(57)【要約】【課題】記録媒体の定着装置からの分離性を向上することのできる定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明に係る定着装置は、可撓性を有する無端状の定着ベルト２１と、定着ベルト２１を加熱するヒータ２５と、定着ベルト２１と圧接する加圧ローラ３１と、定着ベルト２１に内包され定着ベルト２１を加圧ローラ３１に押圧してニップ部を形成するニップ形成部材２６と、ニップ部出口において定着ベルト２１の外側から定着ベルト２１に当接する当接部材２８と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する無端状の定着部材と、
前記定着部材を加熱する熱源と、
前記定着部材と圧接する加圧部材と、
前記定着部材に内包され、前記定着部材を前記加圧部材に押圧してニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記ニップ部の出口において前記定着部材の外側から前記定着部材に当接する当接部材と、を備えるものである定着装置。
【請求項２】
前記当接部材は、保持ステー、保持ステーに取り付けられる板バネおよび板バネに回転自在に取り付けられニップ部の出口近傍において定着部材に当接し前記定着部材に従動する外周ガイドコロから構成される請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着部材の両側端部内側に前記定着部材の走行軌跡を規制するガイド部材を備える請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記外部当接部材がＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型部材製である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ベルトは、前記金属部材を介して前記熱源により加熱され、前記ニップ部においてトナーを記録媒体に定着させるものである請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部において画像の形成された記録媒体に対して定着処理を行う定着部と、を備えた画像形成装置であって、
前記定着部として請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の定着装置を搭載する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、より詳細には、画像形成後の記録媒体の定着装置からの分離性を向上した定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から電子写真を適用した画像形成装置は公知である。
この装置は、像担持体である感光ドラム表面上に静電潜像を形成し、その潜像を現像剤であるトナー等によって現像し、転写装置において記録媒体に転写し、定着装置で記録媒体に定着することにより画像を形成している。
定着装置は、対向配置した２つのローラの間あるいはベルトとローラの間に形成されるニップ部に記録媒体を挟み込み、熱および圧力を加えて記録媒体上に現像を定着している。
【０００３】
例えば、公知のベルト式定着装置は、加熱ヒータを内包する加熱ローラと表面にゴム層が設けられた定着ローラに掛け回された定着体である定着ベルトと、加圧体である加圧ローラとが対向配置され、定着ベルトと加圧ローラでニップ部を形成している。
また、定着ローラおよび加熱パイプを省略した定着装置もすでに提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００４】
すなわち、特許文献１には、無端の定着ベルトと、定着ベルトを押圧するニップ形成部材と、定着ベルトを介してニップ形成部材を圧接してニップ部を形成する加圧ローラを備えた定着装置が開示されている。
この構成によれば、定着ベルトを効率良く加熱することが可能となり、ウォームアップ時間およびファーストプリント時間を短縮することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された定着装置にあっては、ニップ部出口近傍における定着ベルトの熱膨張による変形に対して規制がないため、記録媒体の定着ベルトからの分離性が十分ではないという課題があった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、記録媒体の定着部材からの分離性を向上することのできる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る定着装置は、可撓性を有する無端状の定着部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材と圧接する加圧部材と、前記定着部材に内包され前記定着部材を前記加圧部材に押圧してニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ部の出口において前記定着部材の外側から前記定着部材に当接する当接部材と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
定着部材の外側から定着部材の走行軌跡を規制することにより、定着部材の駆動動力の増大を抑制しつつ、記録媒体の定着装置からの分離性を向上することができることとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る定着装置の側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る定着装置の上面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る定着装置の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る定着装置の側面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係る画像形成装置について、図１を参照して説明する。
なお、特許請求の範囲の「定着部材」、「加圧部材」および「熱源」は、実施例の「定着ベルト」、「加圧ローラ」および「ヒータ」にそれぞれ対応する。
【００１１】
図１に示すように、本実施の形態における画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタにより構成されている。
画像形成装置１は、本体内部の上方にボトル収容部１０１を有しており、このボトル収容部１０１には、４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在に設置されており、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーがそれぞれ収容されている。
【００１２】
ボトル収容部１０１の下方には、中間転写ユニット８５が配設されている。
中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４および中間転写クリーニング部８０を有している。
また、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８に対向し各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを有している。
【００１３】
各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。
また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７および図示しない除電部が配設されている。
【００１４】
感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、円筒状に形成され、図示しない駆動源により回転駆動される。
感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの外周面部には感光層が設けられており、露光装置から出射された一点鎖線で示す光ビームＬが感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの外周面にスポット照射される。
この結果、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの外周面に原稿読取部が読み取った画像情報あるいは端末からネットワークを介して取得した画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００１５】
帯電部７５は、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの外周面を一様に帯電するものであり、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに接触にして帯電する接触方式のものが採用されている。
【００１６】
現像部７６は、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにトナーを供給し、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの外周面に書き込まれた静電潜像をトナー像として顕像化させるものであり、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに対し接触せずにトナーを付着させる非接触方式のものが採用されている。
【００１７】
クリーニング部７７は、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの外周面に付着している残留トナーを除去するようになっており、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの外周面にブラシを接触させるブラシ接触方式のものが採用されている。
【００１８】
中間転写ベルト７８は、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３およびテンションローラ８４によって張架・支持されるとともに、２次転写バックアップローラ８２の回転駆動によって図１に示す矢印方向に無端移動する。
【００１９】
中間転写ベルト７８は、樹脂フィルム、または、ゴムを基体として形成された無端状ベルトにより構成されており、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に形成されたトナー像が転写されるようになっている。また、この中間転写ベルト７８に転写されたトナー像が、記録媒体Ｐに未定着画像として転写される。
【００２０】
各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、帯電工程、露光工程、現像工程、１次転写工程、クリーニング工程を含む作像プロセスが実行されるようになっており、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されるようになっている。
【００２１】
１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。
また、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋには、トナーの極性とは逆の極性となる転写バイアスが印加されるようになっている。
【００２２】
次に作像プロセスについて説明する。
【００２３】
まず、帯電工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、図示しない駆動モータによって図１における時計回りに回転駆動される。
そして、帯電部７５において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される。
【００２４】
次に、露光工程では、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が、露光部３から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達すると、露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される。
【００２５】
そして、現像工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面の静電潜像が現像部７６において現像されて各色のトナー像となる。
【００２６】
次に、１次転写工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面のトナー像が中間転写ベルト７８および第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達すると、中間転写ベルト７８上に転写される。
このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、未転写トナーが僅かに残存する。
【００２７】
クリーニング工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される。
【００２８】
そして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面上の残留電位が、図示しない除電部において除電され、作像プロセスが終了する。
【００２９】
上記の作像プロセスにより各感光体ドラム上のトナー像は、中間転写ベルト７８上に重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。
【００３０】
次に、転写プロセスについて説明する。
【００３１】
中間転写ベルト７８は、図１の矢印方向に走行することにより、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。これにより、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。
【００３２】
２次転写バックアップローラ８２は、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップ部（以下単に「ニップ部」と記す。）を形成している。そして、中間転写ベルト７８上のトナー像が重ねて転写された状態でニップ部に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
【００３３】
その後、中間転写ベルト７８上の未転写トナーは、中間転写クリーニング部８０において回収される。これにより、中間転写ベルト７８における転写プロセスが終了する。
【００３４】
次に、画像形成プロセスについて説明する。
【００３５】
記録媒体Ｐは、画像形成装置１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由してニップ部に搬送される。
給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。
【００３６】
レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、記録媒体Ｐは、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて回転駆動されるレジストローラ対９８によってニップ部に搬送され、所望のカラー画像が転写される。
【００３７】
ニップ部においてカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０に搬送される。そして、定着ベルト２１及び加圧ローラ３１による加圧および加熱により、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
【００３８】
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。これにより、画像形成プロセスが完了する。
【００３９】
なお、画像形成装置１は、図示しない本体制御部および操作入力部を備えている。
本体制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を含むマイクロコンピュータにより構成されており、ＣＰＵは予めＲＯＭに記憶されたプログラムを実行する。
【００４０】
また、本体制御部は、操作入力部および画像形成装置１に設けられた各種センサ類やモータ等と接続されている。
本体制御部は、各種センサから入力される検出信号に基づいて、上述した感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを駆動する駆動モータや、加圧ローラ３１を回転駆動するための駆動機構などの各モータ類を制御するとともに、ヒータ２５に対する通電制御を実行するようになっている。
【００４１】
操作入力部は、画像形成装置１の本体に設けられ、テンキーやプリントスタートキーなどの各種キーおよび各種表示器を有しており、各種キーを介して入力された入力信号を本体制御部に出力するようになっている。
【００４２】
なお、画像形成装置１にＦＡＸトレイを設け、電話回線を介してＦＡＸ信号により画像を表すデータを受信した場合には、定着装置２０により画像が定着された記録媒体をＦＡＸトレイに搬送するようにしてもよい。
【００４３】
次に、画像形成装置１の本体に搭載される定着装置２０の構成および動作について詳述する。
図２、図３、および図４は本発明の実施形態に係る定着装置の側面図、上面図および斜視図である。なお、図３では分離板の図示を省略し、図４では分離板の一部の図示を省略している。
【００４４】
定着装置２０は、定着部材である定着ベルト２１、熱源であるヒータ２５、加圧部材である加圧ローラ３１、定着ベルト２１を加圧ローラ３１に押圧してニップ部を形成するためのニップ形成部材２６、ニップ形成部材２６を保持するための保持部材２３、ニップ部の出口近傍で定着ベルト２１の外周に当接する当接部材２８、ニップ部の出口近傍に一端辺が配置される分離板２９とから構成される。
【００４５】
定着ベルト２１は、薄肉の可撓性を有する無端状のベルトであって、図２の矢印Ｘの方向（反時計方向）に回転走行する。定着ベルト２１は、基材上に弾性層、離型層が順次積層された構成を有し、厚さは１ｍｍ（ミリメートル）以下に設定されている。
【００４６】
定着ベルト２１の基材は、ニッケル、ステンレス等の金属製あるいはポリイミド等の樹脂製であって、厚さは２０〜７０μｍ（マイクロメートル）である。
定着ベルト２１の弾性層は、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム製であり、厚さは１００〜３００μｍである。
弾性層は、ニップ部において定着ベルト２１の表面に微小な凹凸が形成されることを防止し、記録媒体Ｐ上のトナーに熱を均一に伝達することによりユズ肌画像の発生を抑制するためのものである。
【００４７】
定着ベルト２１の離型層は、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の樹脂製であり、厚さは５〜５０μｍであり、トナー像の離型性を確保するためのものである。
【００４８】
定着ベルト２１の直径は、１５〜２００ｍｍに設定されているが、本実施形態では３０ミリメートルである。
【００４９】
定着ベルト２１の内側には、ヒータ２５、ニップ形成部材２６および保持部材２３が設置されている。定着ベルト２１は、ニップ形成部材２６により加圧ローラ３１に押圧されて、２次転写ニップ部を形成する。なお、定着ベルト２１の内周にはヒータ２５からの輻射熱を吸収しやすく、かつ、摺動性に優れたコーティングを施すことが望ましい。
【００５０】
ヒータ２５は、ハロゲンヒータあるいはカーボンヒータであって、その両端は定着装置２０の側板に固定されている。ヒータ２５は、本体制御部によって制御された電力により発熱し、定着ベルト２１および定着ベルト２１上のトナー像を加熱する。
【００５１】
なお、ヒータ２５への供給電力は、サーモパイル等の温度センサで検出される定着ベルト２１の表面温度が所定の定着温度となるように本体制御部によって制御される。
【００５２】
加圧ローラ３１は、直径が２５〜３０ｍｍの円柱状であって、中空または中実の芯金の上に弾性層を形成した構造を有する。加圧ローラ３１の弾性層は、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム製である。なお、弾性層の表面をＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型層で覆ってもよい。
【００５３】
加圧ローラ３１は定着ベルト２１との間にニップ部を形成する。なお、加圧ローラ３１は図示しない駆動機構によって、図２の矢印Ｙの方向（時計方向）に回転駆動される。また、加圧ローラ３１の両端部は、定着装置２０の側板により回転自在に支持されている。なお、芯金が中空である場合には、内部にハロゲンヒータ等の熱源を設置してもよい。
【００５４】
ニップ形成部材２６は、定着ベルト２１を全幅方向にわたって加圧ローラ３１に押圧する。ニップ形成部材２６の押圧面は、加圧ローラ３１と同曲率あるいは定着ベルト３１の厚さ分だけ大きい曲率の凹溝形状であり、定着ベルト２１は加圧ローラ３１に従動するようになっている。なお、ニップ形成部材２６は凹溝形状であり肉厚部材となるため、耐熱性ポリアミドイミド、液晶ポリマなどの樹脂成型品とすることが望ましい。
なお、ニップ形成部材２６の押圧面は平坦形状あるいはその他の形状であってもよい。
【００５５】
保持部材２３は、ニップ形成部材２６を保持するための部材であって、端部は定着装置２０の側板に固定されている。材質としてはステンレス、鋼鉄、セラミック等の機械的強度が大きいものが望ましく、形状としては断面２次モーメントの大きい直棒形状あるいはＵ字形状とすることが望ましい。保持部材２３は、加圧ローラ３１の圧力によってニップ形成部材２６が大きく変形することを抑制する。
【００５６】
当接部材２８は、ニップ部の出口近傍において定着ベルト２１に外側から当接している。なお、当接部材２８は、定着ベルト２１の幅方向に等間隔に３個以上設置することが望ましい。
図２に示すように、当接部材２８は、定着装置２０の側板に支持される保持ステー２９１、保持ステー２９１に取り付けられる板バネ２９２および板バネに回転自在に取り付けられ、ニップ部の出口近傍において定着ベルト２１に当接する外周ガイドコロ２９３から構成される。
【００５７】
図５は当接部材２８の効果を説明するための定着装置２０の側面模式図であって、破線で表された定着ベルト２１は当接部材２８を設置しない場合の走行軌跡を、実線で表された定着ベルト２１は当接部材２８を設置した場合の走行軌跡を示す。
なお、図５では分離板２９の図示を省略している。
【００５８】
すなわち、外周ガイドコロ２９３は板バネ２９２の付勢力によって定着ベルト２１を外周から抑え、定着ベルト２１の熱膨張による変形を抑制し、定着ベルト２１をその中心方向に近づけることとなる。
定着ベルト２１はある程度の剛性を有するため、当接部材２８によって複数箇所を抑えれば、定着ベルト２１の全幅方向にわたって定着ベルト２１の走行軌跡は中心に近づくこととなる。
【００５９】
したがって、定着ベルト２１の走行方向はニップ部の出口近傍において急曲率で変化するのに対し、記録媒体Ｐはその剛性のために走行方向を変えることはないので、記録媒体Ｐの定着ベルト２１からの分離性が向上することとなる。
【００６０】
なお、定着装置２の側板から定着ベルト２１の内周に延伸するフランジを定着ベルト２１に内側から摺接するガイド部材２９４として利用してもよい。
すなわち、定着ベルト２１の側端部に当接する外周ガイドコロ２９３とガイド部材２９４の間を定着ベルトが走行するようにして、定着ベルト２１の側端部の走行軌跡を規制するようにしてもよい。
【００６１】
以下に上記の構成を有する定着装置２０の動作を簡単に説明する。
画像形成装置１の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、加圧ローラ３１が回転駆動され、定着ベルト２１も従動回転する。
給紙部１２から記録媒体Ｐが給送されると、２次転写ローラ８９においてトナー画像が記録媒体Ｐに転写される。
【００６２】
記録媒体Ｐは定着ベルト２１と加圧ローラ３１とで形成されるニップ部に挿入され、加圧および加熱によりトナー画像は記録媒体Ｐに定着する。
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。
【符号の説明】
【００６３】
１  画像形成装置
３  露光部
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ  作像部
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ  感光体ドラム
１２  給紙部
２０  定着装置
２１  定着ベルト
２３  保持部材
２５  ヒータ
２６  ニップ形成部材
２８  当接部材
２９  分離板
３１  加圧ローラ
４３  側板
７５  帯電部
７６  現像部
７７  クリーニング部
７８  中間転写ベルト
７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ  １次転写バイアスローラ
８０  中間転写クリーニング部
８２  ２次転写バックアップローラ
８３  クリーニングバックアップローラ
８４  テンションローラ
８５  中間転写ユニット
８９  ２次転写ローラ
９７  給紙ローラ
９８  レジストローラ対
９９  排紙ローラ対
１００  スタック部
１０１  ボトル収容部
１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ  トナーボトル
２９１  保持ステー
２９２  板バネ
２９３  外周ガイドコロ
２９４  ガイド部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６４】
【特許文献１】特開２０１０−２１７２０９号公報（［００３０］、図１）
【特許文献２】特開２０１０−２１７２１０号公報（［００３８］、図１）
【図１】
2013186259.tif 000003
【図２】
2013186259.tif 000004
【図３】
2013186259.tif 000005
【図４】
2013186259.tif 000006
【図５】
2013186259.tif 000007