專利名稱：施加有包括發(fā)熒光的斑點纖維的編碼的安全紙張的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種安全紙張(security paper)，其具有至少兩種斑點纖維(mottled fibre)，它們在其發(fā)光特性上有所不同，并且形成編碼。
背景技術(shù)：
將斑點纖維用作安全證券的安全特征已經(jīng)公知了很長時間，它們一般由短的塑料或棉纖維構(gòu)成，并在紙張制造時引入安全紙張中。與其它諸如纖硅銅礦(planchette)或云母薄片的安全特征相比，斑點纖維具有如下的優(yōu)點，即，斑點纖維較小，并且視覺沖擊較小，并因此對安全證券的整體美感印象的不利影響較小。
DE677711公開了在UV光線下發(fā)熒光的斑點纖維，在形成紙張之前，斑點纖維與紙張原料混合，以便斑點纖維隨后隨機分布于成品安全紙張的主體中。也有可能使用發(fā)不同熒光的斑點纖維，以便在UV照射下發(fā)出混合的熒光。
另外，DE3122470-C2公開了一種安全紙張，其內(nèi)結(jié)合有發(fā)熒光的斑點纖維。在此，斑點纖維由乙酸纖維素構(gòu)成，在纖維體中用來自lanthnadie-螯合物組的窄波段發(fā)熒光的物質(zhì)對其染色。這些發(fā)熒光物質(zhì)可以在高于迄今為止所公知的發(fā)熒光物質(zhì)20倍的濃度引入纖維材料中，并進一步由相對窄的波段放射譜識別。斑點纖維也可以扭曲或交織，以形成安全細線。如果發(fā)熒光不同的單獨的纖維用于這個目的，就有可能形成一個編碼，其基于特定發(fā)熒光物質(zhì)的存在與否來判斷。在視覺觀察下，這種扭曲或平展的細線構(gòu)成一個非常好的可靠性特征。然而，盡管所提出的發(fā)熒光物質(zhì)的發(fā)光量較高，但單獨纖維的發(fā)光強度太低而不能在實際中由機器進行安全可靠性測試。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有發(fā)熒光的斑點纖維的安全紙張，該斑點纖維代表一個編碼，意圖在于該編碼可以非常容易地由機器讀取。
此目的由獨立權(quán)利要求的特征實現(xiàn)。本發(fā)明的進一步改進為從屬權(quán)利要求的主題。
本發(fā)明基于尋找用于機器測試具有足夠信噪比的斑點纖維的方法，具有不同發(fā)光特性的斑點纖維必須布置成彼此在空間上間隔足夠大。為此原因，根據(jù)本發(fā)明，在安全紙張上限定了不重疊的從屬區(qū)域，其中，在每個區(qū)域中，布置具有特定發(fā)光特性的特殊類型的斑點纖維。在這種情況下，可以通過限定從屬區(qū)域的幾何排列和/或通過斑點纖維的存在與否來代表一個編碼。
作為在有限的從屬區(qū)域中排列的結(jié)果，具有不同特性的斑點纖維可以簡單地定位，并且發(fā)光特性可以彼此獨立地測量，而不會相互影響。由于只有特定發(fā)光特性的斑點纖維存在于從屬區(qū)域中，因此與公知的安全證券相比測量信號的強度已經(jīng)得以增大，這是由于斑點纖維在要被測量的測量區(qū)域內(nèi)的表面密度較高。如果使用高強度、窄波段發(fā)光的特殊發(fā)熒光物質(zhì)，如US-A-5448582中所述，那么可以額外地增強信號輸出量。這些發(fā)熒光物質(zhì)為多相系統(tǒng)，其包含光學上“可激勵的(pumpable)”發(fā)熒光材料、光散射中心和透明的基體材料。這些材料呈現(xiàn)出類似激光的效應(yīng)，具有極其窄波段的放射譜。這些材料的另一優(yōu)點在于放射波段的波長可以在制造時設(shè)定在較窄的范圍內(nèi)。
光散射中心包括優(yōu)選地具有較高光折射率的微粒、透明材料。在閃光的激勵下，發(fā)熒光物質(zhì)吸收一部分閃光，并因此轉(zhuǎn)換成激勵的、“光學激勵”狀態(tài)。由于從激勵狀態(tài)自發(fā)發(fā)射而產(chǎn)生熒光光線，至少一部分所發(fā)射的熒光光線比直接離開材料，而是在光散射中心處反復地局部散射。這導致所發(fā)出的光線強度的高度加強，并也導致非常窄的發(fā)射波段。
使用窄波段發(fā)光的發(fā)熒光物質(zhì)的優(yōu)點為，在測量熒光光線時，探測器的光譜敏感范圍可以調(diào)節(jié)到發(fā)射波段所在的窄的光譜間隔，結(jié)果，在測量中抑制了來自相鄰光譜范圍的背光，并改善了信噪比。
然而，同樣可以使用其它優(yōu)選的窄波段發(fā)射的發(fā)熒光物質(zhì)，這是由于測量信號并不僅由色素所發(fā)射的熒光輻射的強度確定，而也通過引入到斑點纖維中的發(fā)熒光物質(zhì)的濃度和紙張上斑點纖維的表面密度來確定。
然而，當選擇表面密度時，必須注意的是隨著表面密度的增大，斑點纖維總是趨于視覺沖擊更強，并導致對經(jīng)常印刷有美觀的插圖的安全紙張的整體美感印象的破壞增大。因此，斑點纖維的表面密度位于每平方厘米2到20根斑點纖維的范圍內(nèi)。然而，對整體美感印象的破壞也可以通過從屬區(qū)域在安全紙張上適宜地定位來緩解，這意味著，從屬區(qū)域優(yōu)選地布置成美觀插圖的主要花紋圖案不被覆蓋。
由于如上面已經(jīng)描述的斑點纖維在安全證券視覺觀察下顯現(xiàn)得盡可能地小，根據(jù)優(yōu)選實施例，斑點纖維包括透明的塑料纖維，它們整體用發(fā)熒光物質(zhì)染色，這些發(fā)熒光物質(zhì)在可見光譜范圍內(nèi)同樣非常透明。
如果發(fā)熒光物質(zhì)具有某種固有顏色，并由此具有相應(yīng)的發(fā)光強度，它們也可以以較低的濃度引入斑點纖維中，其中纖維本身仍呈現(xiàn)出較大的透明度。
然而，另一種方案是，纖維也可以僅在一個表面上例如在著色槽中提供有發(fā)熒光物質(zhì)。
所使用的纖維材料也可以為其它材料，如絲或棉，這些材料可以加工以形成薄纖維。
其中布置有斑點纖維的從屬區(qū)域優(yōu)選地具有條帶的形式，其在安全證券的整個寬度上延伸。它們的寬度優(yōu)選地在5mm到30mm范圍內(nèi)。然而，從屬區(qū)域也可以具有其它任何所需的外形，諸如矩形、圓形、橢圓形、星形等。
根據(jù)本發(fā)明，斑點纖維在安全紙張的制造過程中以如下的方式引入，即，斑點纖維至少局部地與紙張的纖維組織互相交錯，并因此在紙張的表面上至少局部地由紙張纖維覆蓋。
在制造甕制(vat-made)紙張的過程中，如所公知的，例如，威爾科克斯(Wilcox)方法構(gòu)成將斑點纖維引入環(huán)形帶狀從屬區(qū)域的適宜方法。在這種情況下，斑點纖維懸浮在水懸浮液中，并在紙張制造過程中借助于導管施加到旋轉(zhuǎn)的圓網(wǎng)紙機用造紙網(wǎng)上，導管的一端具有特殊的排出噴嘴，噴嘴靠近紙片恰好開始在造紙網(wǎng)上形成的點。借助于造紙網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生的真空，以這種方式施加的斑點纖維層立即脫水，結(jié)果，斑點纖維與沉積在圓網(wǎng)造紙機造紙網(wǎng)上的紙張纖維的第一層一起牢固地鋪設(shè)在造紙網(wǎng)上。
在制造長網(wǎng)造紙機紙張的情況下，纖維可以以類似的方式施加到長網(wǎng)造紙機的造紙網(wǎng)上。
根據(jù)編碼類型，用于具有不同發(fā)光特性的斑點纖維的多個施加工作站彼此平行地布置在造紙機上。在這種情況下，斑點纖維的供入裝置根據(jù)所要應(yīng)用的編碼加以控制，如果編碼僅在于設(shè)置有不同的斑點纖維的從屬區(qū)域的幾何排列，那么供入裝置適宜地在造紙機上、在開始造紙?zhí)幎ㄎ弧Ｈ缓蟀唿c纖維連續(xù)進行供給。
如果編碼專門或另外由一種或多種斑點纖維的存在與否來構(gòu)成，那么，這些斑點纖維的供給要根據(jù)編碼而停止。如果編碼在紙張坯料的制造中沒有變化，那么，將所需的供入裝置適宜地放置在開始生產(chǎn)處就足以。
在這種情況下，編碼可以代表任何所需的信息，例如，面值、發(fā)行日期、發(fā)行國家等。
除了根據(jù)本發(fā)明的編碼之外當然可以具有另外的安全元素(如安全絲線等)的成品安全紙張隨后以傳統(tǒng)方式進一步加工，尤其是印刷或切割成單獨的安全證券，如鈔票、股票、支票等。
在安全證券機器檢查時，對于要被評價的斑點纖維的各自發(fā)光特性，編碼用適宜的傳感器測量，并與基準值相比較。要被評價的發(fā)光特性例如可以為熒光波長或熒光輻射的衰減時間。


下面將利用附圖解釋本發(fā)明示例性的實施例和其它優(yōu)點，應(yīng)考慮到以下的事實，即，各附圖并不提供本發(fā)明的任何真實比例的表示，而僅用于圖示的目的。
附圖中圖1示出安全證券(在此為鈔票)的視圖，該鈔票具有三個帶狀從屬區(qū)域，斑點纖維引入到這些從屬區(qū)域中；圖2a、2b示出分別具有四個帶狀從屬區(qū)域的兩個安全證券的視圖，該從屬區(qū)域代表不同的編碼；圖3示出帶有用于包括四種不同發(fā)熒光物質(zhì)的編碼系統(tǒng)的四個限定的波長間隔的波長譜的細節(jié)；圖4示出用于測量斑點纖維的發(fā)光特性的裝置，斑點纖維以各種從屬區(qū)域引入到安全證券中；圖5示出在檢查根據(jù)圖2a的證券時，在來自圖4的裝置的光探測器的輸出處的電信號的時間變化。
具體實施例方式
圖1示出安全證券1的視圖，在此安全證券1為鈔票，其由安全紙張2制造。在安全證券1上的虛線所示為圖像區(qū)域的邊緣3，在該區(qū)域內(nèi)經(jīng)常印刷有美觀的說明性畫像4(圖中未示出)。在安全證券1上，三條帶狀控制區(qū)域8a、8b、8c由點劃線指示。它們表示探測器檢查發(fā)熒光的斑點纖維的特性的區(qū)域，因此，它們在安全證券1上的位置由要被測試的編碼來決定。
控制區(qū)域8a和8b之間的距離由a表示，而控制區(qū)域8b、8c之間的距離由b表示，在本實施例中，距離a、b被示為不同。距離a、b之間的比例例如可以選擇為整數(shù)。位于三條帶狀控制區(qū)域8a、8b、8c之內(nèi)的是帶狀從屬區(qū)域5a、5b、5c，在這些從屬區(qū)域中，斑點纖維引入到安全紙張2中。帶狀從屬區(qū)域5a、5b、5c的邊界線由圖1中的實線示出，然而，實線僅作用為說明的目的，而在實際的安全證券上不存在。
在圖1所示的實施例中，所有帶狀從屬區(qū)域5a、5b、5c設(shè)置有相同類型A的斑點纖維，也就是說，在所有的從屬區(qū)域5a、5b、5c中，存在具有相同發(fā)光特性的斑點纖維。在這個實施例中，編碼僅是通過從屬區(qū)域5a、5b、5c和控制區(qū)域8a、8b、8c之間的距離來表示。
圖2利用兩個安全證券1a、1b的示例，示出了根據(jù)本發(fā)明的編碼的另一種可能性。在這種情況下，單獨的控制區(qū)域8a、8b、8c、8d之間的距離恒定，而編碼是通過在控制區(qū)域8a、8b、8c、8d內(nèi)帶有特定斑點纖維的一個或多個從屬區(qū)域的存在與否來表示。在這種情況下，布置在從屬區(qū)域中的斑點纖維在要被測試的發(fā)光特性上有所不同。例如，證券1a僅在控制區(qū)域8a、8b中具有從屬區(qū)域7a、7b，在它們中，分別存在A型和B型斑點纖維，而證券1b僅在控制區(qū)域8a、8d中設(shè)置有從屬區(qū)域7a、7d，這些從屬區(qū)域具有斑點纖維A、D。
于是，編碼系統(tǒng)包括四種發(fā)熒光的斑點纖維A、B、C、D，它們在一種或多種發(fā)光特性上有所不同，而在預定的控制區(qū)域內(nèi)檢查它們存在與否。如果在預定控制區(qū)域內(nèi)存在正確的發(fā)光特性將邏輯狀態(tài)置為“1”，而不存在相應(yīng)的物質(zhì)置為狀態(tài)“0”，那么，借助于所述編碼系統(tǒng)，可以表示24-1＝15個實際二進制編碼。
在沿著證券1a延伸的測量軌跡10中檢查證券1a的情況下，適宜的探測器將確定該狀態(tài)下的二進制編碼1100，對于證券1b，結(jié)果為1001。
當然，所用的控制區(qū)域的數(shù)量和不同的斑點纖維的數(shù)量可以按需要變化。例如，具有相同發(fā)熒光物質(zhì)的相同的斑點纖維也可以用于所有的控制區(qū)域。這具有如下的優(yōu)點，即，傳感器的結(jié)構(gòu)明顯更容易構(gòu)造。
另一方面，如果編碼要以更復雜的方式構(gòu)成，那么與圖1所示的實施例類似，控制區(qū)域之間的距離可以另外變化。
在檢查證券過程中，可以評估在斑點纖維中包含的任何所需的發(fā)熒光物質(zhì)的特性，諸如熒光波長或熒光輻射的衰減時間。
針對依賴波長評估的情況，圖3示出上述包括四種類型A、B、C、D斑點纖維的編碼系統(tǒng)的發(fā)射波長的可能光譜分布，在此以最簡單的情況示出，四種類型的斑點纖維至少在它們的發(fā)射波長上有所不同。于是，發(fā)熒光物質(zhì)A發(fā)出比發(fā)熒光物質(zhì)B、C、D更短的波長，如圖3中所看到的，所有物質(zhì)A、B、C、D分別呈現(xiàn)出非常窄波段的熒光輻射，其不會覆蓋所用的其它發(fā)熒光物質(zhì)的熒光輻射，因此發(fā)熒光物質(zhì)A、B、C、D可以非常容易地彼此區(qū)分開。同樣，各物質(zhì)的發(fā)光強度足夠高，以便該物質(zhì)可以由機器可靠地探測并驗證。
圖4示意性地示出用于探測和評價編碼的可行裝置，該編碼借助與圖3所示的發(fā)熒光物質(zhì)或斑點纖維而表現(xiàn)出來，并具有發(fā)射譜線。
鈔票一般在鈔票處理裝置中進行檢查，通過該裝置，鈔票借助于傳輸系統(tǒng)高速被導引通過傳感器，在圖4中，根據(jù)本發(fā)明的鈔票2的這種形式的傳輸由箭頭11表示。在這種情況下，鈔票通過照射源12，該照射源借助于光學系統(tǒng)13將放射線聚焦到證券上，照射源12被選擇成其發(fā)射出單獨的發(fā)熒光物質(zhì)的激勵波長的放射線。如果各單獨的發(fā)熒光物質(zhì)的激勵波長位于不同的波長范圍內(nèi)，可以臨時將多個激勵源用作照射源，每個激勵源發(fā)出在一個激勵波長范圍內(nèi)的光線。如果根據(jù)本發(fā)明的證券2的其中具有根據(jù)本發(fā)明的斑點纖維的區(qū)域被照射，那么，這些纖維被激勵而發(fā)光。頻繁漫射的熒光放射線14通過另一個光學系統(tǒng)15聚焦到探測器16上。該探測器16優(yōu)選地包含具有二極管陣列的光譜儀，每個二極管對發(fā)射波長23a到23d中的一種敏感。
例如，如果根據(jù)圖2a的鈔票1a在圖4所示的測量裝置下穿過，并且如果斑點纖維A、B呈現(xiàn)出圖3所示的發(fā)射譜線23a、23b，那么，探測器在與控制區(qū)域8a、8b、8c、8d相關(guān)的測量通道內(nèi)拾取圖5所示的信號。
在圖5中，來自與單獨的A、B、C、D類型的斑點纖維相關(guān)的測量通道的信號I相對于時間t繪出。虛線所示的時間窗口30a、30b、30c、30d對應(yīng)于控制區(qū)域8a、8b、8c、8d，并分配給在任何情況下期望出現(xiàn)信號的測量窗口。如果鈔票1a在箭頭11所示的方向上從傳感器下穿過，那么，控制區(qū)域8d首先被照射。由于在該控制區(qū)域內(nèi)沒有斑點纖維，相關(guān)的測量通道在時間窗口30d中不會察覺到任何信號。由于也不存在類型C的斑點纖維，同樣，相關(guān)的測量通道也不會接收到任何信號。只有在從屬區(qū)域7b或控制區(qū)域8b在傳感器裝置下被傳輸通過，傳感器才會在時間窗口30b記錄發(fā)熒光物質(zhì)B的發(fā)射波段23b。以下的從屬區(qū)域7a類似，并在時間窗口30a記錄信號23a。如已經(jīng)解釋的，如果在正確的時間窗口30a、30b、30c、30d中存在熒光輻射23a、23b、23c、23d表示二進制的“1”，而沒有表示二進制的“0”，那么，圖5中的信號表示編碼1100。
權(quán)利要求
1.安全紙張，具有至少兩種斑點纖維，它們在發(fā)光特性上不同并形成一個編碼，其特征在于，安全紙張具有至少兩個所限定的從屬區(qū)域，在任何情況下從屬區(qū)域中只有一種類型的斑點纖維，并且，通過安全紙張上從屬區(qū)域的所限定的幾何排列和/或通過特定類型的斑點纖維的存在與否來表示編碼。
2.具有斑點纖維的安全紙張，斑點纖維具有發(fā)光特性并形成一個編碼，其特征在于，安裝紙張具有至少兩個被限定的從屬區(qū)域，斑點纖維存在于該從屬區(qū)域中，并且，通過安全紙張上從屬區(qū)域的被限定的幾何排列來表示編碼。
3.如權(quán)利要求2所述的安全紙張，其特征在于，兩個從屬區(qū)域中存在相同的斑點纖維。
4.如權(quán)利要求1到3中至少一項所述的安全紙張，其特征在于，斑點纖維包含具有特有發(fā)光特性的發(fā)熒光物質(zhì)。
5.如權(quán)利要求4所述的安全紙張，其特征在于，發(fā)熒光物質(zhì)具有窄光譜的發(fā)射波段。
6.如權(quán)利要求4或5所述的安全紙張，其特征在于，發(fā)熒光物質(zhì)在可見光譜范圍之外發(fā)光。
7.如權(quán)利要求4到6中至少一項所述的安全紙張，其特征在于，發(fā)熒光物質(zhì)為光增強材料，其具有光學激勵的發(fā)光材料、光散射中心和透明的基體材料。
8.如權(quán)利要求4到7中至少一項所述的安全紙張，其特征在于，發(fā)熒光物質(zhì)存在于斑點纖維體中。
9.如權(quán)利要求4到7中至少一項所述的安全紙張，其特征在于，斑點纖維用發(fā)熒光物質(zhì)染色。
10.如權(quán)利要求1到9中至少一項所述的安全紙張，其特征在于，斑點纖維由塑料材料構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1到10中至少一項所述的安全紙張，其特征在于，斑點纖維在紙張制造過程中引入安全紙張中。
12.如權(quán)利要求1到11中至少一項所述的安全紙張，其特征在于，斑點纖維通過威爾科克斯(Wilcox)方法引入安全紙張中。
13.如權(quán)利要求1到12中至少一項所述的安全紙張，其特征在于，從屬區(qū)域的幾何圖形為條帶形式。
14.如權(quán)利要求13所述的安全紙張，其特征在于，條帶的寬度位于5mm到30mm的范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求1到14中至少一項所述的安全紙張，其特征在于，在從屬區(qū)域中的斑點纖維的密度處于每平方厘米2到20根斑點纖維的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防偽紙張，其包括至少兩種斑點纖維，它們在發(fā)光特性上有所不同并形成一個編碼。每種斑點纖維設(shè)置在防偽紙張的限定的局部區(qū)域內(nèi)，并通過防偽紙張上局部區(qū)域的被限定的幾何排列和/或通過特定類型的斑點纖維的存在與否來表示編碼。
文檔編號B42D15/10GK1409789SQ00817086
公開日2003年4月9日 申請日期2000年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月23日
發(fā)明者格哈德·施文克 申請人:德國捷德有限公司