WO2004111952A1 - Prüfung elektrische leitfähigkeit und/oder magnetischer eigenschaften von sicherheitselementen in sicherheitsdokumenten - Google Patents

Prüfung elektrische leitfähigkeit und/oder magnetischer eigenschaften von sicherheitselementen in sicherheitsdokumenten Download PDF

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WO2004111952A1
WO2004111952A1 PCT/EP2004/006067 EP2004006067W WO2004111952A1 WO 2004111952 A1 WO2004111952 A1 WO 2004111952A1 EP 2004006067 W EP2004006067 W EP 2004006067W WO 2004111952 A1 WO2004111952 A1 WO 2004111952A1
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security element
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Manfred Heim
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Giesecke+Devrient GmbH
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Classifications

    • 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
    • G07D7/04—Testing magnetic properties of the materials thereof, e.g. by detection of magnetic imprint
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for checking the electrical conductivity and / or the magnetic properties of a security element connected to a substrate of a security document by means of at least one conductivity and / or magnetic sensor.
  • Security documents in the sense of the invention are in particular banknotes, checks, shares, passports, identity cards, identity cards, check cards,
  • Security documents typically consist of paper and / or plastic.
  • Security elements with electrically conductive and / or magnetic security features by means of which the authenticity of the security documents equipped with them can be checked, can be connected to the substrate of the security document in a variety of ways, for example in the form of security threads integrated into the substrate, security strips applied to the substrate or as a full-surface or structured print, the printing ink used having the desired electrically conductive and / or magnetic properties.
  • the object of the present invention is therefore to propose a test method and a test arrangement with which the test can be carried out quickly in order to record the complete production quantity as far as possible.
  • the in-line test enables a much higher test density to be achieved.
  • quality defects can be reacted to very quickly, so that the substrate in question is removed or rejected can be declared to preclude unnecessary further processing of the substrate from the outset.
  • test method and the test arrangement are particularly suitable for use in a printing device.
  • magnetic materials are also vapor-deposited on security foils to secure valuables. According to the invention, these can also be checked during manufacture. Likewise, the electrical conductivity resulting from the vapor-deposited metal can also be checked there if necessary.
  • the substrate is usually guided over deflection rollers.
  • the security elements are checked directly on such a deflection roller, since the position of the substrate is particularly stabilized by the deflection roller. This offers the advantage that the distance between the sensor and the substrate can easily be kept constant. A constant distance or at least knowledge of the distance between the sensor and the substrate at the time of the measurement can be essential, since the distance has a considerable influence on the measurement signal strength of most conventional sensors.
  • the deflection roller should consist of a non-magnetizable material or at least of a material with the lowest possible magnetizability when security elements with magnetic properties are tested, and should consist of an electrically non-conductive material if security elements are on them electrical conductivity can be checked. In the latter case, it may be sufficient to equip the deflecting roller with an electrically non-conductive cover material, which is preferably several millimeters thick, in order to exclude or at least largely suppress the influence of a metallic core underneath.
  • the security elements are checked between two deflection rollers. Any influences by the deflecting rollers on the measurement of the electrical conductivity and / or magnetic properties of the security element to be tested can thereby be considerably reduced.
  • the substrate can be guided between the deflecting rollers in a guide device in order to ensure a constant distance from the sensors, but again it must be ensured that the guide device itself must not have a negative influence on the measurement.
  • the measurement is therefore preferably carried out at a point at which the substrate is freely guided between two deflection rollers.
  • the sensors are advantageously spaced apart from one another transversely to the transport direction of the substrate on a stable spanning the substrate Trusses arranged.
  • the individual sensors are each fixed in one place and representatively measure a trace of the substrate being transported past for magnetic and / or electrically conductive properties.
  • the substrate is thus tested along its entire length along one or more tracks.
  • the test density can be increased further by increasing the number of sensors.
  • an individual magnetic sensor and / or an individual conductivity sensor is moved back and forth along the traverses across the entire width of the substrate.
  • the security elements applied over the entire substrate width can be recorded at certain time intervals with reduced technical complexity.
  • the greatest test density is obtained by combining the aforementioned first and second variants by moving several sensors back and forth along the cross members.
  • this multiple benefit has recurring security elements at regular intervals, such as, for example, B. a security thread and possibly yet another security strip, a security print or other security elements with magnetic properties and / or electrical conductivity.
  • the measured values measured by the sensors are therefore preferably compared in terms of their distance and their height with predetermined reference values, the height of the respective reference values being able to be different for the individual security elements to be tested.
  • FIG. 1 shows a printing device with a printing unit and a test arrangement according to the invention
  • Figure 2 shows the process of magnetizing magnetic areas
  • Figure 3 shows the time course of measurement signals generated by magnetic areas.
  • FIG. 1 shows a printing device in which a substrate 1 is guided through a printing unit 4 and printed with a structured security printing 12 in the form of spaced-apart strips that run transversely to the substrate transport direction and have magnetic and / or electrically conductive properties.
  • a structured security printing 12 in the form of spaced-apart strips that run transversely to the substrate transport direction and have magnetic and / or electrically conductive properties.
  • the substrate 1 is further guided over deflection rollers 5 and 7, the magnetic properties and / or electrical conductivity being checked directly on one or both deflection rollers 5, 7 or in a freely guided area between the deflection rollers 5, 7.
  • both variants are realized in that the electrical conductivity by means of several conductivity sensors 2 between the two deflecting rollers 5, 7 and the magnetic properties are carried out directly on the second deflecting roller 5 in the transport direction by means of a plurality of magnetic sensors 3.
  • the sensors 2 and 3 are each mounted on a crossbar 9 and can be displaced transversely to the transport direction (double arrow).
  • the conductivity sensors 2 and magnetic sensors 3 can alternatively also be provided on a common crossbar 9. However, it is important that, for example, the magnetization in the course of the transport is carried out with the associated magnetic sensor before the test.
  • the deflecting roller 5 consists of a non-magnetizable material and carries a cover material 6 which is several millimeters thick and which reduces the influence of the roller on the measuring system. Such a cover material 6 is particularly useful if the electrical conductivity is measured directly on the roller. It should therefore be electrically insulating.
  • the distance measuring system 8 can be an optical system, for example, in that the distance between the substrate 1 and the distance measuring system 8 is determined in a conventional manner by interference measurement using a laser beam directed onto the substrate 1 and reflected by the substrate 1.
  • Capacitive sensors or eddy current sensors are particularly suitable as conductivity sensors 2, which are only indicated schematically in FIG. 1.
  • Capacitive sensors comprise two or more electrode surfaces, which are usually on the same side of the measured material to be tested, ie here the substrate 1 are attached.
  • An alternating voltage between, for example, 10 kHz and 1 GHz is applied to at least one electrode.
  • the AC voltage then couples in a contactless manner, namely capacitively, to the conductive area of the security element and further from the security element to the other receiving electrode.
  • the disturbance of the alternating field caused by the introduction of the security element into the alternating electrical field is detected and serves as a measure of the electrical conductivity of the security element.
  • the electrode surfaces are arranged opposite one another on both sides of the substrate 1.
  • an alternating voltage can be applied between the two electrodes opposite the substrate 1.
  • the dielectric constant between the electrode surfaces changes with the electrical conductivity of the foils / paper web, which are transported past between the electrodes.
  • the electrical conductivity is then assessed by analyzing current and voltage or phase shifts between current and voltage.
  • capacitive sensors it is possible to detect individual cracks in the conductive film / paper web.
  • inductive magnetic sensors or magneto-resistive sensors in particular giant magnetic resistant sensors (GMR sensors) are used.
  • the sensors are combined with a permanent magnet or an electromagnet 11 with which the security elements are magnetized in order to be able to reliably detect them.
  • the permanent or electromagnet 11 can be integrated in the magnetic sensor, but in the exemplary embodiment shown it is arranged in front of the magnetic sensors 3 in the transport direction of the substrate 1. Magnetization is explained below with reference to FIG. 2. In the case shown in FIG. 2, the magnetization takes place by means of two permanent magnets, in that the substrate 1 is passed between two identical magnetic poles. This produces a field strength H directed in the transport direction of the substrate 1, which should preferably be ten times as large as the coercive field strength Hc of the magnetic security features to be detected.
  • the permanent magnets 11 preferably extend over the entire transport width of the substrate 1.
  • Magnetic sensors Most of the usual magnetic sensors only deliver a measurement signal at the beginning and at the end of a magnetic area that passes them.
  • the signal level depends not only on the sensor but also on the transport speed of the substrate, on the remanent magnetization of the magnetic area to be measured and under certain circumstances on the width of the magnetic area.
  • magnetic sensor signals are thus generated, which are compared in terms of their time interval and in their height in an evaluation device 10 with predetermined reference values.
  • the signal generation is illustrated in FIG. 3.
  • the substrate 1 with printed magnetic security elements 12 is transported past a magnetic sensor 3 at the speed v.
  • the magnetic areas 12 are spaced differently from one another, extend over a different length in the transport direction and are magnetized to different extents, which is shown in FIG. 3 by the different height of the security elements 12.
  • the measurement signals plotted on the time axis t deliver positive and negative measurement values when the security elements 12 enter or exit from the measuring range of the magnetic sensor 3, as well as differently strong measuring signals depending on their magnetization strength.
  • the distance between negative and positive measured values can be used to determine the extent of the magnetic security elements in the direction of transport, the distance between positive and negative measured values, the distance between adjacent magnetic security elements and the height of the measured values to determine the magnetization strength and with the reference values in the Compare evaluation device 10.
  • the transport speed v must be taken into account, as well as the width of the magnetic area to be measured.
  • the measurement procedure described in relation to FIG. 3 is problematic if the magnetic security element extends over the entire transport length of the substrate, for example if it is applied to the entire surface of the substrate or is present as a magnetic strip running in the transport direction. Because with such an arrangement there is neither a beginning nor an end of the magnetic areas, so that the magnetic sensors do not deliver a signal.
  • the magnetic sensors 3 are preceded by a magnetic write head, which magnetizes the magnetic area in sections in one direction and the other by generating an H field in different directions.
  • a horseshoe magnet designed as an electromagnet can serve as a magnetic write head serve, to which opposite voltages are applied depending on the writing direction.
  • 1 and 2 can also be designed as electromagnets, the polarization of which is reversed depending on the writing direction.
  • the permanent magnets can be rotated in the opposite direction at a predetermined frequency, so that the south poles and the north poles are opposite one another
  • test according to the invention can also be carried out in other production phases during the production of the security element or the security document.
  • a test can also be carried out in a metallization system in which magnetic materials are vapor-deposited onto the security paper in order to produce the security element.
  • the electrical conductivity which results from the vapor-deposited metal can also be checked, if necessary.
  • a measurement in a device for producing the security element 12 is also conceivable.
  • security threads as security elements 12, foils printed with electrically conductive or magnetic or luminescent substances, metallized and then laminated or laminated on a second foil.
  • the film laminate is then cut into individual threads, which are rolled up and then applied to the security paper.
  • the test can e.g. take place in the associated laminating, slitting and / or thread cutting machine.
  • a test is carried out in a separate and external test device that does not carry out a manufacturing process.
  • the security thread cut into webs is rolled up or unrolled in an external test device between two rollers and the rolled or rolled security thread 12 by means of the sensor according to the invention, which is attached to one or both rollers or lying between the rollers, on electrical or magnetic conductivity are checked.

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Abstract

Ein Verfahren und eine Anordnung zur Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit und/ oder magnetischen Eigenschaften eines mit einem Substrat eines Sicherheitsdokuments verbundenen Sicherheitselements sieht vor, dass die Prüfung während des Herstellungsprozesses des Sicherheitselements bzw. Sicherheitsdokuments erfolgt. Im speziellen kann die Prüfung dann erfolgen, wenn das Sicherheitselement mit dem Substrat des Sicherheitsdokuments verbunden wird, oder im unmittelbaren Anschluss daran, bevor das Substrat weiterverarbeitet oder zwischengelagert wird (In-Line-Prüfung). Dadurch lässt sich im Vergleich zu einer Off-Line­-Prüfung eine wesentlich größere Prüfdichte des produzierten Materials erzielen.

Description

Prüfung elektrischer Leitfähigkeit und /oder magnetischer Eigenschaften von Sicherheitselementen in Sicherheitsdokumenten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Prüfen der elektrischen Leitfähigkeit und/ oder der magnetischen Eigenschaften eines mit einem Substrat eines Sicherheitsdokuments verbundenen Sicherheitselements mittels mindestens eines Leitfähigkeits- und/ oder Magnetsensors.
Sicherheitsdokumente im Sinne der Erfindung sind insbesondere Banknoten, Schecks, Aktien, Pässe, Personalausweise, Ausweiskarten, Scheckkarten,
Kreditkarten, Fahrkarten sowie Sicherheitsanhänger und- aufkleber zur Applikation an Waren. Sicherheitsdokumente bestehen typischerweise aus Papier und/ oder Kunststoff.
Sicherheitselemente mit elektrisch leitfähigen und/ oder magnetischen Sicherheitsmerkmalen, anhand derer die Echtheit der damit ausgestatteten Sicherheitsdokumente überprüfbar ist, können in vielfältiger Weise mit dem Substrat des Sicherheitsdokuments verbunden sein, beispielsweise in Form von in das Substrat integrierten Sicherheitsfäden, auf das Substrat applizier- ten Sicherheitsstreifen oder als vollflächiger oder strukturierter Aufdruck, wobei die verwendete Druckfarbe die gewünschten elektrisch leitfähigen und/ oder magnetischen Eigenschaften besitzt.
Bevor die Sicherheitsdokumente in Umlauf gebracht werden, werden sie mittels geeigneter Magnet- und/ oder Leitfähigkeitssensoren auf das Vorhandensein der Sicherheitsmerkmale geprüft. Im Falle von Banknoten erfolgt die Prüfung beispielsweise an den fertig bedruckten Bögen, bevor diese in individuelle Noten aufgeteilt werden. Stellvertretend für eine Vielzahl dafür geeigneter Sensoren sei hier auf die DE 195 18 228 C2 verwiesen. Die bekannten Prüfverfahren sind jedoch sehr zeitaufwendig, so dass nur ein minimaler Anteil der wirklichen Produktionsmenge stichprobenartig erfasst werden kann. Im Falle von Banknoten, die während ihres Umlaufs immer mal wieder geprüft werden, hat dies zur Folge, dass Fehlprodukte früher oder später auffallen und an den Hersteller zurückgehen. Die Ausgabe von fehlerhaften Banknoten ist nicht akzeptabel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Prüfverfahren und eine Prüfanordnung vorzuschlagen, mit der die Prüfung zügig erfolgen kann, um möglichst die vollständige Produktionsmenge zu erfassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Prüfverfahren und eine Prüf anordnung mit den Merkmalen gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestal- tungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Dementsprechend erfolgt die Prüfung noch während des Herstellungsprozesses des Sicherheitselements oder des Sicherheitsdokuments („In-Line-
Prüfung").
Bevorzugt wird dies durch Messung innerhalb der Vorrichtung geschehen, in der dass Sicherheitselement mit dem Substrat des Sicherheitsdokuments verbunden wird, oder zumindest unmittelbar im Anschluss daran, bevor das Substrat weiterverarbeitet oder zwischengelagert wird.
Durch die In-Line-Prüfung kann eine wesentlich größere Prüfdichte erzielt werden. Als positiver Nebeneffekt kann auf Qualitätsmängel sehr schnell reagiert werden, so dass das betreffende Substrat entfernt oder als Ausschuss deklariert werden kann, um eine unnötige weitere Verarbeitung des Substrats von vornherein auszuschließen.
Da magnetische Sicherheitselemente sowie, wenn auch in geringerem Um- fang, elektrisch leitfähige Sicherheitselemente üblicherweise in einem Druckprozess mittels geeigneter Druckfarbe auf Folie oder Papier aufgedruckt werden, eignen sich das Prüfverfahren und die Prüfanordnung besonders zur Anwendung in einer Druckvorrichtung.
Neben der Anwendung bei Druckvorrichtungen ist auch noch die Anwendung bei anderen Applikationsvorrichtungen von Vorteil. So werden beispielsweise zur Herstellung von magnetischen Sicherheitselementen in einer Metallisierungsanlage auch magnetische Materialien auf Sicherheitsfolien zur Absicherung von Wertgegenständen aufgedampft. Diese können erfin- dungsgemäß ebenfalls bereits bei der Herstellung geprüft werden. Ebenso kann dort gegebenenfalls die elektrische Leitfähigkeit, welche von dem aufgedampften Metall herrührt, geprüft werden.
In Druckvorrichtungen aber auch in anderen Applikationsvorrichtungen wird das Substrat in der Regel über Umlenkwalzen geführt. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Prüfung der Sicherheitselemente unmittelbar an einer solchen Umlenkwalze, da die Position des Substrats durch die Umlenkwalze besonders stabilisiert ist. Dies bietet den Vorteil, dass der Abstand zwischen dem Sensor und dem Substrat ohne Wei- teres konstant gehalten werden kann. Ein konstanter Abstand oder zumindest die Kenntnis des Abstands zwischen Sensor und Substrat zum Zeitpunkt der Messung kann wesentlich sein, da der Abstand einen erheblichen Einfluss auf die Messsignalstärke der meisten üblichen Sensoren hat. Erfolgt die Messung direkt an einer Umlenkwalze, so sollte die Umlenkwalze aus einem nicht magnetisierbaren Material oder zumindest aus einem Material mit möglichst geringer Magnetisierbarkeit bestehen, wenn Sicherheitselemente mit magnetischen Eigenschaften geprüft werden, und sollte aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehen, wenn Sicherheitselemente auf ihre elektrische Leitfähigkeit geprüft werden. Im letztgenannten Fall kann es ausreichend sein, die Umlenkwalze mit einem elektrisch nicht leitenden Bezugsstoff auszustatten, der vorzugsweise mehrere Millimeter dick ist, um den Einfluss eines darunter befindlichen metallischen Kerns auszu- schließen oder zumindest weitestgehend zu unterdrücken.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Prüfung der Sicherheitselemente zwischen zwei Umlenkwalzen. Etwaige Einflüsse durch die Umlenkwalzen auf die Messung der elektrischen Leitfähigkeit und/ oder magnetischen Eigenschaften des zu prüfenden Sicherheitselements lassen sich dadurch erheblich reduzieren. Das Substrat kann zwischen den Umlenkwalzen in einer Führungseinrichtung geführt sein, um einen konstanten Abstand zu den Sensoren zu gewährleisten, wobei aber wiederum darauf zu achten ist, dass die Führungseinrichtung selbst keinen negativen Einfluss auf die Messung haben darf. Vorzugsweise erfolgt die Messung daher an einer Stelle, an der das Substrat zwischen zwei Umlenkwalzen frei geführt wird. Da in diesem Falle aber ein niederfrequentes Flattern des Substrats nicht auszuschließen ist, ist es jedenfalls für die Messung am frei geführten Substrat für viele Sensortypen zweckmäßig, den Abstand zwischen dem Sensor und dem Substrat zu jedem Messzeitpunkt zu messen und bei der Prüfung zu berücksichtigen.
Vorteilhafterweise sind die Sensoren quer zur Transportrichtung des Substrats beabstandet zueinander an einer das Substrat überspannenden stabilen Traversen angeordnet. Die einzelnen Sensoren sind gemäß einer ersten Variante jeweils an einem Platz fixiert und messen repräsentativ eine Spur des vorbeitransportierten Substrats auf magnetische und/ oder elektrisch leitfähige Eigenschaften. Geprüft wird somit das Substrat über seine gesamte Länge entlang einer oder mehrerer Spuren. Durch Erhöhen der Anzahl der Sensoren lässt sich die Prüf dichte weiter steigern.
Gemäß einer zweiten Variante wird ein einzelner Magnetsensor und/ oder ein einzelner Leitfähigkeitssensor entlang der Traversen über die gesamte Substratbreite hin und her bewegt. Dadurch lassen sich mit verringertem technischen Aufwand die über die gesamte Substratbreite aufgebrachten Sicherheitselemente in gewissen zeitlichen Abständen erfassen.
Die größte Prüfdichte erhält man gemäß einer dritten bevorzugten Variante durch Kombination der vorgenannten ersten und zweiten Varianten, indem mehrere Sensoren entlang der Traversen hin und her bewegt werden.
Wird beispielsweise ein Mehrfachnutzen geprüft, der später in eine Anzahl von Einzelbanknoten aufgeteilt wird, so weist dieser Mehrfachnutzen in re- gelmäßigen Abstände wiederkehrende Sicherheitselemente auf, wie z. B. einen Sicherheitsfaden sowie gegebenenfalls noch einen weiteren Sicherheitsstreifen, einen Sicherheitsaufdruck oder andere Sicherheitselemente mit magnetischen Eigenschaften und/ oder elektrischer Leitfähigkeit. Vorzugsweise werden daher die von den Sensoren erfassten Messwerte in ihrem Ab- stand und ihrer Höhe mit vorgegebenen Referenzwerten verglichen, wobei die Höhe der jeweiligen Referenzwerte für die einzelnen zu prüfenden Sicherheitselemente unterschiedlich sein kann. Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:
Figur 1 eine Druckvorrichtung mit einem Druckwerk und einer erfindungs- gemäßen Prüf anordnung,
Figur 2 den Vorgang des Aufmagnetisierens magnetischer Bereiche, und
Figur 3 den zeitlichen Verlauf von durch magnetische Bereiche erzeugten Messsignalen.
Figur 1 zeigt eine Druckvorrichtung, in der ein Substrat 1 durch ein Druckwerk 4 geführt und mit einem strukturierten Sicherheitsdruck 12 in Form von zueinander beabstandeten, quer zur Substrattransportrichtung verlau- f enden Streifen mit magnetischen und/ oder elektrisch leitfähigen Eigenschaften bedruckt wird. Obwohl die Erfindung nachfolgend anhand der in Figur 1 ausschnittweise wiedergegebenen Druckvorrichtung erläutert wird, ist sie auch in einer anderen Umgebung einsetzbar, beispielsweise in einer Papiermaschine, um etwa in das Papier eingelagerte Sicherheitsfäden auf magnetische Eigenschaften und/ oder elektrische Leitfähigkeit zu überprüfen, welche dann üblicherweise parallel zur Transportrichtung des Substrats verlaufen.
Das Substrat 1 wird weiter über Umlenkwalzen 5 und 7 geführt, wobei die Überprüfung der magnetischen Eigenschaften und/ oder elektrischen Leitfähigkeit unmittelbar an einer oder beiden Umlenkwalzen 5, 7 oder in einem frei geführten Bereich zwischen den Umlenkwalzen 5, 7 erfolgt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide Varianten realisiert, indem die elektrische Leitfähigkeit mittels mehrerer Leitfähigkeitssensoren 2 zwischen den beiden Umlenkwalzen 5, 7 und die magnetischen Eigenschaften unmittelbar an der in Transportrichtung zweiten Umlenkwalze 5 mittels mehrerer Magnetsensoren 3 durchgeführt wird. Die Sensoren 2 und 3 sind jeweils an einer Traversen 9 montiert und quer zur Transportrichtung verlagerbar (Dop- pelpfeil). Die Leitfähigkeitsensoren 2 und Magnetsensoren 3 können alternativ auch an einer gemeinsamen Traversen 9 vorgesehen sein. Es ist allerdings wichtig, daß z.B. das Aufmagnetisieren im Transportverlauf vor der Prüfung mit dem zugehörigen Magnetsensor erfolgt.
Die Umlenkwalze 5 besteht aus einem nicht magnetisierbaren Material und trägt einen mehrere Millimeter dicken Bezugsstoff 6, der Einflüsse der Walze auf das Meßsystem reduziert. Ein solcher Bezugsstoff 6 ist besonders sinnvoll, wenn die elektrische Leitfähigkeit unmittelbar an der Walze gemessen- wird. Er sollte daher elektrisch isolierend sein.
Da der Abstand zwischen dem Substrat 1 und den Leitfähigkeitsensoren 2 aufgrund der freien Führung des Substrats 1 instabil ist, ist ein Abstands- messsystem 8 vorgesehen, um die Lage des Substrats 1 zu ermitteln. Aus der ermittelten Lage des Substrats 1 kann unmittelbar auf den Abstand zwischen dem Substrat 1 und den Leitfähigkeitssensoren 2 geschlossen werden. Das Abstandsmesssystem 8 kann beispielsweise ein optisches System sein, indem in üblicher Weise durch Interf ererenzmessung anhand eines auf das Substrat 1 gerichteten und von dem Substrat 1 reflektierten Laserstrahls der Abstand zwischen dem Substrat 1 und dem Abstandsmesssystem 8 bestimmt wird.
Als Leitfähigkeitssensoren 2, die in Figur 1 lediglich schematisch angedeutet sind, kommen insbesondere kapazitive Sensoren oder Wirbelstromsensoren in Betracht. Kapazitive Sensoren umfassen zwei oder mehrere Elektrodenflächen, die üblicherweise auf der gleichen Seite des zu prüfenden Meßguts, d.h. hier des Substrats 1 angebracht sind. Es wird mindestens eine Elektrode mit einer Wechselspannung zwischen beispielsweise 10 kHz und 1 GHz beaufschlagt. Die Wechselspannung koppelt dann berührungslos, nämlich kapazitiv, auf den leitfähigen Bereich des Sicherheitselements und weiter von dem Sicherheitselement auf die andere Empfangselektrode. Die durch das Einbringen des Sicherheitselements in das elektrische Wechselfeld erzeugte Störung des Wechselfelds wird detektiert und dient als Maß für die elektrische Leitfähigkeit des Sicherheitselements.
Es ist allerdings auch denkbar, daß die Elektrodenflächen einander gegenüberliegend beidseitig zum Substrat 1 angeordnet sind. Auch in diesem Fall kann eine Wechselspannung zwischen die zwei, dem Substrat 1 gegenüberliegenden, Elektroden angelegt werden. Die Dielektrizitätskonstante zwischen den Elektrodenflächen ändert sich, mit der elektrischen Leitfähigkeit der Folien/Papierbahn, die zwischen den Elektroden vorbeitransportiert werden. Durch Analyse von Strom und Spannung oder von Phasenverschiebungen zwischen Strom und Spannung wird dann die elektrische Leitfähigkeit beurteilt. Bei Verwendung kapazitiver Sensoren ist es möglich, auch einzelne Risse in der leitfähigen Folien/ Papierbahn zu erkennen.
Als Magnetsensoren 3 kommen z. B. induktive Magnetsensoren oder magne- to-resestive Sensoren, insbesondere Giant-Magnetic-Resistant-Sensoren (GMR-Sensoren), zum Einsatz. Im Falle der Prüfung weichmagnetischer Sicherheitselemente sind die Sensoren mit einem Dauermagneten oder ei- nem Elektromagneten 11 kombiniert, mit dem die Sicherheitselemente auf- magnetisiert werden, um sie zuverlässig detektieren zu können. Der Daueroder Elektromagnet 11 kann im Magnetsensor integriert sein, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel jedoch in Transportrichtung des Substrats 1 vor den Magnetsensoren 3 angeordnet. Das Aufmagnetisieren wird nachfolgend anhand der Figur 2 erläutert. In dem in Figur 2 dargestellten Fall erfolgt die Aufmagnetisierung mittels zweier Dauermagneten, indem das Substrat 1 zwischen zwei gleichen ma- gnetischen Polen hindurchgeführt wird. Dadurch wird eine in Transportrichtung des Substrats 1 gerichtete Feldstärke H erzeugt, welche vorzugsweise zehnmal so groß sein sollte, wie die Koerzitivfeldstärke Hc der nachzuweisenden magnetischen Sicherheitsmerkmale. Die Dauermagneten 11 erstrek- ken sich vorzugsweise über die gesamte Transportbreite des Substrats 1.
Die meisten üblichen Magnetsensoren liefern jeweils nur am Anfang und am Ende eines an ihnen vorbeigeführten magnetischen Bereichs ein Messsignal. Die Signalhöhe hängt nicht nur vom Sensor sondern auch von der Transportgeschwindigkeit des Substrats, von der zu messenden remanenten Ma- gnetisierung des magnetischen Bereichs und unter Umständen von der Breite des magnetischen Bereichs ab. Während des Transports des Substrats 1 vorbei an den Magnetsensoren 3 werden somit Magnetsensorsignale erzeugt, die in ihrem zeitlichen Abstand und in ihrer Höhe in einer Auswerte- ' einrichtung 10 mit vorgegebenen Referenzwerten verglichen werden.
Die Signalerzeugung ist in Figur 3 veranschaulicht. Dort wird - schematisch in Seitenansicht dargestellt - das Substrat 1 mit aufgedruckten magnetischen Sicherheitselementen 12 an einem Magnetsensor 3 mit der Geschwindigkeit v vorbeitransportiert. Die Magnetbereiche 12 sind unterschiedlich zueinan- der beabstandet, erstrecken sich über eine unterschiedliche Länge in Transportrichtung und sind unterschiedlich stark magnetisiert, was in Figur 3 durch die unterschiedliche Höhe der Sicherheitselemente 12 wiedergegeben ist. Die auf der Zeitachse t aufgetragenen Messsignale liefern positive und negative Messwerte beim Ein- bzw. Austreten der Sicherheitselemente 12 aus dem Messbereich des Magnetsensors 3, sowie unterschiedlich starke Messsignale je nach ihrer Magnetisierungsstärke. Durch den Abstand zwischen negativen und positiven Messwerten lässt sich somit die Erstreckung der magnetischen Sicherheitselemente in Transportrichtung, durch den Ab- stand zwischen positiven und negativen Messwerten der Abstand zwischen benachbarten magnetischen Sicherheitselementen und durch die Höhe der Messwerte die Magnetisierungsstärke feststellen und mit den Referenzwerten in der Auswerteeinrichtung 10 vergleichen. Dabei muß selbstverständ- ■ lieh die Transportgeschwindigkeit v berücksichtigt werden, sowie unter Umständen die Breite des zu messenden magnetischen Bereichs.
Wenn alle magnetischen Bereiche die gleiche magnetische Remanenz aufweisen, insbesondere wenn alle magnetischen Bereiche dieselbe Streifenbreite aufweisen wie im Falle von in ein Mehrfachnutzensubstrat eingelagerten Sicherheitsfäden, bietet sich eine vereinfachte Auswerteprozedur an, indem jedes Messsignal einzeln mit einem gemeinsamen vorgegebenen Referenzwert verglichen wird.
Die in Bezug auf Figur 3 beschriebene Messprozedur ist problematisch, wenn sich das magnetische Sicherheitselement über die gesamte Transportlänge des Substrats erstreckt, wenn es beispielsweise vollflächig auf dem Substrat aufgebracht ist oder als in Transportrichtung verlaufender Magnetstreifen vorliegt. Denn bei einer solchen Anordnung gibt es weder einen Anfang noch ein Ende der magnetischen Bereiche, so dass die Magnetsensoren kein Signal liefern. Für diesen Fall wird den Magnetsensoren 3 ein magnetischer Schreibkopf vorgeschaltet, der den magnetischen Bereich abschnittsweise in die eine und die andere Richtung magnetisiert, indem ein H-FeId in unterschiedlichen Richtungen erzeugt wird. Als magnetischer Schreibkopf kann beispielsweise ein als Elektromagnet ausgebildeter Hufeisenmagnet dienen, an den je nach Schreibrichtung entgegengesetzte Spannungen angelegt werden. Andererseits können auch die im Zusammenhang mit Figuren 1 und 2 als Dauermagneten 11 beschriebenen Magneten als Elektromagneten ausgeführt sein, deren Polarisierung je nach Schreibrichtung umgekehrt wird. Alternativ dazu können die Dauermagneten mit vorgegebener Frequenz in entgegengesetzter Richtung gedreht, so dass einmal die Südpole und ein anderes Mal die Nordpole einander gegenüberliegen
Es sei noch einmal betont, daß die erfindungsgemäße Prüfung auch in ande- ren Herstellphasen während der Herstellung des Sicherheitselements oder des Sicherheitsdokuments erfolgen kann. So kann eine Prüfung auch in einer Metallisierungsanlage erfolgen, in der zur Herstellung des Sicherheitselements magnetische Materialien auf das Sicherheitspapier aufgedampft werden. In dieser Metallisierungsanlage kann gegebenenfalls auch die elektri- sehe Leitfähigkeit, welche von dem aufgedampften Metall herrührt, geprüft werden.
Weiterhin ist auch eine Messung in einer Vorrichtung zur Herstellung des Sicherheitselements 12 denkbar. Im speziellen können z.B. zur Herstellung von Sicherheitsfäden als Sicherheitselements 12, Folien mit elektrisch leitfähigen bzw. magnetischen oder lumineszierenden Substanzen bedruckt, metallisiert und anschließend eine zweite Folie aufkaschiert bzw. auflaminiert. Anschließend wird das Folien-Laminat in einzelne Fäden geschnitten, die aufgerollt und danach aufs Sicherheitspapier aufgebracht werden. Hierbei kann die Prüfung z.B. in der zugehörigen Laminier-, Rollenschneid- und/oder Fadenschneidmaschine erfolgen.
Ebenfalls ist denkbar, dass eine Prüfung in einer separaten und externen Prüfvorrichtung erfolgt, die keinen Herstellprozess ausführt. So kann z.B. der in Bahnen geschnittene Sicherheitsfaden in einer externen Prüfvorrichtung zwischen zwei Rollen auf- bzw. abgerollt werden und der ab- bzw. aufgerollte Sicherheitsfaden 12 mittels des erfindungsgemäßen Sensors, der an einer oder beiden Rollen bzw. zwischen den Rollen liegend angebracht ist, auf elektrische bzw. magnetische Leitfähigkeit hin geprüft werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Prüfung der elektrischen Leitfähigkeit und/ oder magnetischen Eigenschaften eines mit einem Substrat (1) eines Sicherheitsdoku- ments verbundenen Sicherheitselements (12) durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit und/ oder magnetischen Eigenschaften des Sicherheitselements (12) mittels mindestens eines Leitfähigkeitssensors (2) und/ oder mindestens eines Magnetsensors (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Messung erfolgt, bevor das Sicherheitsdokuments endgültig hergestellt ist, insbesondere während des Herstellungsprozesses des Sicherheitselements (12) und/ oder während des Herstellungsprozesses des Sicherheitsdokuments.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung innerhalb einer Vorrichtung erfolgt, in der das Sicherheitselement (12) mit dem Substrat (1) verbunden wird, und/ oder im Anschluss daran, bevor das Substrat (1) weiterverarbeitet oder zwischengelagert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ' Sicherheitselement (12) mittels eines Druckwerks (4) auf das Substrat (1) aufgedruckt wird und dass die Messung noch in der das Druckwerk (4) umfassenden Druckvorrichtung erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (12) mittels einer Metallisierungsvorrichtung auf das Substrat (1) aufdampft wird und dass die Messung noch in der Metallisierungsvorrichtung erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung innerhalb eines separaten Prüfgeräts erfolgt, das keine Herstellungsprozesse durchführt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, die Messung in einer Vorrichtung zur Herstellung des Sicherheitselements (12), wie z.B. einer Laminier-, Rollenschneid- und/ oder Fadensehneidmaschine, und/ oder im Anschluß daran in einer externen Prüfvorrichtung erfolgt, bevor das Sicherheitselement (12) mit dem Sub- strat (1) verbunden wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung direkt an einer Umlenkwalze (5), über die das Substrat (1) geführt wird, erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung an einer Umlenkwalze (5) erfolgt, die aus einem nichtmagnetisierbaren Material besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Messung an einer Umlenkwalze (5) erfolgt, die aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkwalze (5) einen elektrisch nicht leitenden Bezugsstoff (6) besitzt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugsstoff (6) mindestens mehrere Millimeter dick ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung zwischen zwei in Transportrichtung voneinander be- abstandeten Umlenkwalzen (5, 7), über die das Substrat (1) geführt wird, erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) zwischen den zwei Umlenkwalzen (5, 7) frei geführt wird und die Messung am frei geführten Substrat (1) erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem mindestens einen Sensor (2) und dem Substrat (1) gemessen und bei der Prüfung berücksichtigt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) an dem mindestens einen Sensor (I1 3) vorbeitransportiert wird, wobei die Messung mittels mehrerer der Sensoren (2, 3) erfolgt, die quer zur Transportrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere der Sensoren (2, 3) quer zur Transportrichtung verlagert werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem mindestens einen Sensor (2, 3) erzeugten Messsignale in ihrem Abstand und in ihrer Höhe mit vorgegebenen Referenzwerten verglichen werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitselement (12) vor der Messung aufmagnetisiert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufma- gnetisieren in verschiedenen Bereichen des Substrats (1) unterschiedlich erfolgt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufma- gnetisieren in den verschiedenen Bereichen durch Erzeugen eines H- Felds in unterschiedlicher Richtung erfolgt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Substrat (1) um ein Banknotensubstrat handelt.
22. Anordnung zum Prüfen der elektrischen Leitfähigkeit und/ oder magnetischen Eigenschaften eines mit einem Substrat (1) eines Sicherheitsdokuments verbundenen Sicherheitselements (12) umfassend mindestens einen Leitfähigkeitssensor (2) und/ oder mindestens einen Magnetsensor (3) zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit und/ oder magnetischen Eigenschaften des Sicherheitselements (12), dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2, 3) in einer Vorrichtung zur Prüfung des noch nicht endgültig hergestellten Sicherheitsdokuments angeordnet ist, insbesondere in einer Vorrichtung zur Herstellung des Sicherheitselements (12) und/ oder des Sicherheitsdokuments.
23. Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2, 3) in einer Vorrichtung angeordnet ist in der das Sicherheitselement (12) mit dem Substrat (1) verbunden wird.
24. Anordnung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2, 3) in einer Metallisierungsvorrichtung und/ oder einer Laminier-, Rollenschneid- und/ oder Fadenschneidmaschine angeordnet ist.
25. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (2, 3) in einem separaten Prüfgeräts angeordnet ist, welches keine Herstellungsprozesse durchführt.
26. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Druckwerk (4) umf asst, in welchem das Sicherheitselement (12) auf das Substrat (1) aufgedruckt wird.
27. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeich- net, dass der mindestens eine Sensor (3) angeordnet ist, um die Messung an einer Umlenkwalze (5) durchzuführen, über die das Substrat (1) geführt wird.
28. Anordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Um- lenkwalze (5) aus einem nicht magnetisierbaren Material besteht.
29. Anordnung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkwalze (5) aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht.
30. Anordnung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkwalze (5) einen elektrisch nicht leitenden Bezugsstoff (6) besitzt.
31. Anordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugsstoff (6) eine Dicke von mehreren Millimetem'besitzt.
32. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeich- net, dass der mindestens eine Sensor (2) angeordnet ist, um die Messung zwischen zwei in Transportrichtung voneinander beabstandeten Umlenkwalzen (5, 7) durchzuführen, über die das Substrat (1) geführt wird.
33. Anordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der min- destens eine Sensor (2) zwischen den zwei Umlenkwalzen (5, 7) an einer
Stelle angeordnet ist, an der das Substrat (1) frei geführt wird.
34. Anordnung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch ein Abstands- messsystem (8) zum Messen des Abstands zwischen dem mindestens ei- nen Sensor (2) und dem Substrat (1).
35. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 34, gekennzeichnet durch eine das Substrat (1) überspannende Traverse (9), an der der mindestens eine Sensor (2) montiert ist und an der das Substrat (1) vorbei bewegt wird.
36. Anordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass an der Traversen (9) mehrere der Sensoren (2) montiert sind.
37. Anordnung nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere des mindestens einen Sensors (2) entlang der Traversen (9) verlagerbar sind.
38. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 37, gekennzeichnet durch eine Auswetteeinrichtung (10), in der die von dem mindestens einen Sensor (2, 3) erzeugten Messsignale in ihrem Abstand und in ihrer Höhe mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen und ausgewertet werden.
39. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 38, gekennzeichnet durch einen Magnetisierungskopf (11) der in Transportrichtung des Substrats (1) vor dem mindestens einen Magnetsensor (3) angeordnet ist.
40. Anordnung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetisierungskopf (11) eingerichtet ist, verschiedene Bereiche des an dem Magnetisierungskopf (11) vorbeigeführten Substrats (1) durch Erzeugen eines H-Felds in unterschiedlicher Richtung auf zumagnetisieren.
41. Anordnung nach einem der Ansprüche 22 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Vorrichtung um eine Vorrichtung zur Herstellung von Banknoten handelt.
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