Un CD-R estándar es un disco de 1,2 mm (0,047 pulgadas) de grosor hecho de policarbonato de unos 120 mm (5″) de diámetro. El disco de 120 mm (5″) tiene una capacidad de almacenamiento de 74 minutos de audio o 650 Megabytes de datos. Los CD-R/RW están disponibles con capacidades de 80 minutos de audio o 737.280.000 bytes (700 MiB), que se consiguen moldeando el disco con las tolerancias más estrictas especificadas en las normas CD-R/CD-RW del Libro Naranja. El margen de ingeniería que se reservaba para la tolerancia de fabricación se ha utilizado en cambio para la capacidad de datos, sin dejar ninguna tolerancia de fabricación; para que estos discos cumplan realmente con la norma del Libro Naranja, el proceso de fabricación debe ser perfecto.
A pesar de lo anterior, la mayoría de los CD-R del mercado tienen una capacidad de 80 minutos. También hay discos de 90 minutos/790 MiB y de 99 minutos/870 MiB, aunque son menos comunes (y se apartan totalmente de la norma del Libro Naranja). Además, debido a las limitaciones de las estructuras de datos del ATIP (véase más adelante), los discos de 90 y 99 minutos se identificarán como de 80 minutos. (Como el ATIP forma parte del estándar del Libro Naranja, es natural que su diseño no admita algunas configuraciones de disco no estándar). Por lo tanto, para utilizar la capacidad adicional, estos discos tienen que grabarse utilizando las opciones de «sobregrabación» en el software de grabación de CD. (La sobregrabación en sí misma se llama así porque está fuera de los estándares escritos, pero, debido a la demanda del mercado, se ha convertido, no obstante, en una función estándar de facto en la mayoría de las unidades de grabación de CD y en el software para ellas.)
Algunas unidades utilizan técnicas especiales, como la GigaRec de Plextor o la HD-BURN de Sanyo, para grabar más datos en un disco determinado; estas técnicas se desvían intrínsecamente de los estándares de Compact Disc (Red, Yellow y/o Orange Book), lo que hace que los discos grabados tengan un formato propio y no sean totalmente compatibles con los reproductores y unidades de CD estándar. Sin embargo, en determinadas aplicaciones en las que los discos no se distribuirán o intercambiarán fuera de un grupo privado y no se archivarán durante mucho tiempo, un formato propietario puede ser una forma aceptable de obtener una mayor capacidad (hasta 1,2 GiB con GigaRec o 1,8 GiB con HD-BURN en soportes de 99 minutos). El mayor riesgo de utilizar un formato de almacenamiento de datos patentado de este tipo, suponiendo que funcione de forma fiable tal y como se ha diseñado, es que puede ser difícil o imposible reparar o sustituir el hardware utilizado para leer el soporte si falla, se daña o se pierde después de que su proveedor original lo descatalogue.
Nada en las normas del Libro Rojo, Amarillo o Naranja prohíbe que los dispositivos de lectura/escritura de discos tengan la capacidad de leer o escribir discos más allá de las normas de Compact Disc. Las normas sí exigen que los discos cumplan unos requisitos precisos para poder llamarse Compact Disc, pero los demás discos pueden recibir otros nombres; si esto no fuera así, ninguna unidad de DVD podría llevar legalmente el logotipo de Compact Disc. Aunque los reproductores y las unidades de disco pueden tener capacidades más allá de los estándares, lo que les permite leer y escribir discos no estándar, no hay ninguna garantía, en ausencia de especificaciones adicionales explícitas del fabricante más allá de la certificación normal del logotipo de Compact Disc, de que cualquier reproductor o unidad en particular funcione más allá de los estándares en absoluto o de forma consistente. Además, si el mismo dispositivo sin especificaciones de rendimiento explícitas más allá del logotipo de Compact Disc maneja inicialmente discos no estándar de forma fiable, no hay garantía de que no deje de hacerlo más adelante y, en ese caso, no hay garantía de que pueda volver a hacerlo mediante un servicio o ajuste. Por lo tanto, los discos con capacidades superiores a 650 MB, y especialmente los de más de 700 MB, son menos intercambiables entre reproductores/drives que los discos estándar y no son muy adecuados para su uso en archivos, ya que su legibilidad en futuros equipos, o incluso en el mismo equipo en un momento futuro, no está asegurada, incluso bajo el supuesto de que los discos no se degraden en absoluto.
El disco de policarbonato contiene una ranura en espiral, llamada «pregroove» (porque se moldea antes de que se escriban los datos en el disco), para guiar el rayo láser al escribir y leer la información. La ranura previa está moldeada en la parte superior del disco de policarbonato, donde se moldearían las fosas y las tierras si se tratara de un CD Red Book prensado (no grabable); la parte inferior, que se enfrenta al rayo láser en el reproductor o la unidad de disco, es plana y lisa. El disco de policarbonato se recubre por el lado de la pregrabación con una capa muy fina de colorante orgánico. A continuación, sobre el tinte se aplica una fina capa reflectante de plata, una aleación de plata u oro. Por último, se aplica una capa protectora de laca fotopolimerizable sobre el reflector metálico y se cura con luz ultravioleta.
Un CD-R virgen no está «vacío»; la ranura previa tiene una oscilación (el ATIP), que ayuda al láser de escritura a mantenerse en el camino y a escribir los datos en el disco a una velocidad constante. Mantener una velocidad constante es esencial para garantizar el tamaño y el espaciado adecuados de las fosas y las tierras grabadas en la capa de tinte. Además de proporcionar información sobre la temporización, el ATIP (tiempo absoluto en la pregrabación) es también una pista de datos que contiene información sobre el fabricante del CD-R, el colorante utilizado e información sobre el soporte (longitud del disco, etc.). El pregroove no se destruye cuando los datos se escriben en el CD-R, un punto que algunos esquemas de protección anticopia utilizan para distinguir las copias de un CD original.
Hay tres formulaciones básicas de tinte utilizadas en los CD-R:
- Los CD-R de tinte de cianina fueron los primeros que se desarrollaron, y su formulación está patentada por Taiyo Yuden. Los CD-R basados en este colorante son en su mayoría de color verde. Los primeros modelos eran muy inestables desde el punto de vista químico, lo que hacía que los discos basados en cianina fueran inadecuados para su uso en archivos; podían desvanecerse y volverse ilegibles en pocos años. Muchos fabricantes, como Taiyo Yuden, utilizan aditivos químicos patentados para fabricar discos de cianina más estables («cianina estabilizada con metal», «súper cianina»). Los antiguos CD-R basados en tintes de cianina, así como todos los tintes híbridos basados en cianina, son muy sensibles a los rayos UV y pueden volverse ilegibles después de sólo unos días si se exponen a la luz solar directa. Aunque los aditivos utilizados han hecho que la cianina sea más estable, sigue siendo el más sensible de los tintes a los rayos UV (mostrando signos de degradación en una semana de exposición directa a la luz solar). Un error común que cometen los usuarios es dejar los CD-R con la superficie «clara» (de grabación) hacia arriba, para protegerla de los arañazos, ya que esto permite que el sol incida directamente en la superficie de grabación.
- Los CD-R con colorante de ftalocianina suelen ser plateados, dorados o verde claro. Las patentes de los CD-R de ftalocianina las tienen Mitsui y Ciba Specialty Chemicals. La ftalocianina es un colorante nativamente estable (no necesita estabilizadores) y los CD-R basados en ella suelen tener una vida útil de cientos de años. A diferencia de la cianina, la ftalocianina es menos resistente a los rayos UV y los CD-R basados en este colorante sólo muestran signos de degradación tras dos semanas de exposición directa a la luz solar. Sin embargo, la ftalocianina es más sensible que la cianina a la calibración de la potencia del láser de escritura, lo que significa que el nivel de potencia utilizado por el láser de escritura tiene que ajustarse con mayor precisión para el disco con el fin de obtener una buena grabación; esto puede erosionar los beneficios de la estabilidad del tinte, ya que los discos marginalmente escritos (con mayores tasas de error corregible) perderán datos (es decir, tendrán errores no corregibles).Esto puede erosionar los beneficios de la estabilidad del tinte, ya que los discos escritos marginalmente (con tasas de error corregibles más altas) perderán datos (es decir, tendrán errores no corregibles) después de una menor degradación del tinte que los discos bien escritos (con tasas de error corregibles más bajas).
- Los CD-R de tinte azoico son de color azul oscuro, y su formulación está patentada por Mitsubishi Chemical Corporation. Los tintes azoicos también son químicamente estables, y los CD-R azoicos suelen tener una vida útil de décadas. Los azoicos son los tintes más resistentes a la luz ultravioleta y comienzan a degradarse sólo después de la tercera o cuarta semana de exposición directa a la luz solar. Las implementaciones más modernas de este tipo de tinte incluyen el Super Azo, que no es tan azul intenso como el anterior Metal Azo. Este cambio de composición fue necesario para lograr velocidades de escritura más rápidas.
Hay muchas variaciones híbridas de las formulaciones de colorantes, como Formazan de Kodak (un híbrido de cianina y ftalocianina).
Desgraciadamente, muchos fabricantes han añadido colorantes adicionales para disfrazar sus CD-R inestables de cianina en el pasado, por lo que la formulación de un disco no puede determinarse basándose únicamente en su color. Del mismo modo, una capa reflectante de oro no garantiza el uso de colorante de ftalocianina. La calidad del disco no sólo depende del tinte utilizado, sino que también influyen el sellado, la capa superior, la capa reflectante y el policarbonato. Elegir simplemente un disco en función de su tipo de tinte puede ser problemático. Además, la calibración correcta de la potencia del láser en la grabadora, así como la sincronización correcta de los pulsos del láser, la velocidad estable del disco, etc., son fundamentales no sólo para la legibilidad inmediata, sino para la longevidad del disco grabado, por lo que para el archivado es importante no sólo un disco de alta calidad, sino una grabadora de alta calidad. De hecho, una grabadora de alta calidad puede producir resultados adecuados con soportes de calidad media, pero los soportes de alta calidad no pueden compensar a una grabadora mediocre, y los discos grabados por una grabadora de este tipo no pueden alcanzar su máxima vida potencial de archivo.