光磁気ディスク

光磁気ディスク（Magneto-Optical Disk）

光磁気ディスク（MOディスク）は、レーザー光と磁場を組み合わせてデータの記録と再生を行う特殊な電子記憶媒体です。1980年代から1990年代初頭にかけて、磁気テープに代わる映像記録媒体として盛んに研究開発され、アナログおよびデジタル記録媒体として実用化されました。

歴史

1985年、最初の光磁気ディスクメディアと対応する5.25インチドライブが市場に登場しました。1988年には、NeXT社が光磁気ディスクドライブを搭載したワークステーション「The Cube」を発表し、注目を集めました。1991年にはIBMから3.5インチドライブが発売され、より小型化が進みました。

MOディスクと略される場合、一般的にはISO規格に準拠した3.5インチや5.25インチのディスクを指しますが、ここでは他の規格の光磁気ディスクについても触れていきます。

2000年代に入ると、ハードディスクドライブ（HDD）やフラッシュメモリーの大容量化が進み、光磁気ディスクは次第にその役割を終え、市場から姿を消していきました。

基本原理

光磁気ディスクは、磁性を持つ記録層を備えています。外部から電磁石で磁界を加えて記録層を磁化するという点では磁気ディスクと似ていますが、記録層が常温では磁化されにくいという特徴があります。記録時には、レーザー光で記録層を加熱し、キュリー温度（ISO規格のMOでは摂氏150～180度）以上にすることで磁化を可能にします。

記録方式には、レーザー光の強度を変化させる光変調方式と、磁界を変化させる磁気変調方式の2種類があります。

記録方法（磁気変調方式）

1. 高出力のレーザー光を記録層に照射し、キュリー温度以上に加熱します。
2. 加熱された部分が冷却される際に、電磁石で垂直方向の磁界を加えます。
3. 記録層が十分に冷えると、磁性が保持され、N極またはS極の磁気が記録されます。

読み出し時には、書き込み時よりも弱いレーザー光を照射し、N極とS極の向きの違いによってレーザーの偏光面が回転する現象（磁気光学カー効果）を検出することで、データを読み取ります。

記録方法（光変調方式）

まず、一定の磁界と高出力レーザー光で記録層の磁力を一方向に揃え、初期化（消去）します。その後、磁界を反転させた状態で、記録したい部分をレーザー光で加熱し、磁気を反転させて記録します。

メディアの論理フォーマット

光磁気ディスクの論理フォーマットには、ハードディスク形式とスーパーフロッピー形式の2種類があります。

ハードディスク形式

光磁気ディスクをハードディスクのようにフォーマットした形式で、パーティション分割が可能です。PC/AT互換機|PC_AT互換機では「FDISK形式」、FMRシリーズやFM TOWNSでは「富士通形式」と呼ばれるものが用いられます。その他、PC-9800シリーズやMacintosh、UNIXなどにも独自のフォーマットが存在します。ただし、スーパーフロッピー形式に比べて、メディアのマウント・アンマウントに制限を受けることがあります。

スーパーフロッピー形式

光磁気ディスクを大容量のフロッピーディスクのようにフォーマットした形式で、主にWindowsで利用されます。「MS-DOSフォーマット済み」として市販されているMOはこの形式です。パーティション分割はできません。

スーパーフロッピー形式はさらに、IBM形式とセミIBM形式に分類されますが、MOにおけるIBM形式はフロッピーディスクのIBM形式とは無関係です。

ISO規格のMOディスク

特徴

ISO規格のMOディスクは、着脱可能なリムーバブルメディアです。3.5インチ、5.25インチ、8インチのメディアが存在します。ディスクはプラスチック製のカートリッジに収められているため、記録面が指紋や傷から保護され、耐久性に優れています。

デバイスドライバは基本的に不要で、フロッピーディスクと同様にライティングソフトなしでデータの読み書きが可能です。下位互換性があり、古いメディアを新しいドライブで利用することもできます（ただし、古いドライブで新しいメディアは利用できない場合があります）。

3.5インチメディアでは、2000年以降、著作権保護機能「Media ID」が搭載されたメディアとドライブが発売されました。

また、DVD-RAMと異なり、MS-DOSのデフォルトでデフラグが可能で、頻繁な同期やバックアップに適していました。

容量

一般的な3.5インチメディアの容量は、128 MB、230 MB、540 MB、640 MB、1.3 GB、2.3 GBです。GBクラスの容量を持つものは「GIGAMO」と呼ばれます。5.25インチメディアは、3.5インチメディア普及以前に発売され、最大9.1 GB（両面）の容量がありました。Write Once Read Manyタイプや医療用メディアも存在します。

アクセス方法

MOディスクはランダムアクセスが可能で、シークは不要です。3.5インチの640MBまでのMOは内周から、GIGAMOは外周からアクセスします。5.25インチメディアは両面に記録を行います。

記録方式

光磁気変調方式を採用しており、トラックは螺旋状になっています。3.5インチMOは大容量化のために様々な技術が採用されており、マークポジション記録、ZCAV、マークエッジ記録、MSRなどの技術が用いられています。

MSR（磁気超解像）は、レーザービームスポットを狭めることで記録密度を高める技術で、読み取り精度も向上させます。しかし、書き換え回数が減少するという欠点がありました。

データ転送方法

初期のMOディスクへの書き込みは、消去、記録、検証の3工程をディスク1回転ごとに行っていたため、物理的なデータ転送速度が遅かった。その後、複数のレーザーを使用したり、「消去」と「記録」を1回転中の工程で行うダイレクトオーバーライト技術や、ディスクの回転速度向上、データ密度向上などの技術で改善されました。

耐久性

MOディスクはカートリッジで保護されており、傷や埃によるダメージを受けにくいです。また、記録時のレーザー出力が弱いため、ディスクへのダメージも少ないです。紫外線による劣化も少なく、フロッピーディスクのようにヘッドが接触することもないため、ディスクやヘッドの摩耗もありません。

ただし、ドライブの構造上、レーザー岐路にプリズムを使っているため、喫煙場所や埃の多い場所で使用するとエラーが発生しやすくなります。また、高温下での使用は書き込み速度の低下につながります。

ドライブ自体の耐久性は10万時間とされています。各メーカーの加速劣化試験では、データ保持寿命は50年から100年と推定されています。書き換え回数はハードディスクドライブを上回る1000万回とされています（GIGAMOは100万回以上）。

その他の光磁気ディスク

MD

音声録音用とデータ記録用の光磁気ディスクがあり、Hi-MDはMDの上位互換で、同じサイズで1GBの容量を実現しています。

放送業務用

30cmや20cmの光磁気ディスクが放送業務用に用いられてきました。

HS

ソニーが開発した光磁気ディスクで、3.5インチフロッピーディスクと同じサイズのカートリッジに約650MBの容量がありました。MOとの互換性がなく高価だったため、普及しませんでした。

AS-MO

シャープを含む16社で開発された5インチの光磁気ディスクで、片面6GBの大容量を実現しましたが、製品化はされませんでした。

iD PHOTO

AS-MOの技術を応用して開発された2インチの光磁気ディスクで、730MBの容量がありました。

次世代光磁気記録

ハードディスクの記録密度の限界が問題視される中、高速リードライト、高記録密度の光磁気ディスクの研究が進められていました。磁区拡大再生技術（MAMMOS）や青紫色レーザーを利用することで、5.25インチサイズで最大200GBの容量が見込まれています。

普及と衰退

MOディスクは日本では比較的普及しましたが、世界的に見ると普及率は高くありません。海外ではZipドライブが普及し、MOは高コストのため普及が進みませんでした。日本では、企業や官公庁を中心にデータの保存や運搬用として広く利用されましたが、CD-Rやフラッシュメモリーの普及により衰退しました。

日本での状況

PC-9800シリーズではデバイスドライバが不要で、SCSI接続のMOからブートすることも可能でした。Windows 95まではHDDレスのシステムも構築できました。一時期はZipドライブの衰退から勢いを盛り返しましたが、AT互換機への移行や、CD-RW/DVDドライブの標準搭載により、市場トレンドから脱落しました。その後、小型で高速なフラッシュメモリーの普及により、MOは衰退の一途を辿りました。

生産・販売の停止

民生品としてのMOディスクドライブの生産・販売は、2013年までに終了しています。記録メディアも、2018年までに各社が販売を終了しています。

業務用

ラジオ放送業界では信頼性・耐久性・使い勝手の面からMOが採用されていましたが、2020年までに生産が終了し、各局で使用を取りやめる傾向にあります。

まとめ

光磁気ディスクは、かつては重要な記憶媒体でしたが、技術の進歩とともにその役割を終えました。しかし、その技術は現在でもデータストレージの分野に影響を与えています。

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