EP1059620A1 - Piezo-Effekt-basiertes Sicherheitsmerkmal an Wert- und Sicherheitsdokumenten und dazugehöriges Nachweisverfahren - Google Patents

Piezo-Effekt-basiertes Sicherheitsmerkmal an Wert- und Sicherheitsdokumenten und dazugehöriges Nachweisverfahren Download PDF

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EP1059620A1
EP1059620A1 EP00110861A EP00110861A EP1059620A1 EP 1059620 A1 EP1059620 A1 EP 1059620A1 EP 00110861 A EP00110861 A EP 00110861A EP 00110861 A EP00110861 A EP 00110861A EP 1059620 A1 EP1059620 A1 EP 1059620A1
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EP
European Patent Office
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security
piezo
value
elements
security feature
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EP00110861A
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English (en)
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Anett Bailleu
Roland Dr. Gutmann
Armin Franz-Burgholz
Frank Kappe
Benedikt Dr. Ahlers
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Bundesdruckerei GmbH
Original Assignee
Bundesdruckerei GmbH
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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

Definitions

  • the invention relates to a security feature and a corresponding Verification procedure for value and security documents which on the piezo effect is based.
  • the invention is therefore based on the object, a security and To further develop a document of value of the type mentioned at the outset such that another Security feature can be added.
  • the purpose of such This is intended to expand the document. So it should be in addition to optical detection of security features still detection in another frequency range be made possible.
  • An additional object of the present invention is in that a method for the detection of this security feature is described becomes.
  • the solution to the first task essentially takes place in that the value and Security document is equipped with piezoelectric properties.
  • the second task is solved essentially by the fact that the value and Security document is exposed to the signals, the piezoelectric Properties are exploited. The emitted by the piezo elements Signals are then recorded and evaluated.
  • Piezoelectric security features equipped, so these mechanically (e.g. by striking or acoustically) or optionally electrically stimulate and detect and evaluate their answers. From the system response of the value and security document can be used on the materials and conclude from their geometric dimensions. A comparison of the device under test and Reference patterns allow a distinction between real and counterfeit securities or products too.
  • Elements are referred to as ⁇ m particles whose geometric dimensions in the Range of ⁇ m.
  • the piezos react with vibrations, which in turn are transmitted electrically or mechanically (acoustically) and evaluated appropriately can.
  • the natural frequencies of these vibrations are one very significant characteristics for the types of materials used and their geometric dimensions.
  • the Signal attenuation (FFT) of a transmitted signal can be evaluated.
  • piezoelectrically effective in such a value and security document Particles are embedded. It depends on the grain size and the type and The arrangement of these particles is not detailed. You can either evenly be embedded in the material of the value and security document, whereby but also heaped up at certain points in the value and security document could occur.
  • a PVDF film is an example of such a polymer film.
  • Such elements can also - as before executed - either on the surface or on the surface of the value and Security document attached or embedded in the surface become.
  • quartz that is preferably used crystallizes in hexagonal prisms. According to its atomic structure, it has 3 polar ones electrical axes, 3 mechanical neutral axes and one perpendicular to them standing optical axis. The crystal then becomes parallel plates cut out, which are suitable as feelers.
  • the invention is not based on the use of single crystal crystals limited, but - as stated earlier - crystal glomorates be used or sintered crystals.
  • ceramic bodies can also be used which are also known to have a piezoelectric effect.
  • Such a piezo material is preferably excited with a acoustic or electrical impulse.
  • a Signal source take place in which all frequencies are present, that is, a broadband, white noise generated.
  • excitation by means of a laser pulse can also be used respectively.
  • the vibration response of the piezo material is in the sense of a natural frequency of this material. So when a single pulse excites, it becomes Piezo material excited to vibrate and vibrates over a certain one Pulse duration with a natural frequency that is outside the security and Value document can be recorded and evaluated.
  • the frequency of the The vibration response lies in the kilohertz right up to the gigahertz range and can be recorded and evaluated with appropriate transducers become.
  • a single pulse generator is therefore preferred for vibration excitation used that mechanically a single pulse on the value to be tested and Issues security document and with appropriate sensor technology the vibration response is then recorded and evaluated.
  • permanent excitation can be achieved using a white Noise occur, which via a corresponding vibration generator on the value and security document.
  • the suggestion of the value and security document in the Feedback operation takes place, i.e. it becomes a certain excitation frequency used; the response frequency is then examined and on the Excitation frequency fed back so as to receive vibration excitation and to excite the piezo material in the region of its resonance frequency.
  • the type of resonance frequency is then an image of the vibration characteristic of the Piezomaterials and therefore characteristic as (fingerprint) for the Security feature, which is housed in the security document. It So this is a peak pattern that is not in one characteristic frequency is generated, but in a certain Frequency band.
  • the resonance frequency depends on the geometry of the individual piezo grain.
  • the effects described above are of course used in the same way for the Piezoelectric film, PVDF film already described above, which in the is excited in the same way and generates a corresponding vibration response.
  • a value document 1 is generally shown, in which a piezo material 2 is embedded.
  • the embedding can take place during the paper production, so that the piezo material 2 in the form of individual granules, grains, Crystal structures and the like are embedded in the material of the paper.
  • the value document 1 does not have to be made from a paper material consist; it can also be a plastic, a multi-laminated plastic or any other material in which the piezo material is embedded.
  • the vibration sensor 5 can be designed as a microphone, i.e. the Vibration response is an acoustic wave emitted by the vibration sensor 5 is added. As a result, the vibration sensor 5 itself can also be designed as a crystal or piezo crystal microphone.
  • the vibration sensor 5 has a Amplifier 6 connected, which in turn at its output to a frequency analyzer 7 is connected, which spectrally evaluates the vibration response 4.
  • the Frequency analyzer 7 is then connected to a display device which then a true / false statement is generated.
  • the right half section in Figure 2 shows that the piezo materials 2 also with a corresponding coating 9 can be covered.
  • the coating 9 can be designed as a lacquer, a film, a printing ink or the like.
  • the general principle of the piezo crystal is shown in FIG. It is recognizable that in the mechanical equivalent of two pressure plates 10.11 from both sides the piezo material 2 act and a compressive force 12, 13 on each Pressure plate 10.11 acts.
  • the invention is not based on this limited; it can completely the pressure plate 11 and the associated pressure force 13 omitted, because the application of a force from above via a corresponding one Vibration generator is completely sufficient, after yes, the piezo material 2 is embedded in a solid substrate or in a solid substrate.
  • This equivalent circuit diagram according to FIG. 3 is intended to show that due to the introduction of vibration, the piezo material 2 begins in the arrow directions 14 to swing and there is a corresponding surface charge 15, 16 comes, which is always reversed, so that - according to Figure 4 - then due to the polarity reversing surface loadings 15, 16 leads to a vibration emission, i. So to a vibration response 4 comes.
  • Such a prepaid card can be a passport card, an identity card Driving license or other security or credit card.
  • piezo film 18 there is an upper laminate layer 19, which a covers piezoelectrically active film (piezo film 18).
  • This piezo film is one Polymer films that have piezoelectric properties. Accordingly becomes a Initiation 3 initiated on the piezo film 18, which answers with a Vibration response 4, which is correspondingly carried out by an evaluation unit according to FIG. 1 can be evaluated.
  • the Evaluation is carried out by two capacitor plates 24, 25, the between them Record prepaid card 17. After the vibration response 4, the dielectric changed between the capacitor plates 24, 25, a corresponding one Measuring arrangement which measures the impedance between the capacitor plates 24, 25 are used to evaluate the vibration response 4.
  • Substrate layer 20 can be arranged, which in turn down by a Laminate layer 19 is covered.
  • FIG. 6 shows that larger piezo elements 21 can also be created, consisting of a collection of piezo crystals 23, e.g. through a Sintering processes are sintered together. So it's one Piezo crystal.
  • the individual piezo crystals 23 in a carrier substance 22 be bound, e.g. is a plastic.
  • the vibration response 4 is evaluated by appropriate sensors. It can be used instead of the evaluation the frequency of the vibration response but also the running time. If namely the time of vibration excitation is all that is needed to be measured at what time the vibration response 4 am Transducer 5 is measurable so as to enable a transit time measurement. Instead of the frequency evaluation can therefore instead take a transit time measurement become. With this runtime measurement, it is still possible to determine the exact time Position (depth of the piezo materials) in the value document to be checked to testify, because the duration of the vibration response is a measure of in what depth the piezo material 2 is embedded in the document.

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Abstract

Die vorliegende Erfingung bezieht sich auf ein Sicherheitsmerkmal für Wert- und Sicherheitsdokumente in der Form eines Piezoeffekt basierenden Grundprinzipes. Es werden dabei physikalische Eigenschaften der Piezoeffekte ausgenuzt. <IMAGE>

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Sicherheitsmerkmal und ein entsprechendes Nachweisverfahren für Wert- und Sicherheitsdokumente welches auf dem Piezo-Effekt beruht.
Bisher ist es lediglich bekannt, die Sicherheitsmerkmale an Wert- und Sicherheitsdokumenten in Form von Partikeln an dem Dokument anzubringen oder aufzubringen, wobei diese Partikel als Elektrolumineszenzelemente ausgebildet waren. Derartige Elektrolumeneszenzelemente reagieren in einem elektromagnetischen Wechselfeld, indem sie ein bestimmtes Licht emittieren. Voraussetzung für dieses Sicherheitsmerkmal ist allerdings die Aufbringung eines externen elektromagnetischen Feldes, was mit relativ hohen Aufwendungen verbunden ist Außerdem ist der Anwendungsbereich dieser mit EL-Partikeln versehenen Sicherheits- und Wertdokumente darauf beschränkt, daß eben ein Licht in einer bestimmten Wellenlänge emittiert wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheits- und Wertdokument der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ein weiteres Sicherheitsmerkmal hinzugefügt werden kann. Der Einsatzzweck eines derartigen Dokuments soll damit erweitert werden. Es soll also neben der optischen Detektion von Sicherheitsmerkmalen noch eine Detektion auf einem anderen Frequenzbereich ermöglicht werden. Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein Verfahren zur Detektion dieses Sicherheitsmerkmales beschrieben wird.
Zur Lösung der gestellten Aufgaben ist die Erfindung durch die technischen Lehren der Ansprüche 1 und 9 gekennzeichnet.
Die Lösung der ersten Aufgabe erfolgt im wesentlichen dadurch, daß das Wert- und Sicherheitsdokument mit piezoelektrischen Eigenschaften ausgerüstet ist.
Die Lösung der zweiten Aufgabe erfolgt im wesentlichen dadurch, daß das Wert- und Sicherheitsdokument den Signalen ausgesetzt wird, wobei die piezoelektrischen Eigenschaften ausgenutzt werden. Die von den Piezoelementen abgegebenen Signale werden dann anschließend erfaßt und ausgewertet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die piezoelektrischen Eigenschaften dieses Wert- und Sicherheitsdokuments in Form von Piezo-Material auf oder in das Dokument eingebracht werden.
Werden Wert- und Sicherheitsdokumente oder andere relevante Produkte mit piezoelektrischen Sicherheitsmerkmalen ausgestattet, so lassen sich diese mechanisch (z.B. durch Anschlagen oder akustisch) oder wahlweise elektrisch anregen und deren Antworten detektieren und auswerten. Aus der Systemantwort des Wert- und Sicherheitsdokumentes läßt sich auf die verwendeten Materialien und auf deren geometrische Abmessungen schließen. Ein Vergleich von Prüfling und Referenzmuster läßt eine Unterscheidung von echten und gefälschten Wertpapieren bzw. Produkten zu.
Die Ausstattung relevanter Produkte mit piezoelektrischen Sicherheitsmerkmalen kann erfolgen, indem:
  • piezoelektrische µm-Partikel den Druckfarben oder anderen Auftragsschichten beigemengt werden,
  • piezoelektrische µm-Partikel dem Grundwerkstoff des Sicherheitsproduktes (z.B. Papier, Folien, Glas) während der Herstellung beigemengt werden,
  • metallisierte Piezopolymerfolien im µm-Bereich als Zwischen- und/oder Auflage in bzw. auf das Werkpapier/Produkt gebracht werden (kleben, laminieren, laserschweißen etc), oder
  • Piezokeramikplättchen mit Dicken sehr viel kleiner 100µm einlaminiert werden.
Als µm-Partikel werden Elemente bezeichnet deren geometrische Abmessungen im Bereich von µm liegen.
Angeregt mit Impulsen reagieren die Piezos mit Schwingungen, welche wiederum elektrisch oder mechanisch (akustisch) übertragen werden und geeignet auswerten können. Insbesondere die Eigenfrequenzen dieser Schwingungen sind dabei eine sehr signifikante Charakteristika für verwendete Materialarten und deren geometrische Abmessungen. Als zusätzlicher Informationsparameter kann die Signaldämpfung (FFT) eines übertragenen Signales ausgewertet werden.
In der Erfindung wird also sowohl der Piezo-Effekt als auch der reziproke Piezo-Effekt zur Auswertung herangezogen.
So erhält man mit dem Frequenzspektrum nach Empfangssignalabtastung und FFT eine Art
Figure 00030001
Finterprint" des Wertpapiers bzw. Produkts.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß in einem derartigen Wert- und Sicherheitsdokument piezoelektrisch wirksame Partikel eingebettet sind. Hierbei kommt es auf die Korngröße und die Art und der Anordnung dieser Partikel im einzelnen nicht an. Sie können entweder gleichmässig in das Material des Wert- und Sicherheitsdokuments eingebettet werden, wobei sie aber auch an bestimmten Stellen des Wert- und Sicherheitsdokuments gehäuft auftreten könnten.
Sie können in einer anderen Ausgestaltung auch der Oberfläche des Wert- und Sicherheitsdokuments angebracht werden, dort in das Dokument oberflächenseitig eingebettet werden, oder sie können noch zusätzlich mittels einer Abdeckschicht, einer Lackierung, einer Kunststoffabdeckung oder einer Laminierungsfolie abgedeckt sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, daß statt der Verwendung von einzelnen partikelförmigen Piezo-Materialien auch ein Piezo-Effekt in einer Polymerfolie ausgelöst wird.
Als Beispiel für eine derartige Polymerfolie ist eine PVDF-Folie zu nennen.
Statt der Verwendung von einzelnen Piezo-Partikeln, die in gleichmässiger oder ungleichmässiger Form auf oder an einem Wert- oder Sicherheitsdokument angebracht sind, ist es in einer anderen Ausgestaltung möglich, derartige Elemente, insbesondere in Kristallstruktur, zu sintern, um hieraus ein größeres Piezo-Element zu schaffen. Auch ein derartiges, größeres Piezo-Element kann - wie vorhin ausgeführt - entweder auf der Oberfläche oder an der Oberfläche des Wert- und Sicherheitsdokuments angebracht werden oder auch in der Oberfläche eingebettet werden.
Wichtig bei der Erfindung ist, daß nun dem ansich bekannten erstgenannten Sicherheitsmerkmal, d.h. die Emittierung eines bestimmten Lichtspektrums, nun ein weiteres Sicherheitsmerkmal zugeordnet wird, welches in Alleinstellung oder in Verbindung mit anderen Sicherheitsmerkmalen wirken kann. Bei der entsprechenden Anregung des genannten Piezo-Materials wird also eine Schwingungsantwort auf eine entsprechende mechanische oder akustische Anregung des Piezo-Materials erzeugt.
Bei mechanischer Belastung gewisser Kristalle, wie z.B. Quarz, Turmalin, Seignette-Salz in bestimmten Richtungen zu den Kristallachsen treten nämlich elektrische Verschiebungen, mithin freie Oberflächen-Ladungen auf, die der erzeugenden Kraft proportional sind. Dieser piezoelektrische Effekt eignet sich als Basis für das hier beschriebene Sicherheitsmerkmal. Der vorzugsweise verwendete Quarz kristallisiert in 6-eckigen Prismen. Entsprechend seinem atomaren Aufbau besitzt er 3 polare elektrische Achsen, 3 mechanische neutrale Achsen und eine auf diesen senkrecht stehende optische Achse. Aus dem Kristall werden dann parallele Platten herausgeschnitten, die als Fühler geeignet sind.
Werden diese in X- oder Y-Richtung gedrückt, so entsteht auf den X-Z-Flächen die Ladung des Piezo-Moduls.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von einkristallinen Kristallen beschränkt, sondern es können - wie vorhin angegeben - Kristall-Glomorate verwendet werden oder auch gesinterte Kristalle.
Anstatt derartiger Kristalle können auch Keramikkörper verwendet werden, von denen ebenfalls bekannt ist, daß sie einen piezoelektrischen Effekt besitzen.
Die Anregung eines derartigen Piezomaterials erfolgt bevorzugt mit einem akustischen oder elektrischen Impuls. Ebenso kann die Anregung mit einer Signalquelle erfolgen, in der sämtliche Frequenzen vorhanden sind, die also ein breitbandiges, weißes Rauschen erzeugt.
Statt dieser Anregungsmechanismen kann auch die Anregung mittels eines Laser-Impulses erfolgen.
Die Schwingungsantwort des Piezomaterials erfolgt im Sinne einer Eigenfrequenz dieses Materials. Wenn also mit einem einzigen Impuls angeregt wird, wird dieses Piezomaterial zur Selbstschwingung angeregt und schwingt über eine bestimmte Impulsdauer mit einer Eigenfrequenz, die außerhalb des Sicherheits- und Wertdokuments erfasst und ausgewertet werden kann. Die Frequenz der Schwingungsantwort liegt hierbei im Kilohertz bis hinein in den Gigahertz-Bereich und kann mit entsprechenden Meßwertaufnehmern aufgenommen und ausgewertet werden.
Es wird also bevorzugt zur Schwingungsanregung ein einzelner Impulserzeuger verwendet, der also mechanisch einen einzigen Impuls auf das zu prüfende Wert- und Sicherheitsdokument abgibt und mit entsprechender Meßwertaufnehmer-Technik wird dann die Schwingungsantwort erfasst und ausgewertet.
Hierbei ist wichtig, daß stets das Gesamtsystem des Wert- und Sicherheitsdokuments geprüft wird. Wenn also beispielsweise Klebstoffzusätze, Materialabtragungen oderr sonstige (auch lokale) Eingriffe am Dokument vorgenommen wurden, verschiebt sich damit (auch lokal begrenzt) die Systemantwort des Gesamtsystems.
In einer anderen Ausgestaltung kann eine Daueranregung mittels eines weißen Rauschens erfolgen, welches über einen entsprechenden Schwingungserzeugers auf das Wert- und Sicherheitsdokument aufgegeben wird.
Ebenso kann die Anregung des Wert- und Sicherheitsdokuments im Rückkopplungsbetrieb erfolgen, d.h. es wird eine bestimmte Anregungsfrequenz verwendet; es wird dann die Antwortfrequenz untersucht und auf die Anregungsfrequenz zurückgekoppelt, um so eine Schwingungsanregung zu erhalten und das Piezomaterial im Bereich seiner Resonanzfrequenz anzuregen.
Die Art der Resonanzfrequenz ist dann ein Abbild der Schwingungseigenschaft des Piezomaterials und damit charakteristisch als (Fingerabdruck) für das Sicherheitsmerkmal, welches in dem Sicherheitsdokument untergebracht ist. Es handelt sich also hierbei um ein Peak-Muster, welches nicht in einer einzigen charakteristischen Frequenz erzeugt wird, sondern in einem bestimmten Frequenzband.
Die Resonanzfrequenz ist von der Geometrie des einzelnen Piezo-Korns abhängig. Die vorher beschriebenen Effekte dienen selbstverständlich in gleicher Weise für die oben bereits schon beschriebene piezoelektrische Folie, PVDF-Folie, die in der gleichen Weise angeregt wird und eine entsprechende Schwingungsantwort erzeugt.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
Figur 1:
schematisiert einen Schnitt durch ein Wertdokument in einer ersten Ausführungsform mit Darstellung der Auswerteeinheit,
Figur 2:
zwei Halbschnitte durch ein Wert- und Sicherheitsdokument mit zwei verschiedenen Ausführungsbeispielen der Anbringung des Piezomaterials,
Figur 3:
die Erläuterung der mechanischen Wirkungsweise des Piezo-Materials bei dessen Anregung,
Figur 4:
eine gegenüber Figur 3 abgewandelte Ausführungsform, bei der das Piezo-Material mittels eines Impulses angeregt wird,
Figur 5:
Schnitt durch ein in Kartenform laminiertes Wertdokument mit piezoelektrischen Eigenschaften,
Figur 6:
der vergrößerte Schnitt durch ein Piezo-Element mit einzelnen Piezo-Kristallen.
In Figur 1 ist allgemein ein Wertdokument 1 dargestellt, in welches ein Piezo-Material 2 eingebettet ist. Die Einbettung kann hierbei bei der Papierherstellung erfolgen, so daß das Piezo-Material 2 in Form von einzelnen Granulaten, Körnern, Kristallstrukturen und dergleichen mehr in das Material des Papiers eingebettet wird.
Selbstverständlich muß das Wertdokument 1 nicht aus einem Papiermaterial bestehen; es kann auch ein Kunststoff sein, ein mehrfach laminierter Kunststoff oder jedes beliebige andere Material, in welches das Piezo-Material eingebettet ist.
Es ist dargestellt, daß mittels einer Anregung 3 das Piezo-Material 2 beaufschlagt wird, welches dann mit einer entsprechenden Schwingungsantwort 4 antwortet die von einem Schwingungsaufnehmer 5 aufgenommen wird.
Der Schwingungsaufnehmer 5 kann hierbei als Mikrofon ausgebildet sein, d.h. die Schwingungsantwort ist eine akustische Welle, die von dem Schwingungsaufnehmer 5 aufgenommen wird. Demzufolge kann der Schwingungsaufnehmer 5 selbst auch als Kristall oder Piezo-Kristall-Mikrofon ausgebildet sein.
Es kann selbstverständlich auch unmittelbar auf das Dokument aufgesetzt werden, so daß also auf das Wertdokument unmittelbar selbst berührend ein weiterer Piezo-Schwingungsaufnehmer aufgesetzt wird, die die Schwingungsantwort 4 aus dem Piezomaterial 2 aufnimmt und entsprechend auswertet.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Schwingungsaufnehmer 5 mit einem Verstärker 6 verbunden, der seinerseits an seinem Ausgang mit einem Frequenz-Analysierer 7 verbunden ist, der die Schwingungsantwort 4 spektral auswertet. Der Frequenzanalysierer 7 ist dann mit einer Anzeigevorrichtung verbunden, welche dann eine Echt/Falsch-Aussage erzeugt.
In Figur 2 ist dargestellt, daß das Piezomaterial 2 auch direkt auf der Oberfläche des Wertdokuments 1 aufgebracht werden kann und in beliebiger Weise mit diesem Wertdokument 1 verbunden werden kann.
Der rechte Halbschnitt in Figur 2 zeigt, daß die Piezo-Materialien 2 auch mit einer entsprechenden Beschichtung 9 abgedeckt sein können. Die Beschichtung 9 kann hierbei als Lack, als Folie, als Druckfarbe oder dergleichen ausgebildet sein.
Sie können auch teilweise aus der Beschichtung 9 herausragen.
In Figur 3 ist das allgemeine Prinzip des Piezo-Kristalls dargestellt. Es ist erkennbar, daß im mechanischen Äquivalent zwei Druckplatten 10,11 von beiden Seiten her auf das Piezo-Material 2 einwirken und hierbei eine Druckkraft 12,13 auf jeweils eine Druckplatte 10,11 einwirkt. Selbstverständlich ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt; es kann die Druckplatte 11 und die dazugehörende Druckkraft 13 völlig entfallen, weil ja das Aufbringen einer Kraft von oben über einen entsprechenden Schwingungserzeuger vollkommen ausreicht, nachdem ja das Piezomaterial 2 auf einem festen oder in einem festen Substrat eingebettet ist.
In diesem äquivalenten Schaltbild nach Figur 3 soll dargestellt werden, daß aufgrund der Schwingungseinbringung das Piezomaterial 2 in den Pfeilrichtungen 14 anfängt zu schwingen und es h ierbei zu einer entsprechenden Oberflächenladung 15,16 kommt, die stets umgepolt wird, so daß - gemäss Figur 4 - dann aufgrund der sich umpolenden Oberflächenladugnen 15,16 es zu einer Schwingungsaussendung, d.h. also zu einer Schwingungsantwort 4, kommt.
Dies ist besser in Figur 4 dargestellt, wo erkennbar ist, daß die Anregung 3 entweder als einziger Impuls, als Anregung mittels einer bestimmten Anregungsfrequenz (also Daueranregung) oder als weißes Rauschen aufgebracht wird und hierbei aufgrund der Umpolung in den Pfeilrichtungen 14 die Schwingungsantwort 4 erzeugt wird.
In Figu 5 ist die Technik eines Wert- und Sicherheitsdokuments in der Ausbildung als Wertkarte 17 dargestellt.
Eine derartige Wertkarte kann eine Passkarte, ein Personalausweis, ein Führerschein oder iene sonstige Sicherheits- oder Kreditkarte sein.
Hier ist dargestellt, daß eine obere Laminatschicht 19 vorhanden ist, welche eine piezoelektrisch wirksame Folie (Piezo-Folie 18) abdeckt. Diese Piezo-Folie ist eine Polymerfolien, die piezoelektrische Eigenschaften aufweist. Wird demgemäss eine Anregung 3 auf die Piezo-Folie 18 eingeleitet, antwortet die mit einer Schwingungsantwort 4, die entsprechend durch eine Auswerteeinheit nach Figur 1 ausgewertet werden kann.
Neben der Auswertung nach einer Auswerteeinheit nach Figur 1 kann aber auch die Auswertung durch zwei Kondensatorplatten 24,25 erfolgt, die zwischen sich die Wertkarte 17 aufnehmen. Nachdem die Schwingungsantwort 4, das Dielektrikum zwischen den Kondensatorplatten 24,25 verändert, kann eine entsprechende Meßanordnung, welche die Impedanz zwischen den Kondensatorplatten 24,25 mißt, herangezogen werden, die Schwingungsantwort 4 auszuwerten.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Ladungsverschiebung, die sich an der Ober- und Unterseite der Piezofolie 18 ergibt, unmittelbar abzugreifen. Hierbei ist es ja nicht lösungsnotwendig, daß die Piezofolie 18 im Laminataufbau eingeschlossen ist; sie kann auch unmittelbar an der Oberfläche oder teilweise an der Oberfläche vorhanden sein, um eine entsprechende Kontaktierung zu erlauben.
Im Ausführungsbeispiel ist noch dargestellt, daß unterhalb der Piezo-Folie 18 eine Substratschicht 20 angeordnet sein kann, die wiederum nach unten durch eine Laminatschicht 19 abgedeckt ist.
Die Figur 6 zeigt, daß auch größere Piezo-Elemente 21 geschaffen werden können, die aus einer Ansammlung von Piezokristallen 23 bestehen, die z.B. durch ein Sinterverfahren miteinander gesintert sind. Es handelt sich also um einen Piezokristall.
Ebenso können die einzelnen Piezo-Kristalle 23 in einer Trägersubstanz 22 gebunden sein, die z.B. ein Kunststoff ist.
Neben der Anregung durch eine Impuls- oder Schallquelle 3 können auch noch andere Anregungsmechanismen verwendet werden, insbesondere auch Auswertemechanismen. Es wurde vorhin angegeben, daß die Schwingungsantwort 4 durch entsprechende Aufnehmer ausgewertet wird. Es kann statt der Auswertung der Frequenz der Schwingungsantwort aber auch die Laufzeit erfasst werden. Wenn nämlich der Zeitpunkt der Schwingungsanregung bekannt ist, braucht nur noch gemessen zu werden, zu welchem Zeitpunkt die Schwingungsanwort 4 am Meßwertaufnehmer 5 meßbar ist, um so eine Laufzeitmessung zu ermöglichen. Statt der Frequenzauswertung kann also statt dessen eine Laufzeitmessung durchgeführt werden. Mit dieser Laufzeitmessung ist es im übrigen noch möglich, die genaue Lage (Tiefe der Piezo-Materialien) in dem zu überprüfenden Wertdokument auszusagen, weil ja die Laufzeit der Schwingungsantwort ein Maß dafür ist, in welcher Tiefe das Piezo-Material 2 in dem Dokument eingebettet ist.
Nachdem die Schwingungsantwort 4 auch durch die darüber- und darunterliegenden Schichten im Wertdokument verändert wird, kann man auch durch die Auswertung der Dämpfung der Schwingungsantwort auf die darunter- und darüberliegenden Materialien schließen.
Zeichnungs-Legende
1
Wertdokument
2
Piezo-Material
3
Anregung 3a
4
Schwingungsantwort
5
Schwingungsaufnehmer
6
Verstärker
7
Frequenzanalysierer
8
Anzeigevorrichtung
9
Beschichtung
10
Druckplatte
11
Druckplatte
12
Druckkraft
13
Druckkraft
14
Pfeilrichtung
15
Oberflächen-Ladung
16
Oberflächen-Ladung
17
Wertkarte
18
Piezofolie
19
Laminatschicht
20
Substratschicht
21
Piezoelement
22
Trägersubstanz
23
Piezokristalle
24
Kondensatorplatte
25
Kondensatorplatte

Claims (16)

  1. Sicherheitsmerkmal für Wert- und Sicherheitsdokumente dadurch gekennzeichnet, daß in und/oder auf Wert- und Sicherheitsdokumenten (1) Sicherheitselemente (2) mit Piezoeffekteigenschaften ein- bzw. aufgebracht sind.
  2. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezoelemente (2) einzeln angeordnet in und/oder auf dem Sicherheitsdokument (1) verteilt sind.
  3. Sicherheitsmerkmal nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezoelemente (2) in Kristallstruktur in einem Verbund von mehreren Elementen (21) ausgebildet sind.
  4. Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Piezoelemente (2) in gemischter Anordnung sowohl als einzelne Partikel als auch in Kristallstruktur in einem Verbund von mehreren Elementen (21) ausgebildet sind.
  5. Sicherheitsmerkmal nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsmerkmale (2) in Form einer Polymerfolie ausgebildet sind.
  6. Sicherheitsmerkmal nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß metallisierte Piezopolymerfolien (2) in µm-Schichtdicke als Zwischen- und/oder Auflage in bzw. auf das Werkpapier/Produkt gebracht sind.
  7. Sicherheitsmerkmal nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezoelemente (2) mittels einer Abdeckschicht (9) abgedeckt sind.
  8. Sicherheitsmerkmal nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das piezoeffektbasierende Sicherheitsmerkmal (2, 21) in Kombination mit wenigstens einem weiteren auf einem anderen physikalischen Prinzip beruhendem Sicherheitsmerkmal in und/oder auf einem Wert- und Sicherheitsdokument (1) aufgebracht ist
  9. Verfahren zur Überprüfung von Sicherheitsmerkmalen auf Piezoeffektbasis, dadurch gekennzeichnet, daß Wert- und Sicherheitsdokumente (1) mit wenigstens einem Signal beaufschlagt und die Schwingungsantworten der Sicherheitselemente (2, 21) erfaßt und ausgewertet werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die charakteristische Resonanzfrequenz als Abbild der Schwingungseigenschaft des Piezomaterials (2, 21) im bzw. auf dem Wert- und Sicherheitsdokument über den Piezoeffekt als Echtheitsnachweis überprüft wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß selbsterregte Schwingungen des mit Piezomaterial ausgestatteten Wert- und Sicherheitsdokuments angeregt werden und die Frequenzen der selbsterregten Schwingungen außerhalb des Wert- und Sicherheitsdokuments erfaßt und ausgewertet werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Daueranregung mittels eines weißen Rauschens erfolgt, welches über einen entsprechenden Schwingungserzeugers auf das Wert- und Sicherheitsdokument (1) aufgegeben wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12 , dadurch gekennzeichnet, daß die Anregung der Sicherheitsmerkmale (2, 21) durch Rückkopplungsverfahren erfolgt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezoelemente (2, 21) mechanisch angeregt werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezoelemente (2,21) akustisch angeregt werden.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezoelemente (2,21) elektrisch angeregt werden.
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