(57)【要約】【課題】それ自身が一定の除電効果を奏し、除電機構を全く用いる必要のない、優れたクリーニング部材を提供する。【解決手段】回転する像担持体に摺接してその表面を除電し残留トナーを掻き取るためのクリーニング部材であって、上記クリーニング部材のベース体１の外周面に、上記像担持体との摩擦によって正極性の電荷を帯電するよう設定された導電性樹脂膜２が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体に摺接してその表面を除電し残留トナーを掻き取るためのクリーニング部材であって、上記クリーニング部材の少なくとも上記摺接部表面に、上記像担持体との摩擦によって正極性の電荷を帯電するよう設定された導電性樹脂膜が形成されていることを特徴とする電子写真式画像形成装置用クリーニング部材。
【請求項２】
上記導電性樹脂膜が、フッ素系樹脂、メラミン系樹脂およびアクリル系樹脂の少なくとも１種を主成分とし、これに導電剤が含有された樹脂組成物によって形成されている請求項１記載の電子写真式画像形成装置用クリーニング部材。
【請求項３】
上記導電性樹脂膜の厚みが、３〜７μｍに設定されている請求項１または２記載の電子写真式画像形成装置用クリーニング部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光ドラム等の像担持体の外周面に残留するトナーを除去するための電子写真式画像形成装置用クリーニング部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真式画像形成装置における画像形成は、一般に、感光ドラム外周面を一様に帯電させ、ついでその外周面上に原稿像を静電潜像として形成し、これにトナーを付着させてトナー像を形成して用紙に転写することによって行われている。そして、上記感光ドラムの外周面上に残留するトナーは、例えば図３に示すように、感光ドラム１０の外周面に摺接されるクリーニング部材１１によって掻き取り除去され、さらにイレーサーランプ１２によって感光ドラム１０の表面が除電されて、つぎの帯電に備えるようになっている。
【０００３】
しかし、この方式では、クリーニング部材１１によるトナー除去機構と、イレーサーランプ１２による除電機構を併設しなければならず、上記イレーサーランプ１２等の除電部材によるコストが高くつくという問題や、装置全体の小型化、軽量化への障害となるという問題がある。また、上記イレーサーランプ１２による除電光照射を繰り返し受けると、感光ドラム１０の表面が光疲労によって劣化し、帯電性能が悪くなって画像の品質が低下するという問題もある。
【０００４】
そこで、上記クリーニング部材１１を導電性材料で構成し、これに電圧印加して感光ドラム１０の除電とトナー掻き取りを同時に行わせることによって、イレーサーランプ１０による除電機構を省く技術がいくつか提案されている（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平５−２６５３６２号公報
【特許文献２】特開平７−１１３０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの技術によっても、クリーニング部材１１に電圧印加して除電を行うための機構は必要であることから、コストの低減化、装置全体の小型化、軽量化を充分に達成することはできない。また、クリーニング部材１１の、感光ドラム１０と摺接する部分は、多少弾性変形して感光ドラム１０の外周面を傷つけないよう設定されているが、クリーニング部材１１に一定の導電性を付与するために金属粉末等の導電性材料を多く配合すると、クリーニング部材１１の弾性が損なわれ、感光ドラム１０の表面が傷つきやすいという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、それ自身が一定の除電効果を奏し、除電機構を全く用いる必要のない、優れたクリーニング部材の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の電子写真式画像形成装置用クリーニング部材は、回転する像担持体に摺接してその表面を除電し残留トナーを掻き取るためのクリーニング部材であって、上記クリーニング部材の少なくとも上記摺接部表面に、上記像担持体との摩擦によって正極性の電荷を帯電するよう設定された導電性樹脂膜が形成されているという構成をとる。
【０００８】
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねる過程で、クリーニング部材と像担持体との摺接時に生じる摩擦帯電を利用して除電を行うことができれば、従来必要であった除電機構を完全になくしてしまうことができるのではないか、との着想を得た。そして、さらに研究を重ねた結果、上記クリーニング部材の、少なくとも像担持体との摺接部表面に、像担持体との摩擦によって正極性の電荷を帯電する導電性樹脂膜を形成すれば、上記摩擦帯電時に生じる正極性の電荷が、像担持体側の電位を低減するため、優れた除電作用が得られることを見いだし、本発明に到達した。
【発明の効果】
【０００９】
このように、本発明の電子写真式画像形成装置用クリーニング部材は、クリーニング部材の少なくとも上記摺接部に、像担持体との摩擦によって正極性の電荷を帯電する導電性樹脂膜が形成されているため、像担持体との摩擦によって生じる正極性の電荷が、像担持体側の電位を低減して優れた除電作用を得ることができる。したがって、このクリーニング部材を電子写真式画像形成装置に組み込めば、従来必要であった、感光ドラム等の像担持体もしくはクリーニング部材への除電機構が不要となり、電子写真式画像形成装置全体の小型化、軽量化を実現することができる。
【００１０】
また、上記クリーニング部材は、その少なくとも像担持体との摺接部表面のみに導電性樹脂膜が形成されており、他の部分はクリーニング部材本来の材料で形成されているため、上記導電性樹脂膜に比較的高い導電性が付与されていても、クリーニング部材全体としては、一定の弾力性を確保することができ、感光ドラム等の像担持体表面を傷つけるおそれがないという利点を有する。
【００１１】
なお、本発明の電子写真式画像形成装置用クリーニング部材のなかでも、特に、上記導電性樹脂膜が、フッ素系樹脂、メラミン系樹脂およびアクリル系樹脂の少なくとも１種を主成分とし、これに導電剤が含有された樹脂組成物によって形成されているものは、像担持体との摩擦によって生じる正極性の電荷の量が安定して多く得られるため、好適である。
【００１２】
また、上記導電性樹脂膜の厚みが、３〜７μｍに設定されているものは、とりわけ、クリーニング部材本来の弾性が損なわれることがなく、好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の電子写真式画像形成装置用クリーニング部材の一実施例を示している。このものは、電子写真式画像形成装置の感光ドラム表面に残留するトナーを掻き取るために用いられるもので、板状弾性体からなるベース体１と、その外周面を覆う導電性樹脂膜２とで構成されている。３は、上記クリーニング部材を支受するための板状保持具である。
【００１５】
上記ベース体１の形成材料としては、特に限定されるものではないが、感光ドラム表面に摺接して残留トナーを掻き取る際、感光ドラム表面を傷つけることがないよう、弾性体組成物を用いるのが一般的である。例えばポリウレタン、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フッ素ゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等に、適宜の添加剤を配合した組成物があげられる。なかでも、機械的強度や弾性圧接性等に優れる点で、ポリウレタン組成物が好適である。
【００１６】
上記ポリウレタン組成物は、通常、ポリイソシアネートとポリオールと硬化剤と触媒とを用いて得ることができる。
【００１７】
上記ポリイソシアネートとしては、特に限定されるものではなく、例えば、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、３，３′−トリレン−４，４′−ジイソシアネート、３，３′−ジメチルジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートウレチジンジオン（２，４−ＴＤＩの二量体）、１，５−ナフチレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添加ＭＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、オルトトルイジンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル等のジイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４′，４″−トリイソシアネート等のトリイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、耐摩耗性の観点から、ＭＤＩが好ましい。
【００１８】
また、上記ポリイソシアネートとともに用いられるポリオールとしては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）、ポリヘキシレンアジペート等のポリエステルポリオール、ポリカプロラクトン、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール等のポリエーテルポリオールがあげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、耐摩耗性に優れる点で、ＰＢＡが好ましい。
【００１９】
そして、上記ポリイソシアネートおよびポリオールとともに用いられる硬化剤としては、特に限定されるものではなく、１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、キシレングリコール、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、１，２，６−ヘキサントリオール等の、分子量３００以下のポリオールがあげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２０】
また、上記ポリイソシアネート、ポリオールおよび硬化剤とともに用いられる触媒としては、特に限定されるものではなく、三級アミン等のアミン系化合物、有機錫化合物等の有機金属化合物等があげられる。
【００２１】
なお、上記ポリウレタン組成物には、これらのもの以外に、発泡剤、界面活性剤、難燃剤、着色剤、充填剤、可塑剤、安定剤、離型剤等の各種の添加剤を適宜に配合してもよい。
【００２２】
また、上記ベース体１の外周面を覆う導電性樹脂膜２の形成材料としては、上記導電性樹脂膜２と感光ドラム等の像担持体との摩擦時に、正極性の電荷を帯電する樹脂材料と、導電剤とを組み合わせてなる樹脂組成物が好適に用いられる。
【００２３】
上記樹脂材料としては、フッ素系樹脂、メラミン系樹脂、アクリル系樹脂等があげられ、なかでも、フッ素系樹脂、メラミン系樹脂が好適である。なお、フッ素系樹脂のうち、特に、アクリル変性フッ素樹脂を用いることが、とりわけ除電効果に優れ、好適である。これらの樹脂は、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２４】
また、上記樹脂材料とともに用いられる導電剤としては、電子導電剤、イオン導電剤のいずれを用いてもよい。上記電子導電剤としては、アセチレンブラック，特殊導電性ブラック（ケッチェンブラック），導電性ファーネスブラック（超導電性のもの、特殊導電性のものを含む）等の導電性カーボンブラック、グラファイト、チタン酸カリウム，酸化鉄，ｃ−ＴｉＯ2 ，ｃ−ＺｎＯ，ｃ−ＳｎＯ2 等の導電性金属酸化物、ニッケル，銅等の金属粉末等があげられる。そして、上記イオン導電剤としては、四級アンモニウム塩、ホウ酸塩、過塩素酸リチウム、過塩素酸カリウム等の構造電荷特異性陰イオン、界面活性剤等のイオン導電剤があげられる。これらの導電剤は、単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００２５】
そして、上記導電剤のうち、電子導電剤は、ベースとなる樹脂材料１００重量部に対し１０〜４０重量部の割合で用いることが好適である。また、イオン導電剤は、ベースとなる樹脂材料１００重量部に対し０．１〜５．０重量部の割合で用いることが好適である。すなわち、上記導電剤の配合割合が、上記の範囲を外れると、摩擦帯電特性と導電特性のバランスが悪くなり、望ましい除電効果を得ることができないおそれがあるからである。
【００２６】
さらに、上記樹脂組成物には、必要に応じて、充填剤、安定剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、難燃剤、オイル等を適宜に配合することができる。
【００２７】
なお、上記樹脂組成物は、樹脂材料を有機溶剤に溶解し、これに、上記導電剤を分散することによりコーティング液として調製されるようになっている。上記有機溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メタノール、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等があげられる。これらは単独であるいは二種以上併せて用いられる。
【００２８】
本発明のクリーニング部材は、上記各材料を用い、例えばつぎのようにして製造することができる。
【００２９】
まず、ベース体１形成用材料を用い、常法に準じて、板状保持具３と一体化されたベース体１を作製する。具体的には、プレポリマー法、セミワンショット法、ワンショット法等があげられるが、なかでも、加工性に優れるという観点から、セミワンショット法が好適に用いられる。
【００３０】
例えば、ベース体１形成用材料として、ウレタン組成物を用い、上記セミワンショット法に準じて、ベース体１を作製する場合、まず、上記ウレタン組成物のうち、ポリイソシアネートおよびポリオールを準備し、両者を適宜の配合割合で配合し、適宜の反応条件で反応させてウレタンプレポリマー（主剤液）を調製する。一方、上記ポリオールと、鎖延長剤、触媒等とを準備し、これらを適宜の配合割合で配合し、適宜の混合条件で混合して硬化剤液を調製する。つぎに、上記主剤液および硬化剤液を所定の割合で混合し、得られた混合液を、板状保持具２３が所定の配置で保持されたクリーニング部材成形用の金型内に注入して、反応硬化させる。そして、得られた硬化体を金型から取り出すことにより、板状保持具３と一体化されたベース体１を得ることができる（図１参照）。
【００３１】
つぎに、上記ベース体１を、前記コーティング液として調製された導電性樹脂膜２用形成材料に浸漬し、引き上げて乾燥することにより、ベース体１の外周面に所定厚みの導電性樹脂膜２が形成されたクリーニング部材を得ることができる。
【００３２】
このようにして得られたクリーニング部材は、ベース体１の外周面に、感光ドラムとの摩擦によって正極性の電荷を帯電する導電性樹脂膜２が形成されているため、このクリーニング部材を電子写真式画像形成装置に組み込めば、クリーニング部材によってトナーを掻き取る際、感光ドラムとの間に正極性の電荷が生じ、感光ドラム表面の、マイナス電圧をある程度打ち消すことができる。その除電の程度は、従来の除電機構を用いた場合のように完全ではないが、高品質の画像を得ることができ、実用上問題はない。したがって、従来必要であった除電機構を設ける必要がなく、電子写真式画像形成装置全体の小型化、軽量化を実現することができる。
【００３３】
そして、上記導電性樹脂膜２は、クリーニング部材は、ベース体１の外周面のみに、ごく薄く設けられており、ベース体１自身はクリーニング部材本来の、弾性材料で形成されているため、クリーニング部材全体としては、一定の弾力性が確保されており、感光ドラム表面を傷つけるおそれがないという利点を有する。
【００３４】
なお、上記の例では、ベース体１の外周面全体に導電性樹脂膜２を形成したが、導電性樹脂膜２は、ベース体１の、少なくとも感光ドラム等との摺接部表面に形成されていれば本発明の効果を奏するのであり、例えば、図２に示すように、導電性樹脂膜２が、ベース体１の表裏面および板状保持材３との接続面の３面に形成され、先端面には形成されていない形状のものであってもよい。この形状のものは、２個のベース体１を左右から突き合わせた状態で一体的に成形し、その外周面に導電性樹脂膜２を形成した後、これを中心で切断することによって得ることができる。これによれば、クリーニング部材を２個同時に作製することができ、生産効率がよい。
【００３５】
そして、上記導電性樹脂膜２の厚みは、特に限定するものではないが、通常、１０μｍ以下、なかでも３〜７μｍに設定することが好適である。上記厚みが３μｍ未満では、導電性樹脂膜２を均一に形成することが困難になるおそれがあり、逆に、７μｍを超えると、ベース体１の弾力性が損なわれて、感光ドラム等の像担持体の表面を傷つけるおそれがあるからである。
【００３６】
また、本発明のクリーニング部材は、必ずしも、図１のように、板状保持具３と一体成形する必要はなく、例えば板状保持具３の表面に、あとから接着するようにしてもよい。あるいは、板状保持具３に限らず、各種クリーニング装置のクリーニング部材保持部に、直接取り付けるようになっているものであってもよい。
【００３７】
そして、このようにして得られる本発明のクリーニング部材は、いわゆるコピー機、プリンター、ＦＡＸ等、各種の電子写真式画像形成装置に用いることができる。特に、装置の小型化、軽量化を実現するものであることから、コンパクトタイプの画像形成装置において、好適に用いられる。
【００３８】
また、本発明のクリーニング部材が摺接する相手である像担持体としては、図３に示す感光ドラム１０以外に、多色複写装置等における中間転写ベルト等をあげることができる。
【００３９】
つぎに、実施例について、比較例と併せて説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４０】
まず、以下に示すように、実施例および比較例のクリーニング部材を作製するための材料を準備した。
【００４１】
〔板状保持材〕
平板状の亜鉛めっき鋼板〔２５０ｍｍ×３０ｍｍ×２ｍｍ（厚み）〕全体にアクリル樹脂層（厚み１μｍ）が形成されているものを準備した。
【００４２】
〔ベース体用の形成材料（ポリウレタン組成物）の調製〕
ポリブチレンアジペート（Ｎ４０１０、日本ポリウレタン工業社製）４４重量部、ＭＤＩ（ミリオネートＭＴ、日本ポリウレタン工業社製）５６重量部を、窒素ガス雰囲気（８０℃）下で３時間攪拌し、ＮＣＯ％が１７．０％の主剤を調製した。一方、ポリブチレンアジペート（Ｎ４０１０、日本ポリウレタン工業社製）８７重量部、低分子ポリオール（１４ＢＤ／ＴＭＰ＝６０／４０）１３重量部、これら両者に対してトリエチレンジアミン（三共エアプロダクツ社製）１００ｐｐｍ、を、８０℃、１．３ｋＰａ（絶対圧）の環境下で２時間撹拌し、ＯＨ価２１０の硬化剤を調製した。そして、上記主剤１００重量部に対して、上記硬化剤を９４重量部の割合で配合し、ベース体用の形成材料（液状のポリウレタン組成物）を調製した。
【００４３】
〔導電性樹脂膜用の形成材料（コーティング液）の調製〕
後記の表１〜表３に示す組成の形成材料を準備し、まず樹脂材料を有機溶剤であるＭＥＫに溶解し、これに、上記導電剤を分散することにより、導電性樹脂膜用の形成材料（コーティング液）を調製した。
【００４４】
なお、表１〜表３に示す組成に用いられる形成材料の詳細は、以下のとおりである。
＊１：ディフェンサＴＲ２３０Ｋ、大日本インキ社製
＊２：ニカラックＭＷ−３０ＨＭ、三和ケミカル社製
＊３：ダイナトールＢＲ１０６、三菱レイヨン社製
＊４：ハイムレンＹ−２５８、大日精化工業社製
＊５：アロンＧＳ−３０、東亜合成社製
＊６：デンカブラック、電気化学工業社製
＊７：下記の式（１）で示される四級アンモニウム塩
【００４５】
【化１】
2008216333.tif 000003
【００４６】
〔実施例１〜８、比較例１，２〕
クリーニング部材成形用の金型に、前記板状保持具をセットし、成形空間内に上記ベース体用の形成材料を充填した後、加熱成形した（１４０℃×３０分間）。これにより、板状保持具と一体化されたベース体を得た。そして、この板状保持具付きベース体を、上記導電性樹脂膜用の形成材料であるコーティング液に浸漬し、引き上げて乾燥することにより、図１に示すような、ベース体１の外周面に導電性樹脂膜２が形成されたクリーニング部材を作製した。
【００４７】
そして、得られたクリーニング部材を、従来の、イレーサーランプ（図３における１２）による除電機構が設けられた電子写真式複写形成装置（ＬＢＰ２５１０、キャノン社製）に組み込み、上記イレーサーランプによる除電機構は機能させずに、複写作業を行った。そして、表面電位プローブ（ＴＲＥＫ社製）を用いて、帯電時における感光ドラム表面の表面電位（Ｖo ）と、クリーニング直後における感光ドラム表面の表面電位（Ｖa ）とを測定した。なお、この装置において、感光ドラムへの印加電圧は−１１００Ｖである。
【００４８】
また、下記の方法に従い、得られる複写画像のドラム周期残像（ゴースト現象）の有無と、縦スジ（クリーニング部材による残留トナー掻き取り不良）の有無について評価し、上記表面電位（Ｖo 、Ｖa ）の値とともに、後記の表１〜表３に併せて示した。
【００４９】
〔ドラム周期残像〕
温度１５℃、湿度１０％の環境下において、実施例１〜８および比較例１，２のサンプルを、電子写真式画像形成装置（ＬＢＰ２５１０、キャノン社製）に組み込み、ハーフトーン画像のドラム周期残像（ゴースト現象）の有無を目視にて観察し、下記の評価基準にもとづいて評価した。
○  …ドラム周期残像が全く確認されない。
△  …ドラム周期残像がわずかに確認される。
×  …ドラム周期残像が確認される。
××…ドラム周期残像がはっきりと確認される。
【００５０】
〔縦スジ〕
温度１５℃、湿度１０％の環境下において、実施例１〜８および比較例１，２のサンプルを、電子写真式画像形成装置（ＬＢＰ２５１０、キャノン社製）に組み込み、ハーフトーン画像の縦スジ（クリーニング部材による残留トナー掻き取り不良）の有無を目視にて観察し、下記の評価基準にもとづいて評価した。
○  …縦スジが全く確認されない。
△  …縦スジがわずかに確認される。
×  …縦スジが確認される。
【００５１】
〔比較例３、４〕
実施例１と同様にして、板状保持具付きベース体を作製し、導電性樹脂膜を形成することなく、そのままクリーニング部材とした。そして、上記と同様の電子写真式画像形成装置に組み込み、イレーサーランプによる除電機構を用いて複写作業を行った（比較例３）。また、イレーサーランプによる除電機構を用いずに複写作業を行った（比較例４）。
【００５２】
これらの例についても、上記と同様にして、帯電時における感光ドラム表面の表面電位（Ｖo ）と、クリーニング直後における感光ドラム表面の表面電位（Ｖa ）とを測定した。また、上記と同様にして、得られる複写画像のドラム周期残像（ゴースト現象）の有無と、縦スジ（クリーニング部材による残留トナー掻き取り不良）の有無について評価し、上記表面電位（Ｖo 、Ｖa ）の値とともに、後記の表３に併せて示した。
【００５３】
【表１】
2008216333.tif 000004
【００５４】
【表２】
2008216333.tif 000005
【００５５】
【表３】
2008216333.tif 000006
【００５６】
上記表１〜表３の結果から、実施例のクリーニング部材は、いずれも、全く除電機構を用いていないにもかかわらず、感光ドラムの表面電位がある程度打ち消され、概ね良好な複写画像が得られていることがわかる。一方、比較例１、２は、導電性樹脂膜の樹脂材料として、摩擦帯電がマイナスで、感光ドラムの表面電位がさらに大きくなっているため、画像が悪く実用性がない。また、比較例３は、イレーサーランプによる除電機構を用いた従来例であり、良好な結果が得られているが、装置の小型化、軽量化を実現することはできない。さらに、比較例４は、導電性樹脂膜がなく、イレーサーランプによる除電機構も用いていないため、画像が悪く実用性がない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す縦断面図である。
【図３】従来のクリーニング部材の動作説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  ベース体
２  導電性樹脂膜
【図１】
2008216333.tif 000007
【図２】
2008216333.tif 000008
【図３】
2008216333.tif 000009