具有磁编码的安全元素的制作方法

本发明涉及一种用于保护防伪纸、有价证券和其它信息载体的安全元素，具有多个沿纵向以一定间隔排列的磁性区域构成的磁编码，所述磁性区域和磁性区域之间的间隔的序列形成编码。本发明也涉及制作这种安全元素的方法。

背景技术：

诸如有价证券或身份证件之类的信息载体以及其它诸如名牌商品之类的贵重物品通常均设有安全元素加以保护，这些安全元素可允许检查信息载体的真实性，同时还可用来防止非法复制。例如以完全或者部分嵌入在钞票中的防伪线形式形成安全元素。

安全元素通常均有可以机读的编码，以便能够自动检查真实性，必要时也能通过传感器识别和处理带有安全元素的证件。用于钞票的机读安全元素例如是具有机读磁性区域的防伪线，钞票处理系统的磁传感器可在检查真实性的时候检测分析其信息内容。

在已知的实施方式中，可以存放在机读编码中的信息量要么非常有限，或者要使用设计复杂的磁性区域来提高信息量，制作这些磁性区域需要很高的费用。

技术实现要素：

因此本发明的任务在于阐述一种可避免或者减少现有技术缺点的此类安全元素。磁编码尤其要能够将大量信息编码，但是其制作确很简单、成本低廉而且可靠。

按照本发明所述，通过一种以相同厚度涂覆的磁性材料形成安全元素的磁性区域，但是所述磁性区域在垂直于纵向的横向具有不同的磁性材料用量，使得磁性区域和间隔的序列形成磁编码的第一编码，并且不同材料用量的磁性区域的序列形成磁编码的第二编码。

磁性区域沿着某个方向以一定间隔排列，在本说明部分中将该方向称作纵向，将安全元素的平面中与其垂直的方向称作横向。垂直于安全元素也就是垂直于纵向和横向测量磁性区域的磁性材料厚度。所谓间隔表示沿纵向处在磁性区域之间的中间区域。由于通过磁性区域的间隔排列方向定义了纵向，因此并非一定要与涂覆了磁编码的细长安全元素的长边重合。然而在有益的实施方式中，磁编码的纵向与安全元素的最长延伸方向重合，例如与防伪线的纵轴线重合。

由于通过以相同厚度涂覆的磁性材料形成所有磁性区域，因此制作磁性区域既不需要不同压力强度的不同印刷滚筒，也不需要具有不同压力强度特征的复杂印刷滚筒，从而能够以简单、成本低廉并且可靠的方式在安全元素上设置磁性区域。以不同的磁性材料用量在垂直于纵向的横向产生磁性区域，还能储存第二编码形式的信息。不同的磁性材料用量可在读出磁编码的时候在磁传感器的测量信号中产生不同大小的信号强度，从而能够根据不同大小的信号序列推断不同材料用量的磁性区域的序列，并且因此可以读出第二编码。

磁性区域特别适宜在横向具有三种、四种或五种不同大小的材料用量，即使原则上也可以有其它数量，例如两种、六种或更多不同大小的材料用量。利用三种不同大小的材料用量可以实现一定数量的trit(trinarydigit/三元数)构成的三元码，例如将其中很小的材料用量编码为trit0或者l(ow)，将较大的材料用量编码为trit2或者h(igh)，将中等大小的材料用量编码为trit1或者m(edium)。利用四种或五种不同大小的材料用量可以实现基于4或5的代码。

在一种有益的方案中，使得磁性区域在横向具有不同大小的尺寸，即可实现不同大小的材料用量。作为替代或补充方案，磁性区域在横向也可以具有不同粗细的格栅，例如以一定间隔排列的磁迹。磁性区域的尺寸和磁性区域之间的间隔尺寸最好在纵向始终为基本长度l的整数倍，所述基本长度l适宜在1～6mm之间。这样就保证了可以将磁性区域和间隔唯一对应于一个或者多个比特。

在本发明的一种有益改进实施方式中，通过具有不同磁性特征的磁性材料形成磁性区域，不同磁性特征的磁性区域序列形成磁编码的第三编码。尤其可以通过具有不同大小矫顽力的磁性材料形成磁性区域。

此外，横向尺寸最大的磁性区域最好占据安全元素尤其是防伪线的全部宽度。然后其它磁性区域在一种有益的实施方式中具有较小的宽度。当然所有磁性区域也可以占据全部宽度，并且例如通过格栅加以区别。

纵向磁性区域的尺寸最好在1～6mm之间，并且横向磁性区域的尺寸适宜在1～6mm之间或者在安全元素的宽度之间。

本发明也包括具有磁编码的安全元素的制作方法，按照所述的方法，在基体上

-沿纵向以相同厚度涂覆磁性材料，从而形成多个沿纵向以一定间隔排列的磁性区域，所述磁性区域和磁性区域之间的间隔的序列形成磁编码的第一编码，并且

-在垂直于纵向的横向以不同用量的磁性材料涂覆磁性区域，不同材料用量的磁性区域的序列形成磁编码的第二编码。

可以通过同一种磁性材料形成所有磁性区域，然而也可以用具有不同磁性特征的磁性材料形成磁性区域，从而通过不同磁性特征的磁性区域的序列形成磁编码的第三编码。以下将根据附图解释其它实施例以及本发明的优点，为了更加清楚易懂，这些附图并未按照真实尺寸和比例绘制。

附图说明

附图1具有本发明所述磁编码防伪线的钞票以及用于不同读出方向的两个磁传感器的示意图，

附图2附图1所示防伪线的构造示意图，以及读出防伪线的工作原理，(a)所示为防伪线的示意横断面，(b)所示为防伪线的俯视图，(c)所示为磁传感器在纵向随位置变化检测的传感器信号，

附图3与附图2一样在(a)～(c)中描绘了另一种磁编码的示意图，

附图4防伪线的另一种实施方式，具有横向尺寸相同、但是有不同格栅的磁性区域，

附图5使用不同磁性特征材料的磁编码，(a)所示为防伪线的示意横断面，(b)所示为防伪线的俯视图，(c)和(d)所示为不同测量通道中的测量信号，以及

附图6(a)所示为横向输送时的防伪线读出过程示意图，(b)所示为读出过程中非空间分辨磁传感器的测量信号。

具体实施方式

现在以钞票防伪线为例解释本发明。附图1所示为具有本发明所述磁编码防伪线12的钞票10的示意图。可以将防伪线12涂覆在钞票10的顶面上，或者部分或完全嵌入到钞票中。显而易见，本发明并不限于防伪线和钞票，而是可以用于所有类型的安全元素，例如商品和包装上的标签，保护证券、证件、护照、信用卡、医保卡等等。钞票和类似证券除了有防伪线之外，也可以例如考虑使用较宽的防伪条或者传递元素。

以附图1为参考，例如为了检查真实性，图中没有绘出的输送系统在输送方向t1输送钞票10经过磁传感器14，使得磁传感器14能够沿其纵轴线读出防伪线12。在其它实施方式中，在磁传感器16能够沿其横向轴线读出防伪线的输送方向t2输送的时候检查真实性，以下还将对此进行详细解释。

现在将参考附图2详细解释防伪线12的构造以及读出防伪线12的磁编码的工作原理，其中图2(a)所示为防伪线12的示意横断面，图2(b)所示为防伪线12的俯视图，2(c)所示为磁传感器14随位置x变化检测的传感器信号。

以图2(a)和2(b)为参考，防伪线12具有透明塑料薄膜、例如pet薄膜形式的基体20。将磁编码22布置在基体20上，由多个沿纵向l与防伪线12的纵轴线相隔一定距离排列的磁性区域24形成磁编码。磁性区域24和磁性区域24之间的间隔26的序列形成磁编码22的第一编码。在本实施例中，第一编码是通过比特1(磁性区域24)和0(间隔26)表示的二元码，附图2(a)的交替图示形成比特串10101010101。

在图2(a)的横断面中可以清楚看成，所有磁性区域24均由以相同厚度d涂覆的磁性材料形成。显而易见，除了图中所示的磁编码22之外，防伪线12通常还有其它涂层，例如保护层、具有其它防伪特征的功能层，或者用于隐藏磁编码的伪装层。然而这些其它的层对于本发明并不重要，因此没有予以显示或者描述。

以图2(b)为参考，磁性区域24在纵向l具有始终为基本长度l的整数倍的尺寸，l通常在1～6mm之间，在本实施例中大致为2mm。每个磁性区域24均唯一表示一个获得多个比特1的序列。在附图2的实施例中，磁性区域24各自具有纵向尺寸1*l，也就是各自表示单个的比特1，与上述比特串中注明的一样。相邻磁性区域24的间距同样始终为基本长度l的整数倍，使得每个间隔26均唯一表示一个或者多个比特0的序列。在附图2的实施例中，间隔26各自具有纵向尺寸1*l，也就是各自表示单个的比特0，与上述比特串中注明的一样。

除了所述的第一编码之外，磁编码22现在还包括另一个第二编码，以附图2(b)为参考，磁性区域24在横向q具有不同大小的尺寸。然后在横向各自存在三种不同磁性材料用量的其中一种用量。第一组磁性区域24-h在防伪线12的全部宽度范围内延伸，第二组磁性区域24-l只有很小的横向尺寸，第三组磁性区域24-m具有中等大小的横向尺寸。

通过不同大小的材料用量，在纵向l读出防伪线12的时候就会产生磁传感器14的不同大小的信号强度s，如图2(c)的测量曲线28中所示。较宽的磁性区域24-h产生较大的信号(h)，较窄的磁性区域24-l产生较小的信号(l)，中等宽度的磁性区域24-m产生中等大小的信号(m)。为了保证不同的信号强度有很好的可分离性，最好从最宽的磁性区域24-h开始适当协调磁性区域24-h、24-m、24-l的宽度，使得信号h/m和m/l的比例达到或者超过一定的阈值，例如1.25或者1.5。

不同宽度的磁性区域24的序列形成第二编码，在本实施例中为三元编码，通过trit(trinarydigit/三元数)h(磁性区域24-h)、m(磁性区域24-m)和l(磁性区域24-l)予以表示，图2(b)中所示的序列例如是trit序列hmlmhl。

因此防伪线12的磁编码22同时包含两个编码，并且因此能够保存比唯一编码更大的信息量。具体而言，磁性区域24和间隔26的序列构成的第一编码可以例如表示钞票10的发行国和面值，而具有不同宽度磁性区域24-h、24-m、24-l序列的第二编码则表示防伪线12的制作年份或者其它防伪线特有的信息。

如果防伪线12的宽度为例如6mm，则较宽的磁性区域24-h就可以具有6mm的宽度，就是说占据全部防伪线宽度，中等宽度的磁性区域24-m则可以具有4mm的宽度，较窄的磁性区域24-l可以具有2mm的宽度。由于磁传感器14的信号强度与磁性区域24的磁性边长基本上成比例，因此这些尺寸的磁性区域24-h、24-m、24-l就会以比例3∶2∶1产生信号强度h∶m∶l，如图2(c)中所示。

附图3再次借助于另一种磁编码直观说明所述的事实情况。以附图3(a)中防伪线12的横断面为参考，磁性区域24和间隔26的尺寸在这里也在纵向各自为基本长度l的整数倍，其中第二和第三个间隔26例如各自具有长度2l，从而可对两个相继的比特0进行编码。如图3(a)中所示，作为第一编码30的磁性区域24和间隔26序列表示比特串010010010101。这第一个二元编码30例如可以对钞票的发行国和面值进行编码，尤其可对所有同类钞票来说相同的信息进行编码。

如附图3(b)所示，磁性区域24-h、24-m和24-l在横向具有不同的尺寸，从而导致磁传感器14所检测的测量信号28中产生不同的信号强度(附图3(c))。以这种方式通过磁性区域24中不同的磁性材料用量形成第二个三元编码32，在本实施例中就是trit序列hlmhl。编码32可以例如表示防伪线12的制作年份，并且尤其可以包含防伪线特有的信息。

附图4所示为防伪线38的另一种实施方式，磁编码的磁性区域34不仅有相同长度及厚度，而且也有相同的宽度，例如均各自占据防伪线38的全部宽度。然而磁性区域24在横向的格栅有区别，因此尽管宽度相同，在横向仍然有不同的磁性材料用量。

磁性区域34-h表面完整(没有格栅)，而磁性区域34-m和34-l则各自由多个在纵向l平行延伸的磁迹36构成。磁性区域34-m的磁迹36和其间的空白区的占空比为2∶1，而磁性区域34-l则只有1∶2。因此磁性区域34-m和34-l仅包括磁性区域34-h的材料用量的2/3或1/3，并且磁性区域34-m和34-l的磁性边长也只有磁性区域34-h的磁性边长的2/3或1/3。因此在纵向读出附图4的防伪线分段的时候，磁性区域34就会与附图2(b)的防伪线分段的磁性区域24一样产生相同的信号28，并且因此同样利用trit序列hmlmhl形成第二编码。

通过使用具有不同磁性特征的磁性材料，还可以在磁编码中安排另一个编码。附图5与附图2一样显示具有磁编码42的防伪线40，磁性区域44在横向q并没有不同大小的尺寸，而是通过具有两种不同大小矫顽力的磁性材料形成。每个磁性区域44要么通过较低矫顽力的材料形成(磁性区域50，附图5中的填充部分)，或者通过较高矫顽力的材料形成(磁性区域52，附图5中的阴影部分)。

较高矫顽力的磁性区域和较低矫顽力的磁性区域的序列就是磁编码42中的第三编码。此外，磁编码42自然也包含通过间隔46和磁性区域44本身的序列独立于其宽度和矫顽力确定的第一编码(附图5(a))，以及通过不同宽度的磁性区域的序列确定的第二编码(附图5(b))，与以上关于附图2详细解释的一样。

可以在磁传感器14的不同读取通道中单独或者共同读出磁性区域44的不同矫顽力，如附图5(c)和5(d)所示。附图5(c)中所示的测量信号54不仅包含高矫顽力磁性区域52的值，而且也包含低矫顽力磁性区域50的值，从而可以如以上所述的一样从测量信号54得出第一和第二编码。

在另一个读取通道中也可以仅仅检测高矫顽力磁性区域52，使得该通道中的测量信号56仅仅包含高矫顽力磁性区域52的值，但是不包含低矫顽力磁性区域50的值，如附图5(d)中所示。即使该测量的信号强度也与磁性区域52的磁性边长基本上成比例，使得每个高矫顽力磁性区域52均可为第三编码贡献一个trit(具有值h、m或l)。在本实施例中，共同的读取通道包含trit序列hmlmhl(附图5(c))，并且高矫顽力读取通道包含trit序列mmh(附图5(d))。

当利用磁传感器14检测两个读取通道的时候，也可从两个测量信号54、56得出其它编码，例如表示低矫顽力和高矫顽力磁性区域50、52序列的比特串。在附图5的实施例中所示为比特串nhnhhn，其中n＝低矫顽力，h＝高矫顽力。如果使用这个二元比特串作为第三编码，就能完全独立于第一和第二编码将另一个信息存放在磁编码40中。

在目前为止所述的实施方式中都是沿着磁编码的纵向l(附图1中的输送方向t1)读出磁编码22，而现在即使在输送防伪线12的时候也能沿着横向q(附图1和6(a)中的输送方向t2)读出磁编码22。

以附图6(a)为参考，磁传感器16在第一种读出方案中为空间分辨形式，并且在纵向l具有例如1mm的空间分辨率。如果基本长度l在1～6mm之间，则很容易检测磁性区域24和间隔26的位置，从而即使在横向输送的时候也能读出通过磁性区域24和间隔26序列确定的第一编码。

然而在输送方向t2中读出的时候并非通过信号强度、而是通过在某一防伪线纵向位置上检测磁信号的时刻，或者通过据此得出的磁性区域24的边缘64-h、64-m、64-l的位置区分不同宽度的磁性区域24-h、24-m、24-l。然后可以从磁性区域的窄(检测了边缘64-l)、中等宽度(检测了边缘64-m)或者宽(检测了边缘64-h)分类得出第二编码，并且因此可以总体读出磁编码22。

甚至使用非空间分辨的磁传感器16也能在输送方向t2从磁编码22得出编码。附图6(b)中所示的测量信号66在本情况下与在横向q始于或者终止于某个位置的磁性区域24的数量成比例。例如两个较宽的磁性区域24-h在防伪线22的左边缘处从边缘64-h开始，中等宽度的磁性区域24-m在防伪线内部略远一些处从边缘64-m开始，三个较窄的磁性区域24-l在最靠近防伪线中心处从边缘64-l开始。因此测量信号66表现出具有相对振幅2∶1∶3的三个峰，这个所测定的振幅比就是磁编码22的特征。在超过防伪线中心之后，测量信号66的峰以相反顺序和负号再次出现。

附图标记清单

10钞票

12防伪线

14磁传感器

16磁传感器

20基体

22磁编码

24磁性区域

24-h，24-m，24-l磁性区域

26间隔

28测量曲线

30第一个二元编码

32第二个三元编码

34磁性区域

34-h，34-m，34-l磁性区域

36磁迹

38防伪线

40防伪线

42磁编码

44磁性区域

46间隔

50低矫顽力磁性区域

52高矫顽力磁性区域

54，56测量信号

64-h，64-m，64-l磁性区域

66测量信号

t1，t2输送方向

l纵向

q横向