Es ist Aufgabe der Erfindung, ein
Sicherheitselement anzugeben, welches bei hoher Fälschungs-
und Manipulationssicherheit möglichst
einfach und kostengünstig
herzustellen ist, sowie eine Vorrichtung anzugeben, welche bei einfachem
Aufbau eine möglichst
zuverlässige
Prüfung
von Sicherheitselementen erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch das Sicherheitselement
bzw. die Vorrichtung gemäß Anspruch
1 bzw. 24 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Sicherheitselement zeichnet
sich dadurch aus, daß durch
die räumliche Struktur,
insbesondere durch die räumliche
Ausdehnung und/oder Lage und/oder Form, einer oder mehrerer der
elektrisch leitfähigen
Komponenten des Sicherheitselements eine Codierung gegeben ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich
dadurch aus, daß durch
ein mit ersten Mitteln erzeugtes erstes Magnetfeld in den elektrisch
leitfähigen
Komponenten des Sicherheitselements, durch deren räumliche
Struktur eine Codierung gegeben ist, ein Induktionsstrom induziert
wird. Der Induktionsstrom verursacht ein zweites Magnetfeld, welches
von zweiten Mitteln erfaßt
wird. In einer Auswerteeinrichtung wird die Codierung anhand des
erfaßten
zweiten Magnetfeldes ermittelt.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken,
als Sicherheitselement einen geschlossenen elektrischen Stromkreis
vorzusehen, dessen elektrisch leitfähige Komponenten derart ausgestaltet
und/oder miteinander gekoppelt sind, daß ein elektrischer Kreisstrom
durch die Komponenten fließen
kann. Abhängig
von der jeweiligen räumlichen
Struktur der einzelnen Komponenten variieren deren elektrische und/oder
magnetische Eigenschaften, so daß dem Sicherheitselement durch
die jeweilige räumliche Strukturierung
der Komponenten eine elektrisch und/oder magnetisch codierte Information
eingeprägt werden
kann.
Diese Codierung wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dadurch erfaßt,
daß mittels
eines von außen
angelegten zeitlich und/oder räumlich
variierenden Magnetfeldes ein oder mehrere Induktionsströme in dem
geschlossenen Stromkreis induziert werden. Die induzierten Kreisströme flie ßen dabei
durch die einzelnen, i.a. unterschiedlich räumlich strukturierten Komponenten
und verursachen dort entsprechend unterschiedliche zweite Magnetfelder. Diese
werden mit geeigneten sensorischen Mitteln erfaßt und zur Ermittlung der dem
Stromkreis eingeprägten
codierten Information ausgewertet.
Die erfindungsgemäßen Sicherheitselemente lassen
sich, insbesondere im Vergleich zu integrierten Schaltkreisen, einfach
und kostengünstig herstellen
und gewährleisten
eine hohe Sicherheit gegen Fälschungs-
und Manipulationsversuche. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das entsprechende
Verfahren erlauben eine zuverlässige
Prüfung
solcher Sicherheitselemente bei gleichzeitig einfachem Aufbau bzw.
einfacher Durchführung.
In einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sicherheitselemente
sind die Komponenten als elektrisch leitfähige Schichten ausgebildet.
Die codierte Information ist hierbei durch die Dicke und/oder Größe und/oder
Form der flächenartig
ausgebildeten leitfähigen
Schichten gegeben. Die Schichten werden beispielsweise mittels drucktechnischer
Verfahren oder anderer Techniken zum Aufbringen dünner Schichten
erzeugt. Die Schichten werden entweder direkt auf dem mit dem Sicherheitselement
zu versehenden Objekt, beispielsweise einem Sicherheitspapier oder
einem Dokument, oder auf einer Trägerschicht erzeugt, welche
zusammen mit dem Sicherheitselement auf das Objekt aufgebracht,
z.B. aufgeklebt, wird.
Vorzugsweise ist zumindest ein Teil
der Komponenten des elektrischen Stromkreises durch ein Verfahren
erhältlich,
bei dem zunächst
eine Negativdarstellung einer zu erzeugenden Positivdarstellung, d.h.
des elektrischen Stromkreises oder zumindest einer Komponente davon,
auf eine Unterlage, beispielsweise eine Kunststoffolie als Trägerschicht, aufgedruckt
wird. Hier zu eignen sich insbesondere Tiefdruckverfahren, wie z.B.
Stichtiefdruck- oder
Rollentiefdruckverfahren. Auf die gedruckte Negativdarstellung wird
dann, beispielsweise durch Aufdampfen, Aufdrucken oder andere Beschichtungstechniken,
eine dünne
Deckschicht aus elektrisch leitendem oder halbleitendem Material
aufgebracht. Bei einem anschließenden
Waschvorgang in einem geeigneten Lösungsmittel wird die Struktur
der aufgebrachten Negativdarstellung zusammen mit dem auf dieser
Struktur befindlichen Material der Deckschicht entfernt, so daß im wesentlichen
nur noch die Bereiche der Deckschicht außerhalb der Strukturen der Negativdarstellung
auf der Unterlage verbleiben, wobei eine Positivdarstellung mit
einer hohen Konturenschärfe
erhalten wird. Mit diesem Verfahren lassen sich beliebig komplex
strukturierte elektrische Stromkreise auf einfache und kostengünstige Weise
erzeugen.
Alternativ können Komponenten des elektrischen
Stromkreises auch durch andere Verfahren hergestellt werden. Besonders
geeignet sind hierzu beispielsweise Ätzverfahren, bei welchen aus
einer auf einer Unterlage aufgebrachten dünnen elektrisch leitfähigen Schicht
die gewünschten
Ausnehmungen durch Wegätzen
des Schichtmaterials an den entsprechenden Stellen erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung
des Sicherheitselements weisen einzelne Abschnitte der elektrisch
leitfähigen
Schicht unterschiedlich hohe Leitfähigkeiten auf, durch welche
die Codierung gegeben ist. Die unterschiedlich hohen elektrischen Leitfähigkeiten
werden vorzugsweise durch unterschiedliche Schichtdicken und/oder
Rasterung in den einzelnen Abschnitten der Schicht realisiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des Sicherheitselements ist vorgesehen, daß eine oder mehrere der Komponenten
eine geschlossene Leiterschleife bilden, durch deren räumliche Struktur,
insbesondere Schichtdikke und/oder Breite einzelner Leiterbahnen
und/oder deren Abstand zueinander, die Codierung gegeben ist. Zur
Erhöhung der
in die Leiterschleife eingeprägten
Informationsdichte ist insbesondere vorgesehen, daß einzelne Abschnitte
der Leiterschleife Komponenten unterschiedliche räumliche
Strukturen aufweisen, durch welche die Codierung gegeben ist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht
vor, daß der
elektrische Stromkreis als Transformatorschaltung ausgebildet ist,
welche sich aus mindestens zwei miteinander verbundenen elektrischen Spulen
zusammensetzt, deren Transformationsverhalten die Codierung darstellt.
In einer anderen bevorzugten Ausführung ist der
elektrische Stromkreis als Schwingkreis ausgebildet, welcher sich
aus mindestens einer elektrischen Spule und mindestens einem Kondensator
zusammensetzt. Die Codierung ist in diesem Falle durch das Resonanzverhalten,
insbesondere die Resonanzfrequenz, des Schwingkreises gegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
1a–e Beispiele für Sicherheitselemente mit
unterschiedlichen Codierungsstrukturen;
2a–e weitere Beispiele für Sicherheitselemente;
3 eine
Banknote mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement;
4 einen
Querschnitt durch die in 3 dargestellte
Banknote;
5a eine
in Negativdarstellung gedruckte Spule;
5b die
in 5a gezeigte Spule
in Positivdarstellung;
5c eine
Kondensatorplatte in Positivdarstellung;
6 einen
Querschnitt durch ein als Schwingkreis ausgebildetes Sicherheitselement;
7 ein
als Transformatorschaltung ausgebildetes Sicherheitselement mit
einer Vorrichtung zu dessen Prüfung;
8 eine
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Prüfung
eines codierten Sicherheitselements;
9 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Prüfung
eines codierten Sicherheitselements;
10a–b eine perspektivische Darstellung des
Prinzips der Prüfung
eines Sicherheitselements mit zugehörigem Signalverlauf;
11a–b eine perspektivische Darstellung des
Prinzips der Detektion von periodisch angeordneten Sicherheitselementen
mit zugehörigem
Signalverlauf; und
12a–d weitere Ausführungsformen von Sicherheitselementen.
Die 1a bis 1e zeigen Beispiele für Sicherheitselemente
mit unterschiedlichen Codierungsstrukturen.
Das in 1a gezeigte
Sicherheitselement 2 wird durch eine dünne, elektrisch leitende Schicht
in Form eines langgestreckten Rechtecks gebildet. Die typische Dicke
der Schicht liegt im Bereich zwischen etwa 25 und 500 nm, vorzugsweise
bei über
250 nm, um eine für
den Nachweis von elektrischen Induktionsströmen ausreichend hohe elektrische
Leitfähigkeit
zu gewährleisten.
Typische Breiten des Sicherheitselements liegen zwischen 1 und 20
mm, typische Längen
zwischen 30 und 90 mm. Als elektrisch leitfähiges Material werden vorzugsweise
Metalle, wie beispielsweise Aluminium, Nickel, Kupfer oder Leitsilber,
oder halbleitende Materialien, insbesondere auf der Basis von organischen
Polymeren, verwendet. Das Material kann auch mittels elektrisch
leitender Farben, insbesondere elektrisch leitender Druckfarben,
aufgebracht werden.
Gegenüber dem in 1a gezeigten Beispiel weist das in 1b dargestellte Sicherheitselement 2 im
inneren Bereich der Schicht eine Ausnehmung 4 in Form eines
schmalen, langgezogenen Rechtecks auf. Die geschlossene elektrisch
leitfähige Struktur 3 im äußeren Bereich
der Schicht bildet somit eine geschlossene Leiterschleife. Je nach
Herstellungsverfahren können
Ausnehmungen 4 mit sehr kleinen Breiten bis zu etwa 0,2
mm erzeugt werden.
1c zeigt
eine Weiterbildung der in 1b dargestellten
geschlossenen Leiterschleife, wobei die Ausnehmungen 6a und 6b in
einzelnen Abschnitten der Leiterschleife jeweils unterschiedliche räumliche
Strukturen aufweisen. Im dargestellten Beispiel handelt es sich
um einzelne quadratische Ausnehmungen 6b, welche durch
gegenseitige Überlappung
bzw. schmale Ausnehmungen 6a miteinander verbunden sind.
Die Anordnung der einzelnen, ineinander übergehenden Ausnehmungen 6a und 6b ist
hierbei symmetrisch zur Längsachse
der geschlossenen, elektrisch leitfähigen Struktur 5.
Dem gegenüber zeigt das Sicherheitselement 2 in 1d eine zur Längsachse
der geschlossenen elektrisch leitfähigen Struktur 5 asymmetrische
Anordnung der jeweiligen Ausnehmungen 6a und 6b,
wobei ein zahnartiges Profil der Ausnehmungen 6a und 6b erhalten
wird.
Bei dem in 1e dargestellten Beispiel sind unterschiedlich
große
quadratische Ausnehmungen 8a und 8b vorgesehen,
welche durch elektrisch leitfähige
Stege der elektrisch leitfähigen
Struktur 7 voneinander getrennt sind.
Durch die Wahl der räumlichen
Struktur des jeweiligen Sicherheitselements 2, insbesondere Schichtdicke,
Abmessungen und/oder Form der elektrisch leitfähigen Struktur 3, 5 und 7 bzw.
der Ausnehmungen 4, 6a, 6b, 8a und 8b,
läßt sich
dem Sicherheitselement 2 eine codierte Information einprägen. Die
in einzelnen Abschnitten unterschiedlich strukturierten Sicherheitselemente 2 der 1c bis 1e stellen hierbei eine Bit-Codierung
von Informationen mit bis zu neun Bits dar, welche durch separates
Prüfen der
einzelnen, unterschiedlich strukturierten Abschnitte des jeweiligen
Sicherheitselements 2 gelesen werden können.
Die 2a bis 2e zeigen weitere Beispiele erfindungsgemäßer Sicherheitselemente
mit Bit-Codierung.
Das in 2a dargestellte
Sicherheitselement 2 weist eine geschlossene elektrisch
leitfähige Struktur 21 im äußeren Bereich
und stufenförmige, ineinander übergehende
Ausnehmungen 20a und 20b im inneren Bereich der
Schicht auf.
Das in 2b gezeigte
Sicherheitselement 2 bildet das in 2a dargestellte dahingehend weiter, daß hier auch
die geschlossene elektrisch leitfähige Struktur 21 im äußeren Bereich
der Schicht einen stufenförmigen
Verlauf aufweist.
Das in 2c dargestellte
Sicherheitselement 2 zeigt eine weitere Möglichkeit
der Codierung in Form von kammartig strukturierten Ausnehmungen 22a und 22b.
Der Gehalt codierter Information entspricht hierbei im wesentlichen
den in den Sicherheitselementen 2 der 2a und 2b enthaltenen
Informationen mit stufenförmiger
Codierung, wobei an der Stelle der Flanken 20a/20b bzw. 20b/20a der
stufenförmigen
Ausnehmungen jeweils eine zahnartige Ausnehmung 22b angeordnet
ist. In den Beispielen der 2d und 2e ist dieses Codierungsprinzip
weiter verdeutlicht.
3 zeigt
ein Dokument in Form einer Banknote 1 mit einem erfindungsgemäßen Sicherheitselement 2.
Auf die Banknote 1 ist eine Trägerschicht 10 aufgebracht,
welche mit dem im Zusammenhang mit der 2a näher
beschriebenen Sicherheitselement 2 versehen ist. Die Trägerschicht 10 ist
vorzugsweise eine Kunststoffolie, z.B. aus PET, PVC oder PE, mit
typischen Dicken zwischen 2 und 20 um.
4 zeigt
einen vergrößerten Querschnitt durch
die in 3 dargestellte
Banknote 1 mit Sicherheitselement 2 senkrecht
zur Ebene der Banknote 1 note 1 entlang der Linie
B–B'. Auf der Trägerschicht 10 sind
die einzelnen, unterschiedlich strukturierten Abschnitte mit den
elektrisch leitfähigen
Strukturen 21 sowie den Ausnehmungen 20a der elektrisch
leitfähigen
Schicht zu erkennen.
In dem hier dargestellten Beispiel
ist die Trägerschicht 10 mit
den auf seiner Oberseite befindlichen elektrisch leitfähigen Strukturen 21 mittels
einer Kleberschicht 12, insbesondere einer Schicht aus Kaschierkleber,
mit einer Zwischenschicht 14 verklebt. Dieses Schichtsystem
ist auf der Banknote 1 aufgebracht, beispielsweise mittels
einer weiteren (nicht dargestellten) Kleberschicht. Alternativ kann die
Trägerschicht 10 auch
ohne Zwischenschicht 14 mit der Kleberschicht 12 direkt
auf die Banknote 1 aufgeklebt werden. Ein in dieser Weise
in ein solches Schichtsystem eingebrachtes bzw. auf die Banknote 1 aufgebrachtes
Sicherheitselement 2 ist von außen her schwer zugänglich und
damit gut gegen Manipulationsversuche geschützt. Generell kann die Trägerfolie 10 aber
auch mit der dem Sicherheitselement 2 gegenüberliegenden
Unterseite auf die Banknote 1 aufgebracht werden.
In den beschriebenen Varianten des
gezeigten Beispiels ist die Trägerschicht 10 mit
den darauf befindlichen elektrisch leitfähigen Strukturen 21 vorzugsweise
als selbsttragendes Etikett ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird
das Sicherheitselement 2 mit Hilfe einer sog. Transferfolie
auf das Sicherheitspapier bzw. die Banknote 1 aufgebracht.
Hierbei wird eine dünne Trägerschicht
lösbar
auf eine Transferfolie aufgebracht. Auf der Trägerschicht wird dann, vorzugsweise
mit einem der oben beschriebenen Verfahren, das Sicherheitselement 2 erzeugt.
Auf die mit dem Sicherheitselement 2 versehene Trägerschicht
wird eine Kleberschicht aufgebracht, die bei der Übertragung
dieser Schichtstruk tur auf das Sicherheitspapier bzw. die Banknote 1 mittels
Wärme und
Druck aktiviert wird, so daß die
Trägerschicht
zusammen mit dem Sicherheitselement 2 auf dem Sicherheitspapier
bzw. der Banknote 1 befestigt wird. In einem letzten Schritt
wird die Transferfolie abgezogen.
Die Trägerschicht 10 und/oder
die Zwischenschicht 14 kann derart ausgestaltet sein, daß diese einen
für das
Sicherheitselement charakteristischen optischen Effekt aufweist.
Insbesondere kann diese einen optisch variablen Effekt zeigen, bei
dem das Sicherheitselement unter verschiedenen Betrachtungswinkeln
unterschiedliche visuelle Eindrücke
erzeugt. Dies kann vorzugsweise durch mindestens eine zusätzliche
Schicht mit optisch variablen Pigmenten, insbesondere Interferenzschicht-
oder Flüssigkristallpigmenten,
und/oder mit Beugungsstrukturen in Form einer Reliefstruktur, wie
z.B. einem Hologramm, erreicht werden. Durch dieses zusätzliches Echtheitsmerkmal
wird die Nachahmung oder Manipulation des erfindungsgemäßen Sicherheitselements
weiter erschwert.
Nachfolgend wird der Aufbau eines
als Schwingkreis ausgebildeten Sicherheitselements anhand der 5a bis 5c und 6 näher erläutert.
5a zeigt
eine Negativdarstellung 50 einer spiralförmigen Spule 51,
deren Enden Kontaktflächen 52 aufweisen.
Die Negativdarstellung 50 ist, vorzugsweise mittels Tiefdruckverfahren,
insbesondere Stichtiefdruckverfahren oder Rollentiefdruckverfahren
unter Verwendung gravierter und/oder geätzter Zylinder, auf einer Trägerschicht 10 aufgedruckt. Druckfarben
mit einem hohen Pigmentanteil, der in der trockenen Druckfarbe typischerweise
bei mehr als 10 Gewichtsprozent liegt, sind hierfür besonders geeignet.
Nach dem Trocknen der Druckfarbe
wird auf die Negativdarstellung 50 eine dünne Deckschicht aus
leitendem Material, wie z.B. Aluminium oder Nickel, aufgebracht.
Typische Dicken dieser Deckschicht liegen zwischen etwa 30 nm und
500 nm. Die Aufbringung der Deckschicht erfolgt vorzugsweise durch
Aufdampfen, Aufdrucken oder andere Beschichtungstechniken.
Anschließend wird die Struktur der
Negativdarstellung 50 zusammen mit den auf der Struktur
liegenden Teilen der Deckschicht in einem Waschvorgang entfernt.
Bei Verwendung von wasserlöslichen Druckfarben,
bei welchen als Bindemittel vorzugsweise Stärke, Alkohol oder Cellulose
verwendet wird, ist bei diesem Waschvorgang lediglich Wasser erforderlich.
Am Ende des Waschvorgangs bleibt
eine aus dem elektrisch leitenden Material bestehende Positivdarstellung
der spiralförmigen
Spule 51 einschließlich
Kontaktflächen 52 erhalten.
Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich
besonders feine Strukturen mit typischen Strukturgrößen bis
zu 0,1 mm bei gleichzeitig sehr hoher Konturenschärfe herstellen.
Insbesondere ist dieses Verfahren zur Erzeugung von strukturierten
Sicherheitselementen 2, wie sie in den 1a bis 1e, 2a bis 2e und 7 dargestellt
sind, geeignet.
5c zeigt
einen mit dem oben beschriebenen Verfahren in analoger Weise auf
einer weiteren Trägerschicht 15 hergestellten
elektrisch leitfähigen Flächenbereich 53.
Wird der Flächenbereich 53 zusammen
mit einer elektrisch isolierenden Schicht über die in 5b dargestellten Kontaktflächen 52 gebracht,
so entsteht ein aus dem Flächenbereich 53 und
den Kontaktflächen 52 als
Kondensatorplatten bestehender Kondesator 52/53.
Der Kondensator 52/53 bildet zusammen mit der
Spule 51 einen Schwingkreis 51 bis 53.
Durch die räumliche Struktur von Spule 51 und
Kondensator 52/53, d.h. Größe und Form
sowie Windungszahl bzw. Abstand zueinander, erhält der Schwingkreis 51 bis 53 ein
charakteristisches Resonanzverhalten, durch welches dem Schwingkreis eine
bestimmte Information eingeprägt
werden kann.
Das Resonanzverhalten, insbesondere
die Resonanzfrequenz, des Schwingkreises 51 bis 53 wird
beispielsweise durch Erfassung der Resonanzabsorption des Schwingkreises
in einem hochfrequenten elektromagnetischen Wechselfeld, insbesondere
durch Messung der durch den Schwingkreis 51 bis 53 verursachten
Verstimmung eines Hochfrequenz-Senders, ermittelt. Eine bei der
Resonanzfrequenz des Schwingkreises 51 bis 53 detektierbare Signalüberhöhung tritt
im allgemeinen nur dann auf, wenn die sich aus dem ohmschen Widerstand
des Stromkreises, der Induktivität
der Spule 51 und der Kapazität des Kondensators 52/53 errechnende Güte des Schwingkreises
größer als 1 ist.
Typische Frequenzen liegen zwischen
etwa 1 MHz und 1 GHz. Typische Breiten und/oder Abstände der
Spulenwindungen 51 liegen zwischen etwa 0,1 mm und 2 mm,
vorzugsweise bei 0,2 mm, typische Schichtdicken zwischen 30 nm und
1000 nm, vorzugsweise bei etwa 500 nm. Die typische Anzahl der Windungen
der Spule 51 liegt zwischen 5 und 100, insbesondere bei
etwa 40.
Alternativ können die Eigenschaften des Schwingkreises 51 bis 53 auch
mit einem Impedanzanalysator ermittelt werden. Herbei wird der Frequenzver lauf
der Impedanz, d.h. des Wechselstromwiderstands, einer Sendespule
gemessen, wobei vorzugsweise Betrag und Phase der Impedanz erfaßt werden.
Die Sendespule besteht aus Kupferdraht mit einem typischen Durchmesser
von etwa 0,7 mm und einer typischen Länge von etwa 85 mm. Die Induktivität der Sendespule
liegt im Bereich zwischen 50 und 100 nH, ihre Resonanzfrequenz zwischen
etwa 50 und 500 MHz. Wird der zu untersuchende Schwingkreis 51 bis 53 in
das von der Sendespule erzeugte Nahfeld gebracht, so ändert sich
aufgrund der magnetischen Kopplung beider Spulen die Impedanz der
Sendespule. Diese Änderung
ist im Frequenzbereich der Resonanzfrequenz des Schwingkreises 51 bis 53 maximal.
Bei diesem Verfahren kann nicht nur die durch den Schwingkreis 51 bis 53 verursachte Verstimmung
des Senders gemessen werden, sondern auch deren individuelle Charakteristik
erkannt werden. Mit Hilfe der Impedanzanalyse ist somit eine besonders
genaue Erfassung und Auswertung der Eigenschaften des Schwingkreises 51 bis 53 und
der darin enthaltenen Codierung möglich. Ein geeignetes, einfach
aufgebautes Detektionsgerät
umfaßt
einen abstimmbaren Sender (VCO) oder einen Sender mit, vorzugsweise
drei bis vier, fest einstellbaren Sendefrequenzen sowie eine Detektionsschaltung zur
Messung der Impedanz bei, vorzugsweise drei bis vier, fest einstellbaren
Frequenzen.
6 zeigt
einen Querschnitt durch einen Schwingkreis 51 bis 53,
welcher die in den 5b und 5c dargestellten Komponenten
umfaßt.
Die Spule 51 ist zusammen mit den Kontaktflächen 52 auf
einer ersten Trägerschicht 10,
die Kondensatorplatte 53 auf einer zweiten Trägerschicht 15 aufgebracht. Zwischen
den beiden Trägerschichten 10 und 15 ist eine
elektrisch isolierende Schicht 16, vorzugsweise aus Kunststoff,
vorgesehen, welche das Dielektrikum zwischen den Kontaktflächen 52 und
der Kondensatorplatte 53 des Kondensators bildet.
Das Schichtsystem 10/16/15 ist
in diesem Beispiel auf eine Banknote 1 aufgebracht, beispielsweise
durch Aufkleben. Es kann aber auch teilweise oder ganz in eine Banknote 1 eingebracht
werden, um eine besonders hohe Fälschungs-
und Manipulationssicherheit zu erreichen.
Analog zu der in 4 näher
beschriebenen Ausführungsform
kann auch im Beispiel der 6 die
erste und/oder zweite Trägerschicht 10 bzw. 15 derart
ausgestaltet sein, daß diese
einen für
das Sicherheitselement charakteristischen optischen Effekt aufweist.
Eine besonders einfach herzustellende
Alternative zu dem hier dargestellten Beispiel besteht darin, die
Spule 51 mit den Kontaktflächen 52 einerseits und
die Kondensatorplatte 53 andererseits auf jeweils eine
der beiden Seiten einer Trägerschicht (nicht
dargestellt) aufzubringen. Das Dielektrikum wird in diesem Fall
durch die Trägerschicht
selbst gebildet.
Bei einer noch einfacheren Variante
wird der Schwingkreis lediglich durch eine auf einer Trägerschicht
aufgebrachte, kurzgeschlossene Spule (nicht dargestellt) gebildet,
wobei auf einen separaten Kondensator verzichtet wird. Die für einen
solchen Schwingkreises nötigen
Kapazitäten
rühren
von sog. parasitären
Kapazitäten
her, welche sich u.a zwischen den einzelnen Leiterbahnen der Spule
ausbilden.
7 zeigt
ein als Transformatorschaltung ausgebildetes Sicherheitselement 2 mit
einer Vorrichtung 48 zu dessen Prüfung.
Das Sicherheitselement 2 ist – analog
dem in den 3 und 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel – mittels
einer Trägerschicht 10 auf
der Banknote 1 aufgebracht. Die elektrisch leitfähige Schicht
des Sicherheitselementes 2 weist in diesem Beispiel zwei breite,
rechteckige Ausnehmungen auf, welche durch eine schmale Ausnehmung
miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird ein geschlossener
elektrischer Stromkreis erhalten, welchen man sich als aus zwei
elektrischen Spulen 30 und 31 zusammengesetzt
denken kann, deren Enden über
zwei elektrisch leitende Verbindungen 32 miteinander verbunden sind.
Der elektrische Stromkreis stellt somit eine einfache Transformatorschaltung 30 bis 32 mit
einem Windungszahlenverhältnis
der beiden Spulen 30 und 31 von 1 : 1 dar.
Wird beispielsweise an der Spule 30 ein
magnetisches Wechselfeld angelegt, so werden in dieser elektrische
Ströme
induziert, die über
die Verbindungen 32 in die andere Spule 31 fließen können und dort
ihrerseits ein magnetisches Wechselfeld erzeugen, welches von einem
im Bereich der Spule 31 angeordneten Detektor erfaßt werden
kann. Aus der Art und Stärke
des erfaßten
Wechselfeldes kann auf die Art und/oder den Aufbau der Transformatorschaltung 30 bis 32 und
damit auf die in ihr enthaltene codierte Information geschlossen
werden. Die Codierung ist in diesem Beispiel insbesondere durch
das Größenverhältnis der
Spulen 30 und 31 bzw. der Ausnehmungen im Bereich
der Spulen 30 bzw. 31 und/oder das Windungszahlenverhältnis der
beiden Spulen 30 bzw. 31 zueinander gegeben. Letzteres
kann beispielsweise dadurch verändert
werden, daß eine Spule 30 bzw. 31 mit
einer oder mehreren weiteren Spulen, gegebenenfalls in zusätzlichen
Schichten des Sicherheitselements 2, gekoppelt wird.
Im rechten Bildteil der 7 ist eine geeignete Vorrichtung 48 zur
Prüfung
des als Transformatorschaltung ausgebildeten Sicherheitselements 2 dargestellt.
Eine Anregungsspule 40 mit Ferritkern 42 wird
mit elektrischer Wechselspannung aus der Spannungsquelle 44 betrieben.
Typische Frequenzen der Wechselspannungen liegen zwischen etwa 1 und
30 MHz, insbesondere bei etwa 13,56 MHz. Mittels einer Transporteinrichtung
(nicht dargestellt) wird die Banknote 1 in Transportrichtung
T in den Bereich der Vorrichtung 48 gebracht, wo die Spule 30 des
Sicherheitselements 2 im Bereich der Anregungsspule 40 zu
liegen kommt. Das von der Anregungsspule 40 ausgehende
magnetische Wechselfeld induziert dann in der Spule 30 elektrische
Ströme,
welche über die
elektrischen Verbindungen 32 zur Spule 31 fließen und
dort ein magnetisches Wechselfeld erzeugen, welches von der Detektionsspule 41 mit
Ferritkern 43 erfaßt
wird. Die in der Detektionsspule 41 induzierten elektrischen
Ströme
und/oder Spannungen werden von einer Meßeinrichtung 45 gemessen
und gegebenenfalls einer weiteren Auswertung unterzogen.
In der Funktion des Ferritkerns 42 bzw. 43 können anstelle
von Ferrit auch andere Materialien mit vergleichbar hoher magnetischer
Permeabilität eingesetzt
werden. Vorzugsweise ist der Querschnitt des Ferritkerns 42 bzw. 43 kleiner
oder gleich dem inneren Querschnitt, d.h. der Ausnehmung, der jeweiligen
Spule 30 bzw. 31, so daß der Ferritkern 42 bzw. 43 von
der jeweiligen Spule 30 bzw. 31 bei der Messung
quasi umschlossen wird. Typische Abstände zwischen der Transformatorschaltung 30 bis 32 und den
Ferritkernen 40 und 41 mit Spule 42 und 43 liegen
im Bereich zwischen 0,1 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,7 und
1 mm, um eine gute magnetische Kopplung bei gleichzeitig geringer
Störanfälligkeit,
insbesondere infolge von Banknotenstaus im Bereich der Vorrichtung 48,
zu gewährleisten.
Vorzugsweise liegen die Zeitspannen, innerhalb derer die Transformatorschaltung
einer Banknote 1 geprüft wird,
im Bereich von Millisekunden, so daß auch schnell an der Vorrichtung 48 vorbeilaufende
Banknoten 1 mit einer hohen Zuverlässigkeit geprüft werden
können.
Dies ist insbesondere für
den Einsatz in Banknotenbearbeitungsmaschinen mit einer hohen Transport-
und Bearbeitungsrate von Bedeutung.
Im dargestellten Beispiel der 7 haben die beiden Spulen 30 und 31 den
selben rechteckigen Querschnitt bei jeweils nur einer Windung. Wie bereits
erläutert
wurde, können
die jeweiligen Querschnitte und/oder Windungszahlen der Spulen unterschiedlich
gewählt
werden, beispielsweise durch Kopplung eine weiteren Spule (nicht
dargestellt) an die Spule 31. In diesem Fall werden die
an der Detektionsspule 41 induzierten Ströme erhöht, so daß eine besonders
empfindliche Prüfung
der Transformatorschaltung 30 bis 32 ermöglicht wird.
Eine Erhöhung der
Effizienz der Transformatorschaltung 30 bis 32 ist auch
durch eine mit der Spule 30 gekoppelte zusätzliche
Spule (nicht dargestellt) möglich,
durch welche sich die gesamte Induktivität im Bereich der Spule 30 und
damit die jeweils induzierten Ströme entsprechend erhöhen. In
bestimmten Anwendungen, bei denen die Transformatorschaltung 30 bis 32 bei
den zu prüfenden
Banknoten 1 nicht durchgehend exakt an der selben Stelle
plaziert ist, können
in der Vorrichtung 48 Mittel vorgesehen sein, welche die
Lage der Transformatorschaltung 30 bis 32 vorab
erfassen und die Position der Ferritkerne 40 und 41 einschließlich der
Spulen 42 und 43 entsprechend einstellen. Bei
den genannten Mitteln kann es sich beispielsweise um optische Sensoren
handeln.
8 zeigt
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Prüfung
eines codierten Sicherheitselements. Das mittels einer Trägerschicht 10 auf
der Banknote 1 aufgebrachte Sicherheitselement 2 weist,
wie bereits im Zusammenhang mit den Beispielen der 2a, 2b und 2d näher erläutert, eine stufenförmige Ausnehmung 20a auf. Die
Prüfvorrichtung
besteht aus zwei ersten Mitteln 60, die ein zeitlich veränderliches
Magnetfeld erzeugen. Hierzu ist jeweils eine Anregungsspule 40 mit Spulenkern 42 sowie
eine – aus
Gründen
der Anschaulichkeit nicht dargestellte – Spannungsquelle zur Spannungsversorgung
der Anregungsspule 40 vorgesehen. Bei dem erzeugten veränderlichen
Magnetfeld handelt es sich vorzugsweise um ein periodisch veränderliches
Magnetfeld. Als Spannungsquelle wird hierbei eine Wechselspannungsquelle verwendet.
Wird die Banknote 1 mit dem Sicherheitselement 2 in
Transportrichtung T in den Bereich der ersten Mittel 60 transportiert,
so induzieren die von den ersten Mitteln 60 erzeugten magnetischen Wechselfelder
im Sicherheitselement 2 Induktionsströme, die aufgrund der elektrisch
geschlossenen Struktur des Sicherheitselements 2 Kreisströme ausbilden
können.
Diese Kreisströme
verursachen ihrerseits magnetische Felder, welche von zweiten Mitteln 61a und 61b sowie 62a bis 62d detektiert
werden können.
Die zweiten Mittel umfassen jeweils eine Detektionsspule 41 mit
einem zweiten Spulenkern 43 sowie eine Meßeinrichtung
(nicht dargestellt) zur Erfassung der in der Detektionsspule 41 induzierten Ströme und/oder
Spannungen.
Mit dem stufenförmigen Verlauf der Ausnehmung 20a im
inneren Bereich der Schicht variiert der induzierte Kreisstrom in
den einzelnen Abschnitten des äußeren Bereichs
der Schicht entsprechend. Die daraus resultierenden unterschiedlichen
Magnetfelder werden von den zweiten Mitteln 61a und 61b sowie 62a bis 62d erfaßt. Die
jeweils induzierten Spannungen bzw. Ströme werden zur Ermittlung der
Codierung an eine Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) weitergeleitet.
Im dargestellten Beispiel weisen
die zweiten Mittel zwei Positionssensoren 61a und 61b und
vier Codesensoren 62a bis 62d auf. Die Positionssensoren 62a bis 62d erfassen
die jeweilige Position einzelner Codierungseinheiten, im vorliegenden
Fall einer Bit-Codierung die Einheiten 1 und 0.
Die Signale der Codesensoren 62a bis 62d werden
dann bei der Auswertung mit den Signalen der Positionssensoren 61a und 61b verglichen,
so daß für jeden
Codesensor 62a bis 62d eine Codierungseinheit,
d.h. 1 oder 0, ermittelt wer den kann. Im vorliegenden Beispiel erfassen
die Codesensoren 62a bis 62d die Bitfolge "0110".
Durch die Positionssensoren 61a und 61b kann
die in Sicherheitselement 2 enthaltene Codierung auch dann
richtig erkannt werden, wenn dieses seitenverkehrt in die Prüfvorrichtung
eingelegt wird. Je nach Anwendungsfall, z.B. bei der Prüfung seitenrichtig
eingebrachter und entsprechend ausgerichteter Dokumente, kann aber
auch auf einen oder beide Positionssensoren 61a und 61b verzichtet
werden. In diesen Fällen
können
die Positionssensoren 61a und 61b auch als Codesensoren
dienen.
Alternativ zu dem gezeigten Beispiel
können die
ersten Mittel 60 lediglich eine Anregungsspule 42 mit
Spulenkern 42 aufweisen, welche an nur einem Ende oder
an einem anderen Bereich des Sicherheitselements 2 ein
magnetisches Wechselfeld erzeugt. Selbstverständlich können aber auch mehrere erste
Mittel 60 vorgesehen sein, welche z.B. in regelmäßigen Abständen entlang
des Sicherheitselements 2 angeordnet sind.
9 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Prüfung
eines codierten Sicherheitselements. Für die Banknote 1 und
das darauf befindliche Sicherheitselement 2 gelten die
Ausführungen
zu 8 entsprechend. Im Unterschied
zu dem dort beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird das erste Magnetfeld, welches im Sicherheitselement 2 Induktionsströme induziert,
mittels eines Permanentmagneten 73 erzeugt. Der Permanentmagnet 73 ist
durch ein Eisenjoch 74 mit einem zweiten Spulenkern 43 gekoppelt,
welcher von einer Detektionsspule 41 umgeben ist. Zwischen dem
Permanentmagneten 73 und dem zweiten Spulenkern 43 bildet
sich ein räumlich
inhomogenes zweites Magnetfeld aus. Wird nun die Banknote 1 mitsamt
dem Sicherheitselement 2 in Transportrichtung T an den
zweiten Mitteln 71a und 71b sowie 72a bis 72d vorbeitransportiert,
so werden im Sicherheitselement 2 aufgrund seiner Bewegung
in den inhomogenen zweiten Magnetfeldern Induktionsströme induziert,
welche abhängig
sind von der Struktur des jeweiligen Abschnitts des Sicherheitselements
2 im Bereich der einzelnen Sensoren 71a und 71b sowie 72a bis 72d.
Analog zu dem in 8 beschriebenen
Ausführungsbeispiel
ist auch hier eine Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen,
welche aus den in den Detektionsspulen 41 induzierten Strömen bzw.
Spannungen die im Sicherheitselement 2 enthaltene Codierung
ermittelt. Wie in dem in 8 beschriebenen
Ausführungsbeispiel
können
auch hier Positionssensoren 71a und 71b vorgesehen sein,
welche die Lage der jeweiligen Codierungseinheiten erfassen.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wurde in den 8 und 9 beispielhaft für die Prüfung von
Sicherheitselementen 2 mit einer stufenförmigen Codierung
näher erläutert. Prinzipiell eigenen
sich die beschriebenen Vorrichtungen jedoch für eine Vielzahl von unterschiedlich
strukturierten geschlossenen elektrischen Stromkreisen, insbesondere
für die
in den 1a bis 1e und 2a bis 2e dargestellten
Sicherheitselemente.
10a zeigt
eine perspektivische Darstellung der in 9 beschriebenen Vorrichtung der Prüfung eines
Sicherheitselements mittels eines statischen Magnetfeldes. 10b zeigt den zugehörigen Signalverlauf.
Im dargestellten Beispiel wird eine Banknote 1 in Transportrichtung
T an einem Sensor 71 vorbeitransportiert. Aus Gründen der
Anschaulichkeit wurde in dieser Darstellung lediglich ein Sensor 71 eingezeichnet;
je nach Anwendungsfall können
entsprechend dem in 9 beschriebenen
Beispiel selbstverständlich
mehrere solcher Sensoren 71 nebeneinander angeordnet sein.
Das Sicherheitselement 2 wird
in diesem Fall durch eine geschlossene Leiterschleife gebildet,
in welcher beim Durchlaufen des inhomogenen ersten Magnetfeldes
des Permanentmagneten 73 ein Kreisstrom induziert wird.
Dieser Kreisstrom verursacht ein zweites Magnetfeld, welches der Änderung
des ersten Magnetfeldes entgegengerichtet ist. Hierdurch verändert sich
die magnetische Flußdichte
im zweiten Spulenkern 43, wodurch in der Detektionsspule 41 eine
Spannung induziert wird.
Ein typischer Verlauf der induzierten
Spannung ist in 10b dargestellt.
Das Spannungssignal S zeigt in Abhängigkeit der Position X der
Banknote 1 einen positiven sowie einen negativen Spannungspuls,
was durch die unterschiedliche Richtung des in den beiden Teilen
der Leiterschleife 2 induzierten Kreisstroms Ik und
den daraus entsprechend unterschiedlich orientierten Magnetfeldern
zu erklären ist.
Je nach Schichtdicke und/oder Breite der einzelnen Leiterbahnen
der Leiterschleife und/oder deren Abstand zueinander variiert das
detektierte Spannungssignal S, aus welchem in einem geeigneten Auswerteverfahren
auf die Codierung geschlossen werden kann.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist zusätzlich
zum Sensor 71 eine weitere Detektionsspule 47 mit
einem Spulenkern 46 vorgesehen, welcher nicht mit dem Permanentmagneten 73 des
Sensors 71 gekoppelt ist. In der vom Sensor 71 aus
entgegen der Transportrichtung T angeordneten Detektionsspule 47 werden
im wesentlichen nur dann Spannungen induziert, wenn die Leiterschleife 2 ausreichend breit
ist oder das in der Leiterschleifenschicht befindliche Material
eine ausreichend hohe magnetische Remanenz aufweist, da nur in diesen
Fällen
eine Änderung
der magnetischen Flußdichte
im Spulenkern 46 gegeben ist.
11a zeigt
eine perspektivische Darstellung einer weiteren Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei der Detektion von periodisch angeordneten Sicherheitselementen. 11b zeigt den zugehörigen Signalverlauf.
Ein mit mehreren Sicherheitselementen 2 versehenes Dokument 25 wird
in Transportrichtung T am Sensor 71, welcher im Zusammenhang
mit Figur 10a bereits näher
beschrieben wurde, vorbeitransportiert. Die einzelnen Sicherheitselemente 2 entsprechen
vorzugsweise dem in 1a beschriebenen
Beispiel einer durchgehenden elektrisch leitfähigen Schicht. Eine Codierung
ist in diesem Fall durch die Struktur der einzelnen Sicherheitselemente 2 sowie
deren Anordnung zueinander gegeben. Im dargestellten Beispiel weisen
alle Sicherheitselemente 2 eine identische Form auf und sind
periodisch, das heißt
in gleichen Abständen
zueinander, angeordnet.
Wird das Dokument 25 nun
mit einer konstanten Transportgeschwindigkeit in Transportrichtung
T am Permanentmagneten 73 des Sensors 71 vorbeitransportiert,
so werden in den Sicherheitselementen 2 Wirbelströme induziert,
welche ihrerseits jeweils ein Magnetfeld verursachen, das in der
Detektionsspule 41 den in 11b dargestellten
Spannungssignalverlauf S induziert. Für den Fall, daß analog
zu dem in 9 gezeigten
Beispiel mehrere Sensoren 71a, 71b, 72a bis 72d nebeneinander
angeordnet sind, werden an mehreren Stellen der Sicherheitselemente 2 Wirbelströme erzeugt,
welche sich zu einem, das ganze Sicherheitselement 2 durchströmenden Kreisstrom – ähnlich dem
in Zusammenhang mit 10a beschriebenen – überlagern.
Das Spannungssignal S in 11b zeigt einen im Bereich
der Sicherheitselemente 2 im wesentlichen periodischen
Spannungsverlauf. Aus der Anzahl der Perioden und deren Signalhöhe kann
die auf dem Dokument 25 befindliche Codierung abgeleitet werden.
Bei dem Dokument 25 handelt es sich vor zugsweise um eine
sogenannte Trennkarte, welche zur Trennung von unterschiedlichen
Banknotenpäckchen
bei deren Bearbeitung in einer automatischen Banknotenbearbeitungsmaschine
verwendet wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung von Sicherheitselementen
kann daher sowohl zum Prüfen
von Dokumenten selbst, insbesondere Banknoten, als auch zur Prüfung bzw.
Erkennung von bei der Banknotenbearbeitung eingesetzten Trennkarten verwendet
werden.
Eine weitere Form der Codierung von
Banknoten bzw. Trennkarten besteht in der Anordnung mehrerer Sicherheitselemente 2 mit
unterschiedlichen Breiten und/oder in unterschiedlichen Abständen relativ
zueinander, wodurch eine Art Balkencode erhalten wird, welcher mit
der oben beschriebenen Vorrichtung auf einfach Weise gelesen werden
kann.
Die Ausnehmungen 4, 6a, 6b, 8a, 8b, 20a, 20b, 22a und 22b der
oben beschriebenen Sicherheitselemente sind jeweils als Durchbrüche durch
die elektrisch leitfähigen
Strukturen 3, 5, 7, 21, 23, 30 bis 32 und 51 bis 53 ausgebildet,
d.h. im Bereich einer Ausnehmung befindet sich kein elektrisch leitendes Material.
In einer bevorzugten alternativen Ausführungsform ist jedoch im Bereich
einer Ausnehmung 4, 6a, 6b, 8a, 8b, 20a, 20b, 22a und 22b elektrisch leitfähiges Material
vorhanden, dessen elektrische Leitfähigkeit gegenüber der
jeweiligen elektrisch leitfähigen
Struktur 3, 5, 7, 21, 23, 30 bis 32 und 51 bis 53 vermindert
ist. Eine verminderte Leitfähigkeit
wird hierbei vorzugsweise durch eine geringere Schichtdicke des
Materials im Bereich der Ausnehmung erreicht. Wie bereits im Zusammenhang
mit 1a erläutert wurde,
liegen typische Schichtdicken von Strukturen mit für den Nachweis
von Induktionsströmen
ausreichend hoher elektrischer Leitfähigkeit oberhalb von etwa 250
nm. Eine signifikante Verminderung der elektrischen Leitfähigkeit
im Bereich der Ausnehmung wird demnach durch Schichtdik ken erreicht,
welche deutlich kleiner sind als 250 nm und welche Erfahrungswerten
entsprechend unterhalb von etwa 150 nm, insbesondere im Bereich
zwischen 20 nm und 50 nm, liegen.
Die oben angegebenen typischen Schichtdicken
gelten vorzugsweise für
Aluminiumschichten. Bei Verwendung anderer elektrisch leitfähiger Materialien,
wie z.B. andere Metalle oder elektrisch leitende Druckfarben, mit
anderer spezifischer elektrischer Leitfähigkeit sind die Dicken der
entsprechenden Schichten entsprechend größer bzw. kleiner.
Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil,
daß die
Ausnehmungen lichtundurchlässig sind
und folglich im Durchlicht nicht mit dem bloßen Auge erkannt werden können. Aufgrund
der geringen absoluten Dickenunterschiede zwischen elektrisch leitender
Struktur und Ausnehmung in der Größenordnung von etwa 200 nm
ist außerdem
weder ein manuelles Ertasten noch ein visuelles Erkennen der Codierungsstrukturen
in Reflexionsgeometrie möglich.
Solche Sicherheitselemente eignen sich somit insbesondere als Träger geheimzuhaltender,
ausschließlich
maschinell lesbarer Informationen.
Die 12a und 12b zeigen weitere Ausführungsformen
von Sicherheitselementen.
Das in 12a dargestellte
Sicherheitselement 2 weist im wesentlichen den Aufbau des
in 1a dargestellten
Sicherheitselements auf, wobei zusätzlich in unterschiedlichen
Abschnitten der elektrisch leitende Schicht Aussparungen in Form
von Unterbrechungen 24 eingebracht sind, durch welche die
elektrisch leitenden Abschnitte 23 voneinander getrennt
werden. Durch die Abfolge von elektrisch isolierenden Unterbrechungen 24 und
leitenden Ab schnitten 23 entlang des Sicherheitselements 2 erhält dieses
eine Bit-Codierung,
welche vorzugsweise mit der in 9 dargestellten
Vorrichtung geprüft bzw.
gelesen werden kann. Analog zu dem in 9 gezeigten
Beispiel sind in diesem Fall neun, jeweils gleich beabstandete Meßköpfe mit
dem in Zusammenhang mit den Sensoren 72a bis 72d beschriebenen
Aufbau vorzusehen. Wird bei der Prüfung das Sicherheitselement 2 an
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vorbeibewegt, so werden – analog
zu den Ausführungen
im Zusammenhang mit den 8 und 9 – in den leitenden Abschnitten 23 Induktionsströme, insbesondere
Wirbelströme,
induziert, welche ein Magnetfeld erzeugen, das mit den Sensoren
erfaßt werden
kann. Im Bereich der Unterbrechungen 24 dagegen werden
keine Induktionsströme
induziert, so daß die
Sensoren an diesen Stellen kein Signal, oder zumindest ein von den
Sensoren über
den leitenden Abschnitten verschiedenes Signal, liefern. Auf diese
Weise wird die in dem Sicherheitselement 2 enthaltene Codierung "010010110" gelesen.
12b zeigt
eine Weiterbildung des in 12a dargestellten
Sicherheitselements, bei welchem anstelle von Unterbrechungen Abschnitte 26 vorgesehen
sind, welche eine im Vergleich zu den elektrisch leitenden Abschnitten 25 geringere
Dicke aufweisen und damit eine verminderte elektrische Leitfähigkeit
zeigen. Auch für
solche Sicherheitselemente ist die in 9 dargestellte
Vorrichtung besonders geeignet. Für das Lesen bzw. die Prüfung der Codierung
gelten die Ausführungen
zu dem in 12a gezeigten
Beispiel entsprechend, wobei in den elektrisch leitenden Abschnitten 25 stärkere Induktionsströme induziert
werden als in den Abschnitten 26 mit geringerer elektrischer
Leitfähigkeit.
Dementsprechend unterscheiden sich die von den einzelnen Meßköpfen über den
Abschnitten 25 bzw. 26 erzeugten Signale, so daß auch hier
die in dem Sicherheitselement 2 enthaltene Codierung "010010110" gemessen wird.
Alternativ kann zur Prüfung solcher
Sicherheitselemente auch die in 8 dargestellte
Vorrichtung verwendet werden, wobei insbesondere durch die Wahl
einer ausreichenden Dicke der Abschnitte 26 sichergestellt
werden muß,
daß geschlossene
Induktionsströme
durch das Sicherheitselement 2 fließen können.
Eine besondere Variante dieses Ausführungsbeispiels
zeichnet sich dadurch aus, daß die
Dicke der Abschnitte 26 und damit deren elektrische Leitfähigkeit
gerade so gewählt
wird, daß keine
ausreichend hohen elektrischen Ströme mehr fließen können, um
mit der in den 8 bzw. 9 beschriebenen Vorrichtung
nachgewiesen werden zu können. Die
Abschnitte 26 verhalten sich bei der Prüfung in der entsprechenden
Vorrichtung dann im Prinzip wie die Unterbrechungen 24 des
in 12a gezeigten Sicherheitselements 2.
Typische Dicken der Abschnitte 26 liegen zwischen 20 nm
und 50 nm, typische Dicken der elektrisch leitenden Abschnitte 25 oberhalb
von 150 nm, insbesondere oberhalb von 250 nm. Wie bereits oben näher ausgeführt, haben derart
ausgestaltete Sicherheitselemente 2 den besonderen Vorteil,
daß die
enthaltene Codierung nicht mit bloßem Auge oder durch Ertasten
erkannt werden kann.
Diese Variante des Sicherheitselements
wird vorzugsweise wie folgt hergestellt:
- – Aufbringen,
insbesondere Aufdampfen, einer ersten Schicht aus Metall oder Aufdrucken
einer ersten Schicht aus elektrisch leitfähiger Druckfarbe auf eine Unterlage;
- – Aufdrucken
einer Negativdarstellung der Codierung auf die erste Schicht, wobei
diejenigen Abschnitte der ersten Schicht unbedruckt bleiben, auf
welche eine zweite Schicht aufgebracht werden soll;
- – Aufbringen,
insbesondere Aufdampfen, einer zweiten Schicht aus Metall oder Aufdrucken
einer zweiten Schicht aus elektrisch leitfähiger Druckfarbe auf die Negativdarstellung;
- – Entfernen
der aufgedruckten Negativdarstellung zusammen mit den auf den bedruckten
Bereichen der Negativdarstellung befindlichen Bereichen der zweiten
Schicht in einem Waschvorgang, so daß nur noch Bereiche der zweiten
Schicht auf der ersten Schicht verbleiben, welche einer Positivdarstellung
der Codierung entsprechen.
Die erste Schicht hat hierbei eine
wesentlich geringere elektrische Leitfähigkeit als die zweite Schicht.
Dies wird vorzugsweise durch eine wesentlich geringere Dicke der
ersten Schicht im Vergleich zur Dicke der zweiten Schicht erreicht.
Vorzugsweise ist die Dicke der ersten Schicht ist kleiner als 50
nm und die Dicke der zweiten Schicht größer als 150 nm.
In einer weiteren Verfahrensvariante
werden die unterschiedlich dicken Abschnitte der Schicht wie folgt
erzeugt:
- – Aufdrucken
einer Negativdarstellung der Codierung auf eine Unterlage;
- – Aufbringen,
insbesondere Aufdampfen, einer ersten Schicht aus Metall oder Aufdrucken
einer ersten Schicht aus elektrisch leitfähiger Druckfarbe auf die Negativdarstellung;
- – Entfernen
der aufgedruckten Negativdarstellung zusammen mit den auf den bedruckten
Bereichen der Negativdarstellung befindlichen Bereichen der ersten
Schicht in einem Waschvorgang, so daß nur noch Bereiche der ersten
Schicht auf der Unterlage verbleiben, welche einer Positivdarstellung
der Codierung entsprechen;
- – Aufbringen,
insbesondere Aufdampfen, einer zweiten Schicht aus Metall oder Aufdrucken
einer zweiten Schicht aus elektrisch leitfähiger Druckfarbe auf die Positivdarstellung
der Codierung.
Bei dieser Variante wird die Dicke
der ersten Schicht so gewählt,
daß diese
wesentlich größer ist als
die Dicke der zweiten Schicht, so daß die elektrisch leitfähigen Abschnitte
der ersten Schicht eine wesentlich höhere elektrische Leitfähigkeit
aufweisen als die Abschnitte der zweiten Schicht.
Ausgehend von 12b ist es auch möglich, in den dünnen Abschnitten 26 eine
beugungsoptische Struktur, insbesondere ein Hologramm, vorzusehen.
Prinzipiell ist es auch möglich,
die elektrisch leitenden Abschnitte 25 in einer ersten
Schichtebene mit einer sich über
die gesamte Länge
des Sicherheitselements 2 erstreckenden beugungsoptischen Struktur
in einer zweiten Schichtebene zu kombinieren. Die in eine dünne Metallschicht
mit typischen Dicken zwischen 20 nm und 50 nm eingebrachte beugungsoptische
Struktur in der zweiten Schichtebene weist eine im Vergleich zu
den elektrisch leitenden Abschnitten 25 vernachlässigbar
geringe elektrische Leitfähigkeit
auf, so daß die
durch die Anordnung der Abschnitte 25 gegebene Codierung
mit der in 9 dargestellten
Vorrichtung – wie
im Zusammenhang mit den 12a und 12b beschrieben – gelesen
bzw. geprüft
werden kann.
Darüber hinaus ist es möglich, Sicherheitselemente
derart auszugestalten, daß die
Dicke der Schicht und damit die elektrische Leitfähigkeit
der Schicht entlang einer Dimension der Schicht, insbesondere entlang
der Längsausdehnung,
kontinuierlich variiert. Alternativ kann die Schicht in unterschiedlichen
Abschnitten mehr als zwei unterschiedliche Dicken aufweisen, so
daß im
Querschnitt der Schicht eine Art Treppenstruktur mit über einer
Dimension der Schicht unterschiedlich hohen Treppenstufen erhalten
wird. Auch die Codierungen solcher Sicherheitselemente können mit
den oben näher
beschriebenen Vorrichtungen gemäß den 8 und 9 nachgewiesen bzw. ausgelesen werden.
Die einzelnen Meßköpfe 61, 62 bzw. 71, 72 liefern hierbei
von der Schichtdicke des jeweiligen Abschnitts der Schicht abhängige Signale,
welche zur weiteren Decodierung entsprechend ausgewertet werden.
In den 12c und 12d sind weitere Ausführungsformen
der in den 12a bzw. 12b gezeigten Codierungsprinzipien
dargestellt.
Anstelle von Unterbrechungen 24 bzw.
dünnen
Schichten 28 sind bei dem Sicherheitselement 2 der 12c Abschnitte 28 mit
einer Rasterung vorgesehen. Die Dicke der Schicht in den Abschnitten 28 der
Rasterung ist vorzugsweise gleich der Dicke der Schicht in den elektrisch
leitfähigen
Abschnitten 27. Im dargestellten Beispiel eines sog. Linienrasters ist
die elektrisch leitfähige
Schicht in den gerasterten Abschnitten 28 durch eine Vielzahl
kleiner, länglicher Aussparungen
unterbrochen. Hierdurch wird die elektrische Leitfähigkeit
der Abschnitte 28 so stark reduziert, daß dort mit
den in den 8 und 9 dargestellten Vorrichtungen
keine Kreisströme
mehr nachgewiesen werden können.
Die gerasterten Abschnitte 28 verhalten sich damit wie
die Unterbrechungen 24 bzw. die sehr dünnen Schichten 26 der
in den 12a und 12b dargestellten Sicherheitselemente 2.
Der Nachweis der enthaltenen Codierung "010010110" erfolgt im einzelnen entsprechend den Ausführungen
im Zusammenhang mit den 8, 9 und 12a bzw. 12b.
Anstelle von Linienrastern können beispielsweise
auch Punktraster oder Kreuzraster vorgesehen sein, wobei über die
Struktur des jeweiligen Rasters sowie die Größe einzelner Rasterelemente
die elektrische Leitfähigkeit
der gerasterten Abschnitte 28 gezielt vorgegeben werden
kann.
Bei dem in 12d dargestellten Sicherheitselement 2 sind
in unterschiedlichen Abschnitten 29 und 34 der
Schicht unterschiedliche Rasterungen vorge sehen. Die Rasterung der
Abschnitte 34 entspricht hierbei der in den Abschnitten 28 der 12c gezeigten Rasterung,
wodurch diese eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit
aufweisen. Die Rasterung der Abschnitte 29 ist als ein
Punktraster ausgebildet, bei welchem sich die einzelnen, leitfähigen Rasterpunkte
(schwarz gezeichnet) berühren.
Die elektrische Leitfähigkeit
dieser Abschnitte 29 ist dadurch zwar niedriger als in
den entsprechenden Abschnitten 27 des in 12c dargestellten Sicherheitselements,
für den
induktiven Nachweis ist diese jedoch ausreichend hoch. Der Nachweis
der enthaltenen Codierung "010010110" erfolgt wiederum
analog zu der im Zusammenhang mit den 8, 9 12a bzw. 12b näher beschriebenen
Weise.
- Die Codierung mit den Rasterungen in
den Abschnitten 28, 29 und 34 der Sicherheitselemente der 12c bzw. 12d werden vorzugsweise wie folgt erhalten:
- – Aufdrucken
einer Negativdarstellung der Codierung mit gerasterten Bereichen
auf eine Unterlage;
- – Aufbringen,
insbesondere Aufdampfen, einer Metallschicht oder Aufdrucken einer
Schicht aus elektrisch leitfähiger
Druckfarbe auf die Negativdarstellung;
- – Entfernen
der aufgedruckten Negativdarstellung zusammen mit den auf den bedruckten
Bereichen der Negativdarstellung befindlichen Bereichen der Metallschicht
bzw. elektrisch leitfähigen Schicht
in einem Waschvorgang, so daß eine
Positivdarstellung der Codierung mit Rasterung erhalten wird.
Die Dicke der Metallschicht bzw.
der Schicht aus elektrisch leitender Druckfarbe wird hierbei so gewählt, daß diese
eine für
den Nachweis von Induktionsströmen
ausreichend hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Vorzugsweise
ist die Dicke der Schicht größer als
150 nm.
Durch geeignete Wahl der Rasterung
kann erreicht werden, daß unterschiedlich
gerasterte Abschnitte oder Abschnitte mit und ohne Rasterung weder
mit bloßem
Auge noch durch Betasten voneinander unterschieden werden können. Solche
Sicherheitselemente sind daher insbesondere als Träger geheimzuhaltender,
ausschließlich
maschinell lesbarer Informationen geeignet.
Da die elektrische Leitfähigkeit
der einzelnen Abschnitte nicht nur von der Schichtdicke, sondern auch
von der spezifischen Leitfähigkeit
des verwendeten Materials abhängt,
ist es auch möglich,
die unterschiedlich hohen elektrischen Leitfähigkeiten in den einzelnen
Abschnitten der Schicht – zusätzlich oder
alternativ zur oben beschriebenen Dickenvariation bzw. Rasterung – durch
Verwendung unterschiedlicher Materialien, insbesondere Metalle und/oder
elektrisch leitende Druckfarben, mit unterschiedlichen spezifischen
elektrischen Leitfähigkeiten
in den einzelnen Abschnitten zu realisieren.