用于产生和认证具有存储的静电图案信息的文档的方法和系统的制作方法

专利名称：用于产生和认证具有存储的静电图案信息的文档的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及文档认证技术，具体涉及一种用于利用所存储 的静电图案来生成和认证文档的方法和系统。
背景技术：
随着伪造技术的发展，越来越迫切的需要文档认证技术。而且， 由于可以利用当前的计算机文档处理工具容易地进行文档修改，用于 验证文档是未改变的原始文本的需求也日益增长。用于进行验证的现有技术包括微观水印和磁性墨水图案，例如那 些在货币和票据上所使用的。肉眼看不见的图案或必须借助适当的检 测设备才能看见的图案更难以复制和/或改变。随着这些技术的实施或 改进，出现了阻挠现有技术所提供的保密措施的技术。通常在自动打印处理中提供上述安全图案的运用，但对于手写工 具而言，提供这种处理也是有益的。然而，在文档中实现"隐藏"图案 所需的技术通常成本高，其阻碍了将水印或磁性标记技术引入到例如 钢笔之类的手持设备中。类似的，将上述保密标记技术引入到低成本打印机中通常是不划 算的，为了节省成本，微观水印就不能是可以用普通的影印机或打印 机来展现的，且磁性标记处理通常需要以用于磁化磁性墨水中的磁畴 的特定设备进行的第二次传递。美国专利6,530,602公开了具有包括被打印在文档上的二进制图 案或条形码的由不可视物质构成的可机读图案，并在以后用于验证真 实性。该物质具有可借助于机器检测的物理特性，例如发光、磁性、 导电或其它机械特性。然而，以上引用专利仅公开了所运用的物质存
在与否，并没有考虑静电可检测物质的运用，也没有考虑用于手写文 档的生成和验证的系统。因此一直希望提供用于文档认证的新方法和系统。还希望提供相 关成本低廉的方法和系统。还希望提供能够应用到手写文档的方法和 系统。发明内容提供用于文档认证的、低成本的新技术致力于用于生成和读取嵌 入有静电图案信息的文档的方法和系统。利用包括多个永久带电的电单极子成分的墨水来对纸张进行打印 或手写，该墨水可以包括电荷相反的两组电单极子成分。电单极子成 分被悬浮在通过干燥、暴露在空气中或通过另一种固化处理而固化的 液体粘接剂中。纸张可以暴露在静电场中，其在墨水固化或墨水通过 例如喷墨打印机中的打印头而喷射或通过具有用于向墨水中添加单极 子成分的间断可选墨水源或附加墨水源的钢笔进行书写的同时，在文 档中生成图案。当墨水被固化时，在文档表面上可得到永久的检测用 电荷图案，其可通过利用静电扫描器读取电荷图案，而被用于验证文 档的真实性。电荷图案可以与可视特性相关联，因为偶极子成分的极性可以与 白或黑染料或不同颜色的染料相关联。可选的或组合的，"不可视"墨 水可以利用透明或中性色(例如在白背景上染成白色的偶极子成分) 的偶极子成分来打印，另一种不带电荷的墨水能够用于生成文档图像。 此外，可选的或概念上的，可以用充电的偶极子墨水或可用于实际文 档图像/文本的墨水来打印水印。带电偶极子墨水的图案可以是图形图 案，或可以包含诸如包含证书、与文档自身相关的信息或文档中提供 的其它不可视数据之类的数据。由如在附图中所示的、以下更具体的本发明优选实施例的说明， 本发明前述的及其它目的、特征和优点会变得明显。


被认为是本发明特性的新特征在所附的权利要求中被阐明。然而， 当连同附图一起阅读时，通过参考以下的说明性实施例中的详细描述， 将会最好地理解本发明自身及其使用的优选模式以及进一步的目的和优点，其中相同的参考数字标记表示相同的部件图1A到1D是根据本发明实施例的在文档中生成的示范性图案。 图2A到2B是根据本发明实施例的表示文档生成设备的示意图。 图3是根据本发明实施例的表示文档检验器的示意图。 图4是示出根据本发明实施例的方法的流程图。
具体实施方式
现在参照附图，具体参照图1A到1D，借助于直观图来说明本发 明的技术，该直观图示出了可以由根据本发明实施例的系统生成并读 取的根据本发明实施例的文档的表面。每个表面都包含用含有静电单 极子的液体介质打印或书写的区域，这些静电单极子连续通过粘接剂 的干燥或固化而被粘附到墨水中的适当位置，并悬浮在该墨水内。本发明中所使用的单极子是永久带电的，通常是电介质球体形式， 其在商业上可用于电子墨水显示中所用的更大球体的子成分。美国专 利6，842，165说明了这种显示和"电泳"墨水，并且通过引用而将该专利 包含于此。电泳墨水被上述引用的申请定义为含有带电粒子的可视墨 水。本发明不要求在墨水中提供颜料，只要求在墨水中容纳带电粒子。 以上所引用的专利申请针对新的电子墨水显示其包含在较大球体(微 嚢体(microcapsule))内的子成分(单极子)球体，并允许子成分 (单极子)球体只在较大球体内运动，其提供了所述"电子纸张"中的 技术改进。在使用微嚢体之前，基于电泳墨水的电子纸张具有持久性 较差的特性。在本发明中，使用了单极子而无需所附着的球体，并且这些单极 子在文档生成期间被永久粘附，从而电泳墨水的持久性不再有问题。 文档的空白形式通常是纸张，但静电图案也可以生成在其上需打印以
后希望认证的图像或信息的纸板盒、塑料或任何其它表面上。如此， 应理解在此所用的术语"文档，，适用于以上所列出的介质和产品，例如 邮件标签、计算机光学介质标签(直接打印或应用的)等等。现在参照图1A到1D，显示了可由根据本发明实施例的方法和系 统生成并验证的各种文档表面。图1A示出了一个包含了打印图像10 的文档，该打印图像IO具有嵌入在形成字符的墨水中的图案内的静电 单极子。图案可以非常小，且可以是重复或唯一的。由于静电墨水可 被制成不可视的或具有与文档背景相匹配的中性色(通常是白色)， 所以空白处也可以以图案来标记。可被制成可视的或不可视的^人证标 记12也能够用"静电，，墨水来形成，并通过形状的图案匹配、读取被编 码在标记内的二进制数据，和/或通过将标记的可视特征与隐藏的静电 特征相比较来用于验证文档的真实性。图1B示出了具有水印16的文档，该水印也可以做成可视的或不 可视的，并能够用在股票上，充当被限定用于特定个人的电子"信笺抬 头"，或者可以在向文档附加文本或图像信息14时^Ml打印。信笺抬头 本身也可以用作水印16的图案，相对于以后添加的内容具有可视或不 可视的形式。图1C示出了本发明应用于手写中。本发明的实施例包括能够用 包含永久静电单极子的墨水进行书写并具有可以分配任一 电荷极性的 静电墨水或可选的常规墨水的可选墨水容器和/或笔尖的钢笔。如果使 用常规墨水，静电墨水可以是不可枧的。为了便于说明，如果图1C 中的文档的作者选择可视的带正电的墨水用于标题WA、不带电的墨 水用于正文部分18B、及带负电的墨水用于签名18C，这种图案能够 被作者重新调用(recall)，以验证文档的真实性。图1D示出了可嵌入到图1A或1B的任何一个中的详图，以可视 或不可视的形式如上所述地或单独地进行数据编码。该详图是用作标 签的常用的可视2维条形码19。然而，如果使用可视形式的条形码l9， 可以在条形码19中嵌入与该可视码匹配或不匹配的静电码。在任何形 式的被嵌入到由根据本发明实施例的方法和设备而生成的文档中的二
进制数据(或其它用数字符号表示的数据)中，解密密钥可以嵌入到 该文档中，以解码该页中的其它数据，或通过解码其它页中的其它数 据而使文档中的页相关联，或者与数据库相对照来进行验证。数据库 验证不限于加密/解密密钥，也可以包括所存储的嵌入到文档中的未加 密图案或所存储的能够通过从要被认证的文档中读出的静电编码的信 息而被加以验证的加密证书。现在参照图2A，以钢笔20的形式描述了根据本发明实施例的设 备。在钢笔20内，通过按钮22来选择多个墨水桶(容器)21，以使 笔尖23突出进行书写。钢笔20可以包含一个具有一种极性的静电墨 水的桶，或者可以具有多个包含以下两种或更多种墨水的可选桶负 极性的静电墨水、正极性的静电墨水和可视的非静电墨水。尽管理论 上可以通过将一个静电墨水桶与另一种书写工具一起使用来进行验 证，但具有可选桶的钢笔在生成隐藏的认证信息方面提供了更多的灵 活性，并能够用于能够以不具有静电特征的可视形式书写，或者可选 的以可视或不可视的静电标记来进行书写的工具。现在参照图2B，以喷墨打印机形式显示了根据本发明另一实施例 的另一种设备。喷墨头25具有多个连接到一个或多个容器27上的喷 嘴24，其中至少一个容器中容纳有包含上述单极子的静电墨水。打印 机控制26提供打印机接口和操作，通常包括处理器、存储器和接口电 路。打印机控制26电耦合到压纸巻筒28，用以移动纸张29并向压纸 巻筒28提供静电电位。在标准的用非永久带电墨水进行打印的静电打 印机中，静电电位通常是一个极性的。然而，在本发明中，可以使用 可选的极性来将特定极性的墨水吸引到纸张29，并可选地排斥另一极 性的墨水，使其保留在喷嘴中或直接使不希望要的墨水离开纸张29。 打印机控制26控制喷墨头25为指定像素选择所需墨水(或墨水组合)。 打印机控制26还可以耦合到容器27以控制墨水。应当注意，由于喷 墨头25能够释放永久带电的墨水，且能够在墨水自身的内部(单极排 斥)压力下被喷射，需要为了打印静电墨水，压纸巻筒28无需被充电， 容器也无需被控制。可选地，喷墨头能够被设定为可选极性电位，并
用于加速墨水到纸张，且喷墨头25可以包括变化的电位级，以避免墨 水集中到喷墨头25本身上。在所有上述实施例中，应理解如果单极子的浓度和墨水容器的体 积导致了足以引起意外危险或造成设备故障的电位，可以要求适当的 措施来使容纳墨水的容器彼此隔离，并与用户隔离。在将墨水装入到 容器的过程中，会需要电位或施加足够的压力，以克服单极子之间的 内部排斥力。作为上述喷墨打印机的替换实施例，可以使用容纳两种极性的单 极子的墨水容器，其减小了外部场，并减轻了对容器充电的任务。随 后能够通过压纸巻筒28和/或喷墨头25的极性来选择特定墨水。现在参照图3，显示了根据本发明另一实施例的验证系统。感应 头32包括可以是有源器件或金属板的静电传感器33的矩阵。传感器 33连接到传感器电路34，该传感器电路34将由感应头32检测到的静 电信息转换为能够被存储到处理器37的存储器中并经由处理器37中 的接口而被提供到外部系统的图案信息。处理器37命令扫描控制36 使机械扫描单元35在文档上移动，以便传感器32能够检测嵌入到该 文档中的静电图案。现在参照图4，显示了根据本发明实施例的认证方法。在检测到 静电嵌入信息之后，其被转变为二进制信息并被存储(步骤40)。应 当注意，能够检测静电信息的极性或存在，即，对于一种墨水而言， 检测标准不是墨水的正或负电荷状态，而是由传感器32检测到的相对于周围环境的静电电位的振幅。接下来，将所存储的信息与已知图案相比较和/或利用密钥进行解 密(步骤42)。如果发现匹配(决策44)，则将该图案与所存储的数 据库信息相比较(步骤48)，如果信息显示匹配(决策49)，则文档 被认证(步骤50)。而在决策44没有发现图案匹配时，该方法继续 匹配其它图案，直到与图案数据库中的所有图案比较完毕(决策46)， 且认证失败(步骤47)。如果在步骤49中没有发现匹配，同样认证 失败(步骤47 )。
尽管参考其优选实施例来具体示出并说明了本发明，本领域技术 人员应理解在此可以做出前述及其它形式和细节中的变化，而不会脱 离由所附权利要求所定义的本发明的范围。
权利要求
1、一种方法，用于生成具有被用于文档认证的嵌入特征的文档，所述方法包括第一步骤，将可视文档内容运用到所述文档表面；第二步骤，将液体介质运用到所述表面，所述液体介质包括多个悬浮的永久静电单极子；及将所述液体介质固定到所述表面上的步骤，其中在所述文档的表面上提供可读取的永久静电场图案，以用于对所述文档的真实性的后续认证。
2、 如权利要求l所述的方法，其中所述第二运用步骤运用液体介 质，所述液体介质还包括具有电荷状态与所述第一多个单极子的电荷 状态相反的电荷的第二多个静电单极子，其中所述静电场图案的区别 在所述后续认证过程中被改进。
3、 如权利要求l所迷的方法，其中通过运用具有易于从所述表面 辨别的可视特性的所述液体介质，来同时执行所述第 一运用步骤和所 述第二运用步骤，其中通过运用所述液体介质来实现所述第一运用步
4、 如权利要求l所述的方法，其中通过以在至少一个用于向钢笔 的笔尖提供液体介质的容器中包含所述液体介质的所述钢笔进行手写 来实现所述第一运用步骤和所述第二运用步骤。
5、 如权利要求4所述的方法，其中所述钢笔包括多个用于向所述 钢笔的一个或多个笔尖提供不同墨水的容器；以及，用于从所述容器 中进行选择的机构，其中所述方法还包括从以下至少两个中进行选择 的步骤第一液体介质，包括悬浮的多个静电单极子；第二液体介质，包括悬浮的第二多个静电单极子，所述第二多个 静电单极子具有电荷状态与所述第一多个静电单极子的电荷状态相反的电荷；及 墨水，不包含电单极子，且具有易于从所述表面辨别的可视特性。
6、 如权利要求l所述的方法，其中通过将所述液体介质穿过喷嘴 引导到所述表面上来执行所述运用步骤。
7、 如权利要求6所述的方法，还包括从以下至少两个中进行选择 的步骤第一液体介质，包括悬浮的多个静电单极子；第二液体介质，包括悬浮的第二多个静电单极子，所述第二多个 静电单极子具有电荷状态与所述第一多个静电单极子的电荷状态相反 的电荷；及墨水，不包含电单极子，且具有易于从所述表面辨别的可视特性。
8、 如权利要求l所述的方法，其中所述第二运用步骤运用液体介 质，所述液体介质包含多个永久带电的负和正偶极子，并且还包括在 固定所述液体介质之前，将电场图案运用到所述表面上，其中可读取 的永久静电场图案被提供到所述文档的表面上。
9 、 一种设备，用于生成嵌入了用以认证文档的的特征的所述文档， 包括容器，容纳包含有悬浮的多个永久静电单极子的液体介质；及 运用装置，用于将所述液体介质运用到所述文档的表面上，其中在所述文档的表面上提供可读取的永久静电场图案，以用于对所述文档的真实性的后续认证。
10、 如权利要求9所述的设备，其中所述运用装置是钢笔的笔尖， 所述容器被容纳在所述钢笔的主体内。
11、 如权利要求10所述的设备，还包括至少一个其它容器，容纳至少一种其它液体介质，所述至少一种其它液体介质包括电荷与所述多个液体单极子相反的其它多个永久静 电单极子和不包含电单极子且具有可视特性的墨水中的至少之一；及用于在所述容器和所述至少一个其它容器中进行选择的选择机 构，其中所述钢笔的笔尖被提供以具有至少一种包含带电单极子的选 择的可选墨水。
12、 如权利要求11所述的设备，其中每一个所述容器都连接到多 个钢笔笔尖中的相应一个，并且所述选择机构还在所述钢笔笔尖中进 行选择。
13、 如权利要求9所述的设备，其中所述运用装置是具有连接到 所述容器的入口的喷墨打印头。
14、 如权利要求13所述的设备，还包括至少一个其它容器，容纳至少一种其它液体介质，所述至少一种 其它液体介质包括电荷与所述多个液体单极子相反的其它多个永久静 电单极子和不包含电单极子且具有可视特性的墨水中的至少之一；及用于在所述容器和所述至少一个其它容器中进行选择的选择机 构，其中所述喷墨打印头被提供以具有至少 一种包含带电单极子的选 择的可选墨水。
15、 如权利要求14所述的设备，其中所述选择机构包括多组喷嘴， 一组内的每一个喷嘴都唯一地连接到所述容器和所述至少一个其它容 器中的一个，其中所述每个喷嘴的激活在所述容器和所述至少一个其 它容器之间进行选择。
16、 如权利要求13所述的设备，其中所述液体介质包括具有与多 个永久静电单极子相反的电荷的其它多个永久静电单极子，其中通过 施加可选极性的电位，所述喷墨打印头在所述多个永久静电单极子和 所述其它多个永久静电单极子之间进行选择。
17、 一种方法，用于验证嵌入有由粘附在文档表面上的多个永久 带电单极子提供的静电图案的所述文档的真实性，所述方法包括检测所述文档的表面附近的电场，以辨别所述静电图案中的电荷 变化；存储所述检测的结果，以将所述图案的模型提供到存储器中；及 利用已知记录来比较所述图案的特征，以确定所述文档是否是正本。
18、 如权利要求17所述的方法，还包括 检测所述文档的可视特征；及 存储所述检测出的可视特征，其中在所述比较步骤中将所述可视 特征与所述图案相比较，以确定所述文档是否是正本。
19、 如权利要求17所述的方法，其中所述已知记录是密钥，并且 所述比较步骤包括利用所述密钥来处理所述图案的特征，以确定所述 文档是否是正本。
20、 如权利要求17所述的方法，其中在所述检测步骤中检测所述 电荷的极性变化。
全文摘要
一种用于生成和认证存储有静电图案信息的文档的方法和设备提供了与文档真实性有关的安全性。包括多个静电单极子的液体介质被运用到文档的表面，其将永久静电图案嵌入到文档中。该图案随后可由静电扫描器来读取。单极子可以与包括黑和白在内的不同颜色相关联，可以是透明的或具有中性颜色。图案中可以嵌入数据、证书或形状。单极子可以提供水印或可视图像。设备可以是钢笔(20)或打印机(25)，并可以包括多个容纳有墨水和/或一种或两种电荷状态的静电液体介质的可选容器(21，27)。文档的可视特征能够与检测到的图案相比较，或者图案可以与数据库相比较，或利用密钥被解密。
文档编号B42D15/00GK101119856SQ200680004727
公开日2008年2月6日 申请日期2006年3月29日 优先权日2005年4月12日
发明者迈克尔·吉尔菲克斯 申请人:国际商业机器公司