摘要：可靠性是保证产品使用质量的重要指标。本文对激打卡盒的工作应力、失效模式、寿命试验数据做出描述，并提出一种寿命下限验收试验方案。供大家参考
随着激光打印机的普及，其必备的耗材激打卡盒增长迅猛，国产卡盒、再生卡盒市场占有比例越来越大。从质量方面做总体比较，国产的比原装进口的仍有一定差距，其中就包括使用可靠性。主要表现在打印质量稳定性、耐用性、耐候性、再填充次数与效果等方面。可靠性技术覆盖了产品从“生”到“死”的全部过程。高可靠性是美日欧等国技术领先的重要表现，是用户使用质量的保证，是中外产品质量水平有差距的根本原因，也是我们必须认真面对的技术难题。
可靠性是指产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的概率。对于激打卡盒，规定的条件包括工作正常的打印机、合适的环境条件（温度10～33℃，湿度30%～80%，无粉尘、振动冲击、化学物质影响）、符合要求的耗材与介质、正确的使用方法等；规定的时间（可靠性技术中时间为广义概念），是指按照实际需要人为确定的工作时间，至少应打印到卡盒标称的打印量，比如A4卡盒多为2000～3000张（因不同卡盒而异）。打印量可能在几天内达到，也可能在几个月内达到。规定的功能，是指能完成打印任务，用专用测试版检测打印质量合格，主要指标有黑度、底灰、均匀性、层次、分辨率以及图象缺陷等。可靠性以概率表示，称为可靠度R，可通过现场统计或试验测定，常以百分比表示。对重要产品数值要求高，对不重要产品数值要求低。工程实践中，为了方便评价比较，常直观地使用寿命做为可靠性评价指标。[url]http://www.[/url]可靠性.com
产品在工作中承受各种内部、外部应力作用，强度会逐渐降低，这是造成产品失效的根本原因。分析卡盒整件要从其组成零部件入手，主要应力情况如下：
充电辊（PCR）：电压，电流，疲劳，老化，化学。
感光鼓（OPC）：电压，电流，老化，磨擦，化学。
磁辊（MR）：电压，磨擦。
刮板（BLADE）：磨擦，挤压，老化。
墨粉（TONER）：电场，磁场，磨擦。
它们都受到温度、湿度、粉尘吸附等应力。上述化学应力的一个实例是PCR、OPC长时间接触，个别地出现OPC局部光电性能下降，打印出现横向浅道。
产品发生失效需要经过一定的时间（此处为打印量）。在批量生产中，卡盒大都仅做少量检测打印，很少出现问题。相关的失效数据只能通过大量试验以及市场跟踪、用户调查获得。我们曾对一些厂家的零部件进行寿命考核，得到一些观测数据，失效模式及现象如下：
PCR：老化，变形，龟裂，针孔。印品出现灰道，底灰，斑点，麻点。
OPC：磨损，老化。印品出现细道，局部模糊，白点，黑点。
MR：磨损，粘附。印品出现浅淡，白道，斑块，斑点。
WIPEBLADE（大刮板）：磨损，变形。印品出现黑线，灰道。
DOCTERBLADE（小刮板）：变形。印品出现浅淡，漏粉，底灰。
TONER：流动性差，粘附。印品出现不均匀，黑度降低，斑点。
试验中发现，进口墨粉性能较好，而某些国产墨粉打印不到标称数量已经失效。上述粘附问题，与墨粉有关，也与MR表面质量有关。一些老化、变形失效，短期试验观测不到，主要通过市场信息反馈得到。另外还有齿轮、轴套、壳体等失效造成打印不良。
应力分析对产品的工作环境有较全面的认识，失效分析对产品的各种性能有较深入的认识。定量分析很难做到，工程实践中针对定性分析结果采取对策，这对于消化研制、外协外购、保证质量大有益处。
根据有关报道，进口卡盒在失效前可重复填充墨粉使用至少3～5次，打印量约9000～15000张。国产卡盒情况比较复杂，不同厂家的零部件质量水平参差不齐，初期打印虽然良好，但做寿命考核就会看到明显的差异。卡盒的可靠度R是由各组成零部件的可靠度Ri构成，一般对功能串联型R=nRi，失效主要由薄弱环节引起。零部件寿命是保证卡盒寿命的基础，想得到各零部件的寿命数据十分困难，完全寿命试验工作量太大。我们从两个方面了解零部件的寿命值，一是通过市场调查、向厂家咨询、查阅有关资料；二是对一些样品做摸底寿命试验，虽然难以准确统计，但做为估计值仍具有参考意义。根据这两方面统计，国产质量良好的零部件一般能使用至少2～3个标称打印量，如6000～9000张（在墨粉良好条件下）。事实上，再填充次数及性能，与时间因素密切相关。如果打印量少，很久才用尽墨粉，相对地老化、化学、粉尘、粘附、温度、湿度等应力作用很大，卡盒比正常使用更容易失效，寿命就比较短。
对卡盒这一由多种零部件组成的机电综合类产品，正常情况下可以认为寿命服从指数分布（但其零部件不一定按此分布）。这将使试验方案设计、数据统计处理比较方便，此时可靠度R=exp(-t/m)，t为工作时间，m对可修复产品为平均无故障工作时间（MTBF）。MTBF有一定的分布范围，可通过试验估计其下限值ml，以保证使用可靠性。为节省时间和费用，实际中大多采用结尾试验。对卡盒至少应保证在标称打印量内合格（比如3000张），用户才能接受，这是对厂商的最低要求。对不同厂家的样本试验，我们曾统计到一些有价值的参考数据，PCR300～700张，BLADE500～900张，MR700～1300张，OPC800～1500张。这些数据如同阈值，当零部件的打印量超过阈值而不失效，则寿命符合下限值ml的概率非常高。对这一现象可以用应力-强度模型来解释：零部件在各种应力作用下，强度会逐渐降低。如果降低到一定程度变化趋于缓慢，此时应力仍小于强度，则零部件就能在相当长一端时间内可靠地工作。这些数据对于设计卡盒寿命试验方案的合理性，提供了参考依据。 对再生卡盒的有关应力、失效、寿命等情况可参照上述内容，十分重要的是建立一套预先零部件失效程度判别体系，这依赖于大量的试验数据和经验积累。
参考有关可靠性验收试验实例，本例采用定时结尾，预计卡盒ml=6000张，要求试验失效数r=0（全数合格，否则拒收），置信度为95%。则累计试验时间为T*=0.5·ml·Χ2(0.95,2)=0.5×6000×5.991≈18000张。T*=n·to，n为试验样本量，to为样本试验时间，既方案（n，to）。根据相关资料，一般推荐n取总体（检验批量）的10%，最多n=20，最少n=3。本例中to=3000张，是卡盒至少应打印的张数，则取n=6，（6，3000）既为试验方案。在完成预定的试验后，可以用其中的两个卡盒继续试验下去，一直打印够6000张为止。如此考核会更加充分、更加可信。如果对卡盒的MTBF有不同要求（放宽或加严），可另行设计方案考核。显然MTBF高，对节省资源、保护环境也大有益处。
可靠性工作仍有待深入开展，比如运输失效、贮存失效、未预计失效、更好的试验方法、更多的数据统计等等，最终为产品可靠性设计提供依据。
