Kenntnis der Prüfverfahren und -vorrichtungen und deren Funktionieren auf die zu prüfenden Merkmale, die Prüfzonen und -strukturen zu schließen. Daraus ist eine völlig neue Aufgabenstellung für die Prüfung von Objekten, Wertpapieren, insbesondere Banknoten, abzuleiten, deren Lösung sich in einem neuen Verfahren der Anwendung von Prüfmerkmalen, Prüfverfahren und -vorrichtungen niederschlagen muß, um das leichte Herausfinden von Informationscodes und deren Kopieren zu verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere den Aufbau von Sicherheitselementen für Dokumente mit weiteren Sicherheitselementen zu komplettieren und Vorrichtungen zur Prüfung derartiger Sicherheitselemente und ein neues Verfahren der Anwendung von Sicherheitselementen und Vorrichtungen vorzuschlagen, die es dem Fälscher wesentlich erschweren wenn nicht sogar unmöglich machen, von dem Funktionieren von Prüfverfahren und -vorrichtungen auf die zu prüfenden Sicherheitselemente zu schließen, um dann Falsifikate herzustellen, die den Originalen so ähnlich sind, daß sie von Prüfvorrichtungen nicht erfaßt werden.
Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, beugungsoptisch wirksame Sicherheitselemente und - merkmale bzw. OVD's vorzuschlagen, die schnell, personenunabhängig und mit geringem Aufwand präzise zu prüfen sind. Die dazugehörigen Vorrichtungen zur Prüfung von Sicherheitsmerkmalen sollen sowohl in schnellaufenden Dokumentenbearbeitungsmaschinen als auch in Handprüfgeräten Anwendung finden. Desweiteren ist es Aufgabe der Erfindung, mehrere der erfindungsgemäßen Vorrichtungen so zu gestalten, daß sie eine definierte Anzahl mehrerer auf einem Dokument vorhandener Sicherheitselemente bzw. -merkmale prüfen, wobei die Anzahl der zu prüfenden Sicherheitselemente zwischen den Vorrichtungen unterschiedlich ist. Diese Aufgabenstellung verfolgt das Ziel, unterschiedliche Prüfkriterien entsprechend dem möglichen Kostenaufwand und der prüfbaren Sicherheitselemente zu erreichen.
Die Aufgabenstellung wird durch die nachfolgende Erfindungsbeschreibung gelöst.
Der Aufbau von Sicherheitselementen mit metallischer Reflexionsschicht für zu prüfende Dokumente sieht ein neues, nicht vordergründig auf die visuelle Betrachtung, sondern auf Prüfverfahren ausgerichtetes Design vor. Dieses Design - nachfolgend als funktionelles Design bezeichnet - ist die Kombination von elektrisch leitenden und isolierenden Strukturen von gleicher oder unterschiedlicher Größe, in gleichen oder unterschiedlichen Ebenen zueinander, mit gleichen oder unterschiedlichen Leitfähigkeiten und wird hergestellt aus metallisierten Strukturen und/oder leitfähigen Tinten oder Druckfarben. In seiner Vielgestaltigkeit und unterschiedlichen Zusammensetzung erhält das funktionelle Design in allen unterscheidbaren Sicherheitselementen Kodierfunktion und ist damit verschlüsselt prüffähig. Das funktionelle Design kann gemäß der Erfindung ein beugungsoptisch wirksames Sicherheitselement sein oder aus elektrisch leitenden Farben oder Tinten bestehen. Ist es als beugungsoptisch wirksames Sicherheitselement ausgebildet, kann es mit dem optisch, also visuell wahrnehmbaren Design übereinstimmen und es sogar in seinem optischen Design unterstützen.
Als Sicherheitselemente werden mittels kapazitiver Kopplung prüfbare Strukturen von Metallisierungen und elektrisch leitenden Farben oder Tinten in Form von Strichen, Punkten und
Figuren bezeichnet. Derartige Sicherheitselemente sind auf Dokumenten einzeln oder in Kombination angeordnet.
Ein Sicherheitsmerkmal besteht aus mindestens einem Sicherheitselement, vorzugsweise einer Anhäufung von Sicherheitselementen von gleicher oder unterschiedlicher Anordnung, Größe, Farbton und/oder Leitfähigkeit.
Unter Anwendung an sich bekannter Herstellungstechnologien werden beugungsoptisch wirksame Sicherheitselemente, anstelle bisheriger Demetallisierung einzelner Strukturen erfindungsgemäß aus metallisierten Strukturen hergestellt. Um die zu prüfenden Sicherheitselemente in einer hohen Qualität herzustellen, werden erfindungsgemäß metallisierte Sicherheitselemente mit einer sehr hohen Annäherung an die gewünschte metallisierte Struktur und steilen Kanten zu benachbarten isolierenden Strukturen hergestellt. Die Steilheit dieser Kanten bewirkt, daß Mikrostrukturen herstellbar sind und geprüft werden können. Wie bereits oben ausgeführt, sind bei beugungsoptisch wirksamen Sicherheitselementen nach bisher üblicher Praxis die demetallisierten Zonen beispielsweise mittels chemischer Ätzvorgänge erzeugt worden. Diese Vorgänge lassen bekanntermaßen keine Steilheit der Kanten und keinen exakten Verlauf gewünschter Strukturen zu. Es entstehen in der Regel "ausgefranste" Randverläufe. Diese Randverläufe gestatten nicht, daß die Demetallisierungszonen mit Breiten im Zehntel-Millimeter-Bereich als funktionelles Design verwendet werden. Zur Erzielung exakter Randverläufe für ein fünktionelles Design muß eine andere Herstellungstechnologie angewendet werden. Es wird eine zielgerichtete Metallisierung mit benachbarten nichtmetallisierten Zonen in bekannten Hochvakuum-Bedampfungsanlagen durchgeführt. Für Fälscher bedeutet dies einen erhöhten Kostenaufwand bei der Herstellung von Falsifikaten. Erfindungsgemäße beugungsoptisch wirksame Sicherheitselemente in Prüfzonen haben neben an sich bekannten, mehr oder weniger vollflächigen Strukturen mindestens ein prüfbares balken-, gitter-, bogen- und/oder kreisförmiges Sicherheitselement mit einer Strichbreite ≤ 5 mm. Diese Sicherheitselemente stellen gleichzeitig eine Kodierung von Informationen dar, die mittels erfindungsgemäßer Vorrichtungen erkannt und ausgewertet werden.
Die Vorrichtung zur Prüfung beschriebener erfindungsgemäßer Sicherheitselemente weist einen kapazitiv arbeitenden Scanner auf. Dieser Scanner besteht aus einer Vielzahl in einer oder mehreren Zeilen nebeneinanderliegender Sendeelektroden und einer parallel zu dieser Aneinanderreihung liegenden Empfangselektrode.
Der Scanner mit geringen Elektrodenflächen hat gegenüber Sensoren mit großflächigen Elektroden den Vorteil, daß sich eine geringere kapazitive Kopplung zwischen den einzelnen Elektroden ergibt. Der Scanner ist in einer Dokumentenbearbeitungsmaschine so angeordnet, daß die in üblichen Dokumentenbearbeitungsmaschinen vorhandenen optischen oder mechanischen Sensoren die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung aktivieren. Zur Verminderung von Detektions- und Meßfehlem wird vorzugsweise ein Sensorträger verwendet, der alle Sensoren zur Prüfung aufnimmt. Die Abstände zwischen den Sensoren werden minimiert. Diese Minimierung der Abstände zwischen den Sensoren ist zur Verminderung der Lageänderung der zu prüfenden Dokumente erforderlich, da während des Dokumentendurchlaufs durch den Dokumentenzustand, den Abnutzungsgrad der Maschine sowie durch Umgebungsbedingungen, insbesondere Temperatur und Luftfeuchtigkeit sich die Lage der Dokumente ändert. Durch ungünstigen Dokumenteneinzug ändert sich der Dokumentenabstand zueinander. Schräger Dokumentendurchlauf kann sich auch durch Abnutzung von Transportrollen und Lagern ergeben, das bedeutet auch, daß sich ein gerade eingezogenes Dokument während des Transports verdreht. Diese ungewünschte Lageänderung hat zur Folge, daß der definierte Zeitablauf gestört wird und somit falsche Abweisungen entstehen. Je kleiner die Sicherheitselemente sind, umso problematischer ist ihre Detektierung. Erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Andruckvorrichtung auf, die einen sehr geringen Widerstand für das Dokument darstellt. Diese Andruckvorrichtung führt das Dokument parallel zu Sende- und Empfangselektroden bzw. drückt das zu prüfende Dokument vorzugsweise auf den Scanner. Weiterhin werden die Achsen der Transportrollen mittels Schleifkontakten mit Masse verbunden. Durch diese zusätzlichen Abschirmungen und die Andruckvorrichtung werden wiederholbare Prüfvoraussetzungen mit einem gleichmäßigen Dokumentenabstand bzw. -kontakt garantiert und die Funktionsfähigkeit des Sensors wesentlich verbessert. Die Ansteuerung der einzelnen Sendeelektroden mit elektrischer Energie erfolgt zeitversetzt mittels einer Ansteuerelektronik mit einer Umschaltfrequenz im kHz-Bereich und darüber hinaus. Die Ansteuerelektronik enthält als Hauptbestandteile neben der Stromversorgung einen Multiplexer, einen Oszillator zur Bereitstellung der Energie für die Sendeelektroden und einen Oszillator zur Ansteuerung des Multiplexers.
Die Energie der jeweils angesteuerten Sendeelektrode wird im Falle elektrischer Leitfähigkeit zwischen dieser Sende- und der Empfangselektrode kapazitiv überkoppelt. Der Signalverlauf an der Empfangselektrode wird in ein entsprechendes Signalbild umgewandelt. Das Signalbild ist abhängig von der metallisierten Struktur des beugungsoptisch wirksamen Sicherheitselements. Eine der Empfangselektrode nachfolgende Auswerteelektronik vergleicht das Signalbild des Prüfdokuments mit entsprechenden Referenzsignalen. Die Auswerteelektronik besteht im Wesentlichen aus einer Stromversorgung, einem Verstärker, einem Demodulator, einem Komparator, einem Mikroprozessor mit Speicher sowie Filtern zur Unterdrückung von Fremd- und Störsignalen.
In dem Speicher sind neben der Software für den Mikroprozessor Referenzsignalbilder gespeichert, die abhängig von den zu prüfenden Sicherheitselementen mit dem abgetasteten Signalbild des Prüfdokuments verglichen werden. Da der Scanner über die gesamte Breite des Dokuments hinausgeht, wird jedes elektrisch leitende Sicherheitselement mit erfindungsgemäßer Vorrichtung erfaßt. Der Vergleich mit den Referenzsignalbildern liefert ein klassifizierendes Signal zur Weiterverarbeitung. Dementsprechend könnte beispielsweise ein als Falsifikat erkanntes Dokument aussortiert werden, indem die Prüfeinrichtung gestoppt oder der Dokumententransportweg umgeleitet wird. Um Störeinflüsse zu verringern, wird der Sensorträger kompakt mit einer Platine verbunden, welche die Ansteuer- und die Auswerteelektronik trägt.
In Abwandlung der Elektrodenanordnung liegt es im Bereich der Erfindung, eine langgestreckte Sendeelektrode parallel zu einer Aneinanderreihung einer Vielzahl nebeneinanderliegender Empfangselektroden anzuordnen. In diesem Fall werden die empfangenen Signale mittels Multiplexer verarbeitet. Die weitere Auswerteelektronik entspricht der bereits beschriebenen.
Eine weitere Ausgestaltung der Sende- und Empfangselektroden ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Sende- und Empfangselektroden nebeneinander und/oder in Reihe angeordnet sind. Sowohl die Ansteuerung als auch der Empfang der Signale werden nach dem Multiplex- bzw. Demultiplexverfahren verarbeitet.
Zum Einsatz in Handgeräten enthalten diese analog entsprechende Vorrichtungen zum Transport des Dokuments oder des Scanners, deren Funktion den Transportvorrichtungen in Kopierern, optischen Bildeinzugsscannern oder Faxgeräten gleicht. In Abwandlung dazu ist eine Vorrichtung vorgesehen, die mittels Anschlagelementen die Position von kapazitiv arbeitendem Scanner erfindungsgemäßer Prüfvorrichtung zum Dokument definiert.
Zur zielgerichteten Prüfung einer definierten Anzahl von Sicherheitselementen eines Dokuments weist die Vorrichtung eine unterschiedliche Anzahl von nebeneinanderliegenden Sende- bzw. Empfangselektroden auf. Je größer die dadurch erreichte Auflösung ist, desto mehr Sicherheitselemente und Kodierungen mit erhöhtem Schwierigkeitsgrad bei der Fälschung lassen sich prüfen. Dadurch lassen sich einfache Handgeräte, z.B. für den alltäglichen Gebrauch einfach, leicht handhabbar und kostengünstig herstellen, bei denen die Präsenz von Sicherheitsmerkmalen, z.B. ein einfacher Sicherheitsfaden geprüft werden. Vorrichtungen mit höherer Auflösung gestatten die Prüfung von zusätzlichen Sicherheitselementen, ohne jedoch alle Sicherheitselemente erkennen zu können. Dies wird durch eine einfache Mikroprozessor-Software realisiert, die nur auf bestimmte Sicherheitsmerkmale sensibilisiert und nicht öffentlich ist. Eine höhere Auflösung mit entspechend gestalteter Software für den Mikrocontroller läßt die Prüfung aller Sicherheitsmerkmale zu. Dieser hohe Prüfaufwand wird z.B. bei den Herstellern solcher Sicherheitsmerkmale und bei Anwendern mit sehr hohem Sicherheitsstandard angewandt, um bestmögliche Prüfresultate zu erhalten. Dadurch lassen sich auch unterschiedliche Leitfähigkeiten zuverlässig erkennen.
Zu dem Gesamtsystem der Verwendung beschriebener Sicherheitselemente und Vorrichtungen für die Prüfung von Dokumenten kommt erfindungsgemäß auch in Betracht, eine Image-erkennung und eine Zustandskontrolle der Dokumente durchzuführen. Mittels der elektrisch leitenden Sicherheitselemente ist eine Imageerkennung über die Kodierung möglich und zwar eine selbständige oder als Hilfsmittel unterstützende Kodierung für Sortierzwecke, eine Kodierung für Wertstufen-Bestimmung und eine Kodierung für Echtheitsbestimmung. Bei einer selbständigen Kodierung ist kein weiteres Sicherheitselement vorhanden und es muß das elektrisch leitende Sicherheitselement eindeutig identifizierbar sein, z. B. die Position auf dem Dokument, damit die falsche Rückweisrate minimiert wird. Bei einer als Hilfsmittel unterstützenden Kodierung sind weitere Merkmale vorhanden, die Kodierung dient dann als Referenzmittel für den Fall, daß eine falsche Rückweisung erkannt wurde. Eine Zustandskontrolle wird mit Hilfe erfindungsgemäßer Prüfvorrichtung durchgeführt und zwar in der Gestalt, daß die Leitfähigkeit eines Sicherheitselements Rückschlüsse auf den Zustand des Dokuments zuläßt, weil ein stark strapaziertes Dokument erfahrungsgemäß auch zu einer Abnutzung der elektrisch leitenden Strukturen führt und sich somit die elektrische Leitfähigkeit verändert. Die einzelnen Abnutzungsgrade werden mittels Software klassifiziert. Somit können definiert Dokumente mit einem bestimmten Abnutzungsgrad aussortiert werden. Dieser Abnutzungsgrad äußert sich z. B. durch ein teilweise beschädigtes OVD, ein eingerissenes Dokument und ein dadurch beschädigtes Sicherheitselement oder ein übermäßig stark geknittertes Dokument, bei der es zum Bruch innerhalb eines Sicherheitselements gekommen ist. Es ergeben sich demzufolge vielseitige Kombinationsmöglichkeiten zwischen Echtheitsprüfung, Image-Erkennung und Zustandskontrolle. Neben der optischen Gestaltung von Sicherheitsmerkmalen auf einem zu prüfenden Dokument werden - wie oben näher beschrieben - die erfindungsgemäßen Sicherheitselemente mit Kodierungen versehen, die in einem mathematischen Bezug zueinander - beispielsweise als Summenbildung - einen Hauptkode ergeben, der wiederum mit einem Signal bzw. Kode aus der gleichlaufenden Echtheitsprüfung eines metallischen Sicherheitsfadens und/oder einer ebenfalls gleichlaufenden Prüfung eines OVD's die Echtheit, den Zustand oder die Sorte eines bestimmten Dokuments bestimmt.
Die Merkmale der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen vorteilhafte, schutzfähige Ausführungen darstellen, für die hier Schutz beansprucht wird. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
schematische Darstellung eines Dokuments mit määnderförmigem metallisierten Sicherheitsmerkmal,
Fig. 2, 3
schematische Darstellung von Dokumenten mit streifenförmig metallisierten Sicherheitselementen,
Fig. 4
schematische Darstellung eines Dokuments mit gitterförmig metallisiertem Sicherheitsmerkmal,
Fig. 5
schematische Darstellung eines Dokuments mit mehreren Sicherheitsmerkmalen,
Fig. 6
Blockschaltbild einer Prüfvorrichtung,
Fig. 7 - 9
schematische Darstellung verschiedenartiger Scanner,
Fig. 10
schematische Darstellung des Scanners und eines zu prüfenden Dokuments in Seitenansicht,
Fig. 11,
schematischer Schnitt durch metallisierte Sicherheitselemente,
Fig. 12,
Spannungs-Zeit-Diagramm des Auswertesignals zu Fig. 11,
Fig. 13 - 15
schematische Darstellungen von Scannern und einem strukturierten Sicherheitsmerkmal.
Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Beispiele zeigen jeweils Dokumente mit erfindungsgemäßen Sicherheitselementen, die jeweils eine zielgerichtete elektrische Kodierung enthalten.
Der kapazitiv arbeitende Scanner erfindungsgemäßer Vorrichtung ist ebenfalls schematisch dargestellt.
In Fig. 1 ist der schematische Aufbau eines Sicherheitsmerkmals 1 mit metallisierten Schichten 2 dargestellt. Die metallisierten Schichten 2 sind durch eine isolierende Zone 3 getrennt. In Draufsicht besitzt die isolierende Zone 3 die Form eines Mäanders. Die Breite der isolierenden Zone 3 in Form eines Mäanders ist dabei größer als der kleinste Abstand zweier Elektroden. Der kapazitiv arbeitende Scanner 4 besteht aus einer Vielzahl nebeneinanderliegender Sendeelektroden 5 und einer parallel zu dieser Aneinanderreihung liegenden Empfangselektrode 6.
Fig. 2 zeigt den schematischen Aufbau eines Sicherheitsmerkmals 1, bei dem abwechselnd streifenförmig metallisierte Zonen 7 und isolierende streifenförmige Zonen 8 parallel zueinander angeordnet sind. Die in Draufsicht streifenförmigen Zonen 7, 8 verlaufen dabei parallel oder senkrecht zur Dokumententransportrichtung. Letzterer Fall ist in Fig. 3 dargestellt. Der Abstand zwischen zwei Zonen gleicher elektrischer Leitfähigkeit beträgt zwischen 0,2 mm und 1,0 mm. Die Breiten der Zonen gleicher elektrischer Leitfähigkeit variieren dabei. Unterschiedlich leitfähige Zonen mit unterschiedlichen Breiten sind ebenfalls möglich.
Eine Kombination der Merkmale aus den Fig. 2 und 3 ist in Fig. 4 dargestellt. Parallel zur Dokumententransportrichtung sind abwechselnd streifenförmig metallisierte Zonen 7 und isolierende streifenförmige Zonen 8 angeordnet. Die metallisierten Zonen 7 sind durch eine senkrecht dazu verlaufende streifenförmige isolierende Zone 9 unterbrochen.
Die Fig. 5 zeigt ein Dokument mit mehreren Sicherheitsmerkmalen. Die gezielte Kombination ergibt eine weitere Kodierung. Dadurch wird die Prüfsicherheit erhöht.
Die Fig. 6 bis 9 stellen das Blockschaltbild sowie verschiedene Ausgestaltungsformen des kapazitiv arbeitenden Scanners 4 dar.
Fig. 6 zeigt das Blockschaltbild erfindungsgemäßer Prüfvorrichtung, bestehend aus einer Ansteuerelektronik, einem kapazitiv arbeitenden Scanner 4 und einer Auswerteelektronik. Die Ansteuerelektronik enthält im Wesentlichen neben der Stromversorgung einen Demultiplexer 10, einen Oszillator 11 zur Bereitstellung der Energie für die Sendeelektroden und einen Oszillator 12 zur Ansteuerung des Demultiplexers.
Die Auswerteelektronik besteht hauptsächlich aus einer Stromversorgung, einem Verstärker 13, einem Demodulator 14, einem Komparator 15, einem Mikroprozessor 16 mit Speicher sowie Filtern zur Unterdrückung von Fremd- und Störsignalen.
In einem Sensorträger eingegossen befinden sich die Sende- und Empfangselektroden. Diese bilden über die gesamte Dokumenteneinzugsbreite einen kapazitiv arbeitenden Scanner 4. Die streifenförmige Empfangselektrode verläuft quer zur Dokumenteneinzugsrichtung. Die Sendeelektroden sind parallel zur Empfangselektrode angeordnet. Der Abstand einer Sendeelektrode zur Empfangselektrode wird durch die dokumententypischen elektrisch leitenden Sicherheitselemente bestimmt. Durch die Aneinanderreihung von mehreren Sendeelektroden wird die Möglichkeit gegeben, in Längsachse des kapazitiv arbeitenden Scanners 4 mehrere elektrisch leitende Merkmale gleichzeitig zu erfassen. Die mit dieser Anordnung erreichbare Auflösung hängt von der Zahl der verwendeten Sendeelektroden ab. In diesem Ausführungsbeispiel liegt die Auflösung bei einem abtastbaren Punkt/mm sowohl in Längs- als auch in Querrichtung. Der Mindestabstand zwischen benachbarten Sendeelektroden wird durch die störende kapazitive Kopplung untereinander begrenzt. Um dies zu verhindern und störende Einflüsse benachbarter Sendeelektroden zu verringern, werden die Sendeelektroden durch einen Multiplexer 10 nacheinander angesteuert. Durch die Anordnung der Sendeelektroden über die gesamte Dokumenteneinzugsbreite erfolgt die Prüfung der Dokumente lageneutral. Das bedeutet, daß eine Vorsortierung mehrerer Dokumente bei einer Dokumentenbearbeitungsmaschine entfällt.
Fig. 7 zeigt die schematische Darstellung des Scanners 4 mit einer Vielzahl von Sendeelektroden 5 und einer Empfangselektrode 6. Die Ansteuerung und Auswertung erfolgt nach dem in Fig. 6 dargestellten Blockschaltbild.
Fig. 8 zeigt die schematische Darstellung einer Ausführungsform des kapazitiv arbeitenden Scanners mit einer Sendeelektrode 17 und einer Vielzahl von Empfangselektroden 18. In Abwandlung zum Blockschaltbild nach Fig. 6 wird die Sendeelektrode 17 mittels Oszillator angesteuert. Die Signale der Empfangselektroden 18 werden mittels Multiplexer verarbeitet. Die weitere Auswerteelektronik, bestehend aus Stromversorgung, einem Verstärker, einem Demodulator, einem Komparator, einem Mikroprozessor mit Speicher sowie Filtern zur Unterdrückung von Fremd- und Störsignalen, gleicht dem Blockschaltbild nach Fig. 6.
Fig. 9 zeigt die schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des kapazitiv arbeitenden Scanners mit einer Vielzahl von Sendeelektroden 19 und einer Vielzahl von Empfangselektroden 20. Diese sind in einer Reihe abwechselnd angeordnet. Dementsprechend werden sowohl die Ansteuersignale der Sendeelektroden 19 als auch die Auswertesignale der Empfangselektroden 20 mittels Multiplex- bzw. Demultiplexverfahren verarbeitet.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung des kapazitiv arbeitenden Scanners 4 und eines zu prüfenden Dokuments in Seitenansicht. Das Sicherheitsmerkmal 1 beinhaltet metallisierte Linien 21 sowie eine elektrisch isolierende Trägerfolie 22.
Fig. 11 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein Sicherheitsmerkmal mit einer Trägerschicht 23 und einer partiell metallisierten Schicht 24. Die partiell metallisierte Schicht 24 beinhaltet mehrere isolierende Segmente 25. Die partiell metallisierte Schicht 26 besitzt eine andere elektrische Leitfähigkeit als die partiell metallisierte Schicht 24. In der schematischen Darstellung sind die Kanten der partiell metallisierten Schichten 24;26 idealisiert in einem rechten Winkel zur Trägerschicht 23 gezeichnet. Derartige Ränder bzw. Kanten sind nicht einmal annähernd mit konventionellen chemischen Verfahren, wie Ätzen, herstellbar, da dabei "ausgefranste" Ränder im Längsverlauf sowie spitz- bis stumpfwinklige Kanten in Bezug auf die Trägerschicht 23 entstehen. Zum Erzielen markanter Signalverläufe sind dagegen die metallisierten Schichten 24;26 mit einem stetigen Längsverlauf und mit Kanten zu realisieren, die nahezu im rechten Winkel auf die Trägerschicht 23 treffen. Dazu eignen sich bevorzugt elektrochemische bzw. elektroerosive Demetallisierungsverfahren. In Fig. 12 ist das zugehörige Auswertesignal in einem Spannungs-Zeit-Diagramm dargestellt.
Die Fig. 13 bis 15 zeigen schematische Darstellungen von Scannern 33, 34, 35 und einem strukturierten Sicherheitsmerkmal 36. Die Struktur des Sicherheitsmerkmal 36 besteht aus einem ringförmig metallisierten Sicherheitselement 37, einem streifenförmig metallisierten Sicherheitselement 38 und zwei rechteckig metallisierten Sicherheitselementen 39, 40. Die Prüfsicherheit wird durch die erkennbar hohe Kantensteilheit der Metallisierungen erreicht, da dadurch der Fälschungsaufwand stark erhöht wird. Einfache Handgeräte beinhalten einen Scanner 33 nach Fig. 13. Die Auflösung ist so gering, daß nur das streifenförmige Sicherheitselement 38 nachgewiesen werden kann. Derartige Handgeräte bieten sich für den alltäglichen Gebrauch an, da sie einfach, leicht handhabbar und kostengünstig herstellbar sind. Vorrichtungen mit höherer Auflösung nach Fig. 14 beinhalten einen Scanner 34 und gestatten
neben der Prüfung eines streifenförmigen Sicherheitselements 38 die Prüfung von zusätzlichen Sicherheitselementen, in diesem Fall eines ringförmigen Sicherheitselements 37. Die rechteckigen Sicherheitselemente 39, 40 werden nicht geprüft. Dies wird durch eine einfache Mikroprozessor-Software realisiert, die nur auf bestimmte Sicherheitselemente sensibilisiert ist. Die rechteckförmigen Sicherheitselemente 39, 40 liegen nicht im Speicher als Referenzsignalbilder vor.
Eine höhere Auflösung mit entspechend gestalteter Software für den Mikrocontroller zeigt Fig. 15. Diese läßt die Prüfung aller Sicherheitsmerkmale zu, d. h. auch die rechteckförmigen Sicherheitselemente 39, 40. Zur Erhaltung der Brillianz der optisch wirksamen Sicherheitselemente werden die Mikrostrukturen durch zielgerichtetes Metallisieren hergestellt. Dadurch entstehen steile Kanten zu nichtmetallisierten Strukturen.
Zur Erfüllung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabenstellung, nämlich ein neues Verfahren der Anwendung von Sicherheitselementen und Prüfvorrichtungen vorzuschlagen, um der Bekanntheit bzw. dem schnellen Bekanntwerden des Funktionierens von Prüfverfahren und Vorrichtungen entgegenzuwirken, wird nachfolgende Verwendung von Sicherheitselementen unter entsprechender Verfahrensanwendung und Einbeziehung erfindungsgemäßer Vorrichtungen erläutert.
Zur breiten Anwendung der Erfindung macht es sich erforderlich, Gruppen von Prüfern festzulegen, welche zielgerichtet bestimmte Kenntnisse eines Prüfsystems erhalten und mittels vorgeschriebener Prüftechnik insbesondere Echtheitsprüfung aber auch Image-Erkennung und eine Zustandsprüfung vornehmen.
Anhand der Gruppen A, B, C soll die Anwendung des Prüfsystems erläutert werden.
Gruppe A:
Bekannterweise werden durch die Staatsbanken Veröffentlichungen zu aktiven Sicherheitsmerkmalen von Banknoten gemacht, so daß der Benutzer selbst nach einer Anleitung eine Prüfung durchführen kann. Diese Veröffentlichungen beziehen sich sowohl auf Prüfmethoden, welche ohne und Prüfmethoden, welche mit Hilfsmitteln durchgeführt werden. Der Scannersensor ist in ein Handgerät eingebaut. Mittels dieses Handgeräts und einer speziellen Software erfolgt eine Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit bestimmter Sicherheitselemente.
Die Software ist so modifiziert, daß beim Durchziehen der Banknote über optische Sensoren der Scanner aktiviert wird und anschließend die Durchlauflänge gemessen wird. Die elektrische Leitfähigkeit eines Sicherheitselements muß dabei in einem festgelegten Wert vorliegen. Mittels optischer Sensoren wird das Ende der Banknote ermittelt und der Scannersensor deaktiviert. Somit kann die Position eines elektrisch leitenden Sicherheitselements auf dem Prüfobjekt festgestellt werden. Mittels Controller werden die Daten mit den abgespeicherten Daten verglichen und ausgewertet.
Gruppe B:
Die Gruppe B verfügt über Maschinen zur Bearbeitung von Banknoten. Diese Maschinen sind mit speziellen Sensoren ausgerüstet, um unterschiedliche Merkmale zu detektieren. Gegenwärtig sind diese Maschinen mit Sensoren für den optischen Bereich und/oder den Nachweis magnetischer Eigenschaften und/oder Prüfung mittels kapazitivem Sensor zur Durchlauflängenmessung ausgestattet. Mit diesen kapazitiven Sensoren kann man das Vorhandensein von elektrisch leitenden Merkmalen größer als 6 mm detektieren. Sie gestatten keine Detektion mehrerer elektrisch leitender Sicherheitselemente in Durchlaufbreite. Außerdem ist die Detektion unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit in den Sicherheitsmerkmalen nicht möglich. Strukturen innerhalb eines Sicherheitsmerkmals können ebenfalls nicht detektiert werden. Mittels des beschriebenen Scannersensors sind aber diese Prüfungen möglich, so daß diese Gruppe B eine höherwertige Prüfung durchführen kann.
Die Software für die Gruppe B ist so ausgelegt, daß mittels optischer Sensoren der Scannersensor aktiviert wird und anschließend das ringförmig metallisierte Sicherheitsmerkmal 37 und das streifenförmig metallisierte Sicherheitsmerkmal 38 erkannt werden. Der Wert der Leitfähigkeit ist dabei festgelegt. Abweichungen über oder unter 30 % werden abgewiesen.
Gruppe C:
Die Software ist so ausgelegt, daß alle Sicherheitselemente erkannt werden. Mittels optischer Sensoren wird der Scannersensor aktiviert. Es werden die Durchlauflänge und die Durchlaufbreite des Sicherheitsmerkmals 36, das ringförmig metallisierte Sicherheitselement 37, das streifenförmige Sicherheitselement 38 und die rechteckfärmigen Sicherheitselemente 39, 40 erkannt. Die elektrische Leitfähigkeit wird vorgegeben, und Abweichungen größer und kleiner 30 % werden abgewiesen.
Insbesondere zur Anwendung in den Gruppen B und C ist das gesamte Prüfsystem variierbar und insbesondere bei der Prüfung des Euro in seinen Aufgabenstellungen national veränderbar. Da das zu prüfende Sicherheitsmerkmal zum Beispiel beim Euro in allen Staaten das gleiche ist, können aber national verschieden je nach Schwerpunkten sowohl das Prüfverfahren als auch die Prüfvorrichtungen modifiziert und zeitlich nacheinander verändert werden.
Die Anwendung der Sicherheitselemente und Prüfvorrichtungen, wie sie oben beschrieben wurde, wird wie folgt eingesetzt: Mittels der kodierten zielgerichteten Metallisierungen kann eine Imageerkennung erfolgen. Diese Imageerkennung kann für unterschiedliche Zwecke, insbesondere Sortierzwecke, Wertstufen- oder Echtheitsbestimmung genutzt werden. Weiterer Vorteil der Prüfmethode ist die Zustandskontrolle. Die elektrische Leitfähigkeitsmessung läßt Rückschlüsse auf den Zustand des Banknotenpapiers zu. Sehr stark verschlissenes Papier wird die elektrische Leitfähigkeit sehr stark minimieren.In der vorliegenden Erfindung wurde anhand konkreter Ausführungsbeispiele der Aufbau von Sicherheitselementen und eine Vorrichtung zur Prüfung derartiger Elemente erläutert. Es sei aber vermerkt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Einzelheiten der Beschreibung in den Ausführungsbeispielen eingeschränkt ist, da im Rahmen der Patentansprüche Änderungen und Abwandlungen beansprucht werden. Die gezielte Kombination beugungsoptisch wirksamer Sicherheitselemente mit anderen elektrisch leitenden Merkmalen ergibt eine weitere Kodierung. Gleichzeitig lassen sich weitere elektrisch leitende Prüfmerkmale, wie z. B. ein elektrisch leitender Sicherheitsfaden mittels erfindungsgemäßer Prüfvorrichtung klassifizieren.

Claims (18)

  1. Aufbau von beugungsoptisch wirksamen Sicherheitselementen mit metallischer Reflexionsschicht in Dokumenten, gekennzeichnet durch eine zielgerichtete elektrische Kodierung von Informationen mittels zusätzlich aufgebrachter balken-, gitter-, bogen- und/oder kreisförmig elektrisch leitenden Strukturen mit steilen Kanten zu benachbarten nichtmetallisierten Strukturen in unterschiedlichen Ebenen, wobei die Strichstärke der kleinsten prüfbaren elektrisch leitenden Struktur kleiner oder gleich 5 mm ist.
  2. Aufbau von Sicherheitselementen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zielgerichtete elektrische Kodierung von Informationen mittels zusätzlich aufgebrachter balken-, gitter-, bogen- und/oder kreisförmig metallisierten Strukturen mit steilen Kanten zu benachbarten nichtmetallisierten Strukturen in unterschiedlichen Ebenen, wobei die Strichbreite der kleinsten prüfbaren metallisierten Strukturen kleiner oder gleich 5 mm ist.
  3. Aufbau von Sicherheitselementen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene elektrisch leitende Strukturen unterschiedliche Leitfähigkeiten besitzen.
  4. Aufbau von Sicherheitselementen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Strukturen innerhalb eines Sicherheitsmerkmals unterschiedliche Auftragsdicken besitzen.
  5. Aufbau von Sicherheitselementen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite einer elektrisch leitenden Struktur mit konstanter elektrischer Leitfähigkeit mit der Breite von mindestens zwei Elektroden einer Prüfvorrichtung korrespondiert.
  6. Aufbau von Sicherheitselementen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei elektrisch leitenden Strukturen gleicher und/oder unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit mindestens 0,1 mm beträgt.
  7. Aufbau von Sicherheitselementen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlich aufgebrachten elektrisch leitenden Strukturen Tinten oder Farben sind.
  8. Vorrichtung zur kapazitiven Prüfung von Dokumenten mit beugungsoptisch wirksamen Sicherheitselementen mit metallischer Reflexionsschicht, wie in den Ansprüchen 1 bis 7 beschrieben, dadurch gekennzeichnet, daß ein kapazitiv arbeitender Scanner (4, 33-35), dessen Breite größer als die größte Breite eines Dokuments ist, elektrisch leitende Strukturen, die innerhalb von metallisierten Sicherheitselementen (37) angeordnet sind, mittels in Vielzahl aneinandergereihter in einer oder mehreren Zeilen nebeneinanderliegender Sendeelektroden (5) und mit einer auf derselben Seite des zu prüfenden Dokumentes sich längs der Sendeelektroden (5) erstreckenden Empfangselektrode (6) prüft und über im Scanner (4, 33-35) angeordnete Ansteuer- und Auswerteelektronik zum Vergleich des Signalverlaufs des zu prüfenden Dokuments mit entsprechenden Referenzsignalverläufen auswertet.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei benachbarte Elektroden elektrisch verbunden angeordnet sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelektronik aus einer Stromversorgung, einem Multiplexer (10), einem Oszillator (11) zur Bereitstellung der Energie für die Sendeelektroden (5) und einem Oszillator (12) zur Ansteuerung des Multiplexers (10) besteht.
  11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik aus einer Stromversorgung, einem Verstärker (13), einem Demodulator (14), einem Komparator (15), einem Mikroprozessor (16) mit Speicher sowie Filtern zur Unterdrückung von Fremd- und Störsignalen besteht.
  12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinste Abstand zwischen zwei Sendeelektroden (5) kleiner als 0,5 mm ist.
  13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einer Sendeelektrode (5) und der Empfangselektrode (6) mindestens 0,5 mm beträgt.
  14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Andruckvorrichtung aufweist, die das zu prüfende Dokument parallel zu den Sende- und Empfangselektroden führt, vorzugsweise auf den Scanner drückt.
  15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen von Dokumententransportrollen mittels Schleifkontakten mit Masse verbunden sind.
  16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in schnellaufenden Dokumentenbearbeitungs-maschinen angeordnet ist.
  17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in Handgeräten angeordnet ist.
  18. Verfahren zur Anwendung von beugungsoptischen Sicherheitselementen mit metallischer Reflexionsschicht in Dokumenten mit einem Aufbau gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 sowie Anwendung einer Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitende Strukturen in Größe, Form, Anzahl, Farbton und Beabstandung untereinander so auf zu prüfenden Dokumenten angeordnet werden,
    daß mit dem als Handgerät ausgebildeten Scanner (33) mindestens eine der elektrisch leitenden Strukturen von einer Personengruppe A,
    daß mit dem in einer schnellaufenden Bearbeitungsmaschine installierten Scanner (34), der mit einer Software ausgerüstet ist, die sich von der für die Personengruppe A vorgesehenen Software unterscheidet, mindestens zwei der elektrisch leitenden Strukturen von einer kleineren definierten Personengruppe B,
    daß mit dem in einer schnellaufenden Bearbeitungsmaschine (35) installierten Scanner (34), der mit einer Software ausgerüstet ist, die sich von der für die Personengruppen A und B vorgesehenen Software unterscheidet, mindestens drei der elektrisch leitenden Strukturen von einer sehr kleinen definierten Personengruppe C geprüft werden und
    daß die elektrisch leitenden Strukturen Kodierungen darstellen, die von der Personengruppe A auch visuell, von der Personengruppe B visuell und über Dekodierung mittels Software und von der Personengruppe C vorwiegend über den Gruppen A und B nicht zugängliche Dekodierungen mittels Software wahrnehmbar sind.
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