フロッピーディスク

名称

本来は記録媒体（メディア）が「フロッピーディスク」または「フロッピーディスクメディア」で、駆動装置（駆動し読み書きする装置）が「フロッピーディスクドライブ」(FDD) と呼ばれる。両者とも略して「フロッピー」などと呼ばれることも多い。また「フロッピィディスク」「フロッピィ」のように書き表すこともある。俗称の「フロッピーディスク」(floppy disk) が普及したが（レトロニム）、日本産業規格 (JIS) の用語集では「フレキシブルディスク」と「フレキシブルディスクカートリッジ」である。
最初のフロッピーディスクは1971年にIBMが開発した。当時の名称は「フレキシブル・ディスケット」(flexible diskette) または「ディスケット」で、IBMの登録商標となった。IBMは現在、一般向けには「フロッピーディスク」の用語も併用している。かつては3 1/2インチ型媒体を使用する読取装置を「3.5型駆動機構」と呼んでいた。
なお、「フレキシブル」も「フロッピー」も“柔らかい”の意味で命名されたもので、登場当初はメディアの構造が薄いディスクを薄い保護ケースに包んだ薄く柔らかいものであったためである。これに対して、従来の硬い磁気ディスクは「ハードディスク」や「ハードドライブ」と呼ばれるようになった。

概要

磁気ディスクの一種で、駆動装置からの取り外しが可能（リムーバブル）な記録媒体（メディア）である。磁性体を塗布した厚さ0.075ミリのプラスチック円盤を駆動装置で回転させ、円盤の片面ないしは両面に同心円状に信号を記録する。
現時点で一般的なハードディスクとは異なり、駆動装置から媒体を取り外すことができることが特徴である。ディスクの直径により、8インチ、5 1/4 (5.25) インチ、3 1/2 (3.5) インチの3種が主に知られる。1969年に読み取り専用の8インチフロッピーディスクが生まれてから1990年代末にかけて、小型コンピュータのデータの記録に広く用いられた。
その後、小型コンピュータの性能の向上により、扱うデータの容量も増大したため、CDやDVD、BDなどの記録型光ディスクドライブがパソコンに標準搭載されるようになり、2000年頃以降は徐々に廃れていった。1998年に発売されたiMacはCD-ROMドライブのみを標準搭載し、フロッピーディスクドライブは廃止された。2000年頃よりノートパソコンで、続いてデスクトップタイプでもフロッピーディスクドライブを内蔵していない製品が増えた。このような製品でOSインストール時のドライバの組み込みバックアップや復元作業など何らかの事情でフロッピーディスクを使う必要がある場合、USB接続による外付けのドライブを利用する。2000年代後半頃には市販のパソコンではほぼ搭載されなくなり、自作パソコンでも非対応のマザーボードが出回るなど、事実上レガシーデバイス扱いとなっている。代替メディアとしては、記録型CD・DVD・BD、USBメモリ、SDメモリーカード等の各種メディアがあり、配布、保管などの役割を分けて普及している。また、ネットワークの発達によって、物理的な媒体をデータ交換に使用すること自体が減少した。
現在でもBIOSのメニューのみで認識させられる数少ないメディアである。一部では需要があり、SDカードやメモリースティック、コンパクトフラッシュ、スマートメディアなどのカードリーダーと3.5インチフロッピードライブを一つにまとめた製品が販売されている。また3.5インチ型は最も普及していたことから、現在でもファイルの保存などに使われるマークの図柄（アイコン）として、多くのソフトでその形がモデルにされ、Unicodeにもフロッピーディスクの絵文字（💾、U+1F4BE）がある。しかし、2013年の調査では、アメリカ合衆国の小学5年までの子供のうち、保存アイコンが何の絵であるかを理解している者は14%しかいなかった。
磁気ヘッドがメディアに接触する際、ヘッドの接触痕跡がメディアに残る。この痕跡はヘッド毎にユニークであるといわれる。記憶媒体の中では磁気テープと並び、読み取りの痕跡が媒体に残る数少ないメディアである。
2019年8月現在、フロッピーディスクドライブはowltechや株式会社isaが生産しているが、フロッピーディスク自体が2011年3月のソニー撤退により生産終了した。

セクタと容量

他のディスクメディアと基本的には同様であるが、簡単に説明する。ディスクには、片面であれば1枚、両面であれば2枚の「サーフェース」がある。（各）サーフェースには、同心円状に独立した多数の「トラック」がある（スパイラル状のディスクもあるが稀）。各トラックは一定の角度毎に複数の「セクタ」に分けられている。フロッピーではほぼ全てのディスクが線速度一定ではなく角速度一定のため、内周と外周で記録密度が異なる。セクタ位置の判別において、各セクタの開始角度に対応する内周の記憶領域外の位置に穴（インデックスホール）が開けてあり、光学センサで検出するなどといった機械的方式がハードセクタ方式、第1セクタの位置のみ穴があり後続セクタの位置を各トラックの物理フォーマットにより磁気パターンで検出する方式がソフトセクタ方式である。
読み書きの処理が行われるタイミングによっては、論理的には連続したセクタを、物理的には1セクタおき、あるいは数セクタおきに配置すると、前のセクタを読み込んで処理をした後に、ちょうどタイミング良く次のセクタの読み出し位置に来て、連続して読み書き可能にできることがある。この技法をインターリービングという（インターリーブ#ディスク・ストレージでのインターリーブ）。同様の理屈でトラックごとに第1セクタの位置をずらす手法もある。
フロッピーディスクの容量表記には2進接頭辞が使用される場合が多い。しかし1.44MBなど一部に独特の表記もあり、1.44MBは1.44×1000×1024バイトである。詳細はメガバイト#実際の使い分けを参照。また各種フォーマットの容量についての詳細は下記#フォーマットを参照。

3.5インチフロッピーディスクの2DD、2HC、2HDの物理的な違い

3.5インチの2DDと2HDは、磁性体の品質の要件（塗布厚など）と、2HDのみ外側ケースに穴（HD検知孔）が開いている以外の差はない。
3.5インチの2HCと2HDについては、メディア自体は全く同じ2HDであり、物理フォーマット（ローレベルフォーマット）が違うだけである。具体的には1トラックあたりのセクター数の違いである。PC-9800シリーズで用いられる2HDフォーマットとはこれに加えて1セクターあたりのバイト数（セクター長）とトラック数も異なる。フロッピーディスクでは物理フォーマットという言葉は、ハードウェア形式を指す用語ではなく、論理フォーマットの一段下のレベルのフォーマットを意味し、セクター長やトラック数などのパターンのマッピングを指すものである。
なお、一時期の日本では1.44MBフォーマットの2HDが「2HC」と呼ばれることがあったが、誤りである。

耐久性・寿命

フロッピーディスクは磁気ディスクの一種なので、磁気に弱い。ある程度以上に強力な磁石を近づけると、記録されている情報は破壊されてしまう。ホコリなどの異物の付着や汚れにも弱く、記録面が汚れると情報が読み取れなくなり、破壊に至ることがある。また、高温多湿や紫外線も嫌う。
常に磁気ヘッドと接触した状態で読み書きを行うために少しずつ摩耗し、利用には限度がある。アクセス時以外にはヘッドをディスクから分離する機構のドライブもあるが、現在はヘッドとディスクが常に接触するドライブが一般的である。
摩耗が重なるとディスクの磁気が弱まり、記録された情報を維持できなくなる。ただし、その磨耗は一般使用では無視できるレベルである。JISでは1トラックにつき300万回は使用できる耐久性を持たせるよう定められている。
フロッピーディスクは、適切な使用と保管をしていれば、100年程度は情報を維持できるとされる。しかし、雑に扱うと、破壊に至る可能性が高くなるデリケートな記録媒体であり、保管方法によっては数年程度で読み込み不良となる場合もある。寿命を延ばすには、磁気、ホコリ、汚れ、高温多湿、紫外線を避ける保管方法が必須となる。

歴史

もともとフロッピーディスクのようなフレキシブルな円盤に磁気情報を記録させようとする報告は1960年代からあり、例えばピアソンの研究報告では容量12.5KB、40トラック、回転速度は1800rpmでヘッドは非接触式のものであった。

8インチ

1970年、IBMによってIBM System/370のIPLローダーとして8インチのIBM23 (23FD-2) フロッピーディスクが開発された。容量は80キロバイト。1972年にはやはりIBMから新たなIBM33フロッピーディスクが開発され、翌年発表のIBM 3740データ入力システム用であった。これは容量400KB、ディスケット1枚で1900枚のパンチカードに匹敵するデータを格納できる、当時としては画期的なものであり、フロッピーディスクの基本にあたる。その後ディスクを両面化し容量を800KBとしたIBM43フロッピーディスクとなり、さらに倍密度化して1.6MBのIBM53フロッピーディスクが登場する。その後小型コンピュータやワードプロセッサの記憶媒体として利用されていく。
初期の8ビットや16ビットパソコン用としても1980年代後半前後まで使われていた。

5.25インチ

ミニフロッピーディスクとも呼ばれる。デスクの上に載せるには8インチフロッピーディスクドライブは大きすぎると考えられ、その小型化が要求された。
シュガートが興したメーカーである米シュガートアソシエイツは1976年に、SA-400と呼ばれる5.25インチのディスクとドライブを発表・発売した。当初は容量が109.4KB（1S、片面単密）と小さく、さらにすでに利用されている8インチ（SA-800シリーズ）ドライブとは物理的にも電気信号的にも互換性がなかったが大いにヒットした。なお1980年には両面・倍密度として容量を約4倍の437.5KBとしたSA450が発売されている。
また小型化により、コンピュータへのドライブの内蔵も可能となった。また小型化に伴い容量は一時的に減少している。
1978年にアップルコンピュータのApple IIでは容量100KBのドライブが採用された。これはSA-400からコントローラ基板を抜いたモデルである兄弟機SA-390。これは、Apple IIではコントローラはアップル独自の物を利用していたことによる。ただし、実機のドライブ銘板がSA-390ではなく、SA-400のままの個体も多数存在した。
その後、フロッピーディスクはコンピュータにとって必要不可欠なものとなり、広く普及していった。
5.25インチのディスクは1D（片面倍密度）や2D（両面倍密度）などに発展し、2DD（両面倍密度倍トラック）を経て、やがて主流となる2HD（両面高密度）に至る。日本では電電公社（現在のNTT）が5.25インチ2HDドライブの開発を行なってきたため、発表当時は電電公社フォーマットドライブとも言われた。これは容量が約1.2MBで、電気的にも8インチドライブと互換性をとっており、8インチドライブからの代替が可能だったのもスムーズな移行につながった。ごく古いMS-DOS等の5.25インチ2HD用ディスクフォーマットを持たないオペレーティングシステム (OS) でも、これを8インチ2Dディスク用フォーマットで代用できた。
ただし信頼性は8インチディスク同様に問題があり、磁気に弱く、外装も変形しやすく、それに入った磁性体は、常にヘッド部が露出し、さらに磁性体を塗布した円盤の中央部も露出している。このため保管時は専用の封筒を用いねばならない。また開口部からは常に塵や埃が内部に侵入する危険性があり、その他その脆弱性により取り扱いには相当な注意を払うことが要求されているものであった。
なおヘッドと磁性体は接触製であるため摩耗が心配されるが、これは当時1トラックの連続使用で100万パス（360rpmで46時間）が保証されていた。また、ドライブが磁性体の円盤中央部をクランプしチャッキングする際の精度やその部分の耐久性も弱点であった。

3.5インチ

1980年にソニーが3.5インチ (90mm) のディスクを開発し、1981年発売の英文ワープロ「シリーズ35」の外部記録媒体として採用・発売した。8インチや5.25インチのフロッピーディスクは薄い樹脂製の袋に磁気ディスクが収められていたが、3.5インチではプラスチック製の硬質なケースに改められた。金属製のスライドカバーがあり、5.25インチディスクと比べ磁性面が接触から守られた。
1982年に発売された同社製のSMC-70からパソコンにも搭載されるようになり、1983年にヒューレット・パッカードがHP-150に採用したほか、ソニーも同年にMSXで採用し、アップルもマッキントッシュに採用した。PC9801 U以降の98シリーズやAtari ST、Amigaにも採用された。
ソニーは1985年年に未フォーマット時1.6MB、フォーマット時1.44MBの「2HD」のディスクを開発し、1987年にIBMがPS/2に採用してPC互換機もこれに追従。1988年までに3.5インチディスクの販売枚数は5.25インチを超えた。
1991年に2.88MBの超高密度2EDを採用したNeXTcubeやNeXTstation、IBM PS/2モデル57などが販売されたがこのフォーマットは普及しなかった。
この後3.5インチフロッピーディスクは大いに普及し、最盛期では世界市場で1995年にディスクが年間約45億枚、2002年にはドライブが年間約14000台製造された。1993年頃からCD-ROMが普及しディスクの生産枚数が減少。ドライブも2002年をピークに生産数が減少した。アップルは1998年にフロッピー非搭載のiMacを発売して話題になった。

その後

当初、フロッピーディスクは磁性体の塗布技術に難点があり、不良率が高かった。しかし、特定OS用の初期化作業時に全品検査する方式が導入されると、不良率が激減した。さらに、磁性体の塗布技術が向上し、1990年代前半には品質が安定した。その後は大容量化が図れず、日本ではコスト削減から製造ラインの国外移設により、品質も低下した。
1990年代中盤には、雑誌や本の付録に3.5インチディスクが使われることもあったものの、1990年代後半には、すでにフロッピーディスクは容量、速度、信頼性のいずれも時代遅れとなっていた。光磁気ディスク、フロプティカルディスク、ZIP、jazなど、より高速大容量の媒体もあったが、フロッピーディスクは起動用ディスクとして使え、ほぼすべてのコンピューターで共通に使える利点が大きく、長らく使われ続けた。
おおむね2000年頃までフロッピーディスクは盛んに使われていたが、読み書き速度も高速で大容量かつ低価格なフラッシュメモリ（特にUSBメモリ、およびSDメモリーカード（SDHC以上））が普及したこと、フロッピーディスク以外の記憶媒体（CD/DVD-ROMなど）からでもOSの起動やセットアップができるようになったことから、フロッピーディスクは徐々に廃れていった。また、本の付録としての使用はより薄くて大量生産が可能なCD/DVD-ROMなどに移行し、また出版社や著者のWebサイト上でのファイル公開という代替手段ができている。
ただし、自作機市場では2010年頃まで一定の需要があり、自らシステムメンテナンスを行う自作機ユーザーは、フロッピーディスクを「最後の起動手段」として常識的に搭載してきた。だが、近年のWindowsでは、フロッピー起動ではNTFSの読み書きをするには上級の知識と技術が必要なため、この意味での搭載の意味は薄くなった。
DSP版Windowsのライセンスはハードウェアとのセット(OSとハードウェアを一体製品)で販売されているため、過去にはフロッピーディスクドライブとのセットが見られた。これは、フロッピードライブは今後発展がないと推測されるため交換する必要がなく、ライセンスを維持したまま他のパーツを自由に交換することができる上に安価であるためである。この販売手法が、フロッピーディスクドライブインターフェイスを搭載しないマザーボードが主流となったのちにも一部で継続され、DSP版Windowsを廉価に販売および購入する方法の一つになっていた。フロッピーディスクドライブの製造が各社で終息したことやマザーボードからFDインターフェースが廃止になったこと及び、2010年2月よりフロッピーディスクドライブとのセット販売が禁止されたことにより、この方法での販売も収束した。その他の需要と問題点については後述するレガシーシステムとしてのフロッピーディスクを参照。
フロッピーディスクの磁性体特性は、規格に定められているか、あるいはデファクトスタンダードとして定着しており、メディアの差別化は磁性体をフィルムに固定するバインダーと呼ばれる接着剤に工夫を凝らしていた。磁性体の剥離を最小限に抑えヘッドの清浄性を保つもの、導電性を持たせて埃の付着を防止したもの等があった。現在でも古いメディアをドライブに挿入するとヘッドにカビが付着し、他メディア読み取りも不可となる事例がある。経時したメディア使用時、白い粉が噴いていないか確認するユーザーもいる。

レガシーシステムとしてのフロッピーディスク

前述の自作機パーツとしての用途が廃れた後も、世界各国の刺繍機や現金自動預け払い機、医療、航空機関連の機器で未だにフロッピーディスクは現役であり、日本国内では2011年3月以前にソニーが生産と販売を終了した後も、その需要は消滅していない。
一例として西陣織では、織機に紋様の織り出し方を指示する紋意匠図の製作と製織の過程で、以前は「紋紙」と呼ばれる孔開き厚紙（歴史的には、コンピュータ以前の時代から使われていたパンチカードの由来である、イギリスで発明された織機のシステムそのものである）を使っていたが、1980年代に紋紙に代わって電子的な形式が制定され（コンピュータ柄システム）フロッピーディスクを使う機器が普及した。その後フロッピーディスクの生産打ち切りに伴い、ほとんどの織機が使えなくなるおそれを生じている。このような問題に対応するために京都市産業技術研究所でシステムが開発され、2011年から西陣織セミナーが開催されている。
アメリカ合衆国連邦政府でも、2016年になっても未だに「核兵器の運用部門」にはフロッピーディスクが使われており、それらを始めとする旧式システムの維持管理に、年間600億ドル（約6兆6000億円）以上も費やされることが問題となっている。2019年になり、戦略司令部は「フロッピーディスクデバイスを『セキュアなソリッドステートデジタルストレージソリューション』に置き換えた。」とアナウンスした。
アメリカ国防総省は、一刻も速くフロッピーディスクの使用を停止する方針を発表しているが、新システム構築のために用意された投資額は、旧システム維持費用の3分の1以下に留まっており、「簡単に言えば現在も機能しているため」旧システムは使われ続けている。これらは同省固有の現象ではなく、財務省やホワイトハウスでもフロッピーディスクや、1950年代のコンピュータプログラムが使われ続けている。
これら旧システムには利点もあり、フロッピー機器はその古さゆえに、インターネットから遮断され、サイバー攻撃の影響を受けないこと、また長年使用されてきた信頼性と確実性は、新規システムを上回ること等が指摘されている。
なお、2015年段階で新品のフロッピーディスクの入手は困難となっており、アメリカ政府も専門の業者を通じて中古品を購入していることが伝えられている。