磁気記録

磁気記録とは

磁気記録は、磁性体に磁場をかけることで情報を記録・記憶する技術です。これは、磁気ヘッドと呼ばれる装置を用いて磁性体を磁化することで実現されます。記録された情報は、磁性体が持つ不揮発性という特性により、電源を切っても保持される点が特徴です。

磁気記録の歴史

1888年、オーベリン・スミスが針金への録音技術を発表したのが、磁気記録の始まりです。その後、1900年のパリ万博でヴォルデマール・ポールセンが磁気録音機を公開し、磁気記録技術が広く知られるようになりました。1928年には、フリッツ・フロイメルが世界初の磁気テープレコーダーを開発し、技術が進化します。

1930年代後半には、交流バイアス方式の発明とテープ材質の改良により、音質が飛躍的に向上し、実用的な長時間高音質録音が実現しました。1975年には、岩崎俊一教授により高密度記録が可能な垂直磁気記録方式が提唱されました。当初はアナログ音声記録に使用されていましたが、その後デジタルデータの記録にも応用されています。

初期のコンピュータでは、磁気ドラムメモリや磁気コアメモリなどの一次記憶装置にも磁気記録が採用されていました。また、磁気テープは二次記憶装置としても広く利用されていました。

1950年代以降の映画でも磁気記録は使われましたが、フィルムと音声トラックが別々だったため、音ズレが生じる問題がありました。1970年代にドルビーステレオが登場し、光学記録によるステレオ音声が可能になったことで、磁気記録は映画分野での利用が減少しました。

磁気記録の方式

アナログ方式

アナログ記録は、磁性体の残留磁化が磁場の強さに応じて変化する性質を利用します。磁気テープは、ポリエステルフィルムに磁性体粉末を塗布したもので、記録時には、信号に比例した電流を書き込みヘッドに流すことで磁化させます。この磁化分布を読み取ることで、元の信号を復元します。

デジタル方式

デジタル記録は、磁性体を二つの安定な磁気状態（+Msと-Ms）のいずれかに磁化することでデータを記録します。フロッピーディスクやHDDなどがこの方式を採用しています。デジタル記録は、現在主流の記録方式であり、今後もその利用が続くと考えられています。

光磁気方式

光磁気記録は、レーザー光と磁場を組み合わせてデータを記録・読み出す方式です。レーザーで磁気媒体を熱して磁性を失わせ、磁場をかけることで磁化させます。読み出しには磁気光学カー効果を利用します。ソニーのミニディスクが代表的な例ですが、一般的に広く普及しているとは言えません。

磁区伝播メモリ

磁区伝播メモリ（磁気バブルメモリ）は、微細構造を持つ磁気媒体で磁区壁の動きを制御する方式です。情報は、安定した円柱状磁区（バブル）の有無で記録されます。この方式は衝撃や振動に強く、宇宙開発や航空機などで使用されています。

水平磁気記録方式

水平磁気記録方式は、磁化膜に対して磁気異方性が水平になるように磁性体を配置し磁化する方式です。磁気ディスクにおいて長年使われていましたが、高密度化に伴い磁力の減衰が起こるという問題があります。

垂直磁気記録方式

垂直磁気記録方式は、磁化膜に対して垂直に磁化する方式で、岩崎俊一教授が提唱しました。六角板状バリウムフェライトなどの磁性体が使用され、ハードディスクドライブなどでも採用されています。

シングル磁気記録方式

技術的詳細

アクセス方法

磁気記録媒体は、アクセス方式により逐次アクセスメモリとランダムアクセスメモリに分類できますが、実際には両方の特性を持つものが多く存在します。磁気ワイヤのように、アクセスに時間がかかるものは逐次アクセス、磁気コアメモリのように、任意の場所にすぐアクセスできるものはランダムアクセスと呼ばれます。

ハードディスクや磁気テープ装置は、トラック間の移動やトラック内の位置決めが必要なため、中間的なアクセス時間特性を持ちます。

交流バイアス

磁気記録媒体の磁性体は、ヒステリシス特性があるため、記録時に高周波信号（交流バイアス）を重畳することで、直線性を改善し、歪みを低減します。この技術は、アナログテープレコーダーには不可欠です。

利用状況

現在、磁気記録は、ハードディスクドライブがコンピュータの主要な記憶装置として利用されています。また、アナログ音声・ビデオ記録には磁気テープが使われています。しかし、音楽・映像制作はデジタルシステムに移行が進んでおり、ハードディスクがその分野でも普及しつつあります。

デジタルテープやテープライブラリは、大容量データのアーカイブやバックアップに利用され、フロッピーディスクは、古いコンピュータやソフトウェアのために利用されています。

将来

磁気記録の将来を担う技術として、MRAM（磁気抵抗メモリ）が登場しています。GMR効果やTMR効果を利用し、不揮発性、低消費電力、耐衝撃性に優れています。MRAMは、HDDよりも記録密度は低いものの、少容量で頻繁に更新される記憶装置として期待されています。