En standard-cd-r er en 1,2 mm (0,047 in) tyk skive af polycarbonat med en diameter på ca. 120 mm (5″). Den 120 mm (5″) store disk har en lagerkapacitet på 74 minutters lyd eller 650 megabyte data. CD-R/RW’er fås med en kapacitet på 80 minutters lyd eller 737.280.000 bytes (700 MiB), hvilket opnås ved at støbe disken med de snævrest tilladte tolerancer, der er specificeret i Orange Book CD-R/CD-RW-standarderne. Den tekniske margen, der var reserveret til fremstillingstolerance, er i stedet blevet anvendt til datakapacitet, så der ikke er nogen tolerance til fremstilling; for at disse diske virkelig skal være i overensstemmelse med Orange Book-standarden, skal fremstillingsprocessen være perfekt.
Trods ovenstående har de fleste CD-R’er på markedet en kapacitet på 80 minutter. Der findes også diske med 90 minutter/790 MiB og 99 minutter/870 MiB, men de er mindre udbredte (og afviger helt fra Orange Book-standarden). På grund af begrænsningerne i datastrukturerne i ATIP (se nedenfor) vil 90- og 99-minutters plader også blive identificeret som 80-minutters plader. (Da ATIP er en del af Orange Book-standarden, er det naturligt, at dens design ikke understøtter nogle ikke-standardiserede diskkonfigurationer). For at udnytte den ekstra kapacitet skal disse diske derfor brændes ved hjælp af “overburn”-indstillingerne i cd-optagelsessoftwaren for at kunne udnytte den ekstra kapacitet. (Overburning i sig selv har fået dette navn, fordi det ligger uden for de skrevne standarder, men på grund af markedets efterspørgsel er det ikke desto mindre blevet en de facto-standardfunktion i de fleste cd-brændingsdrev og software til dem.)
Visse drev anvender særlige teknikker, f.eks. Plextors GigaRec eller Sanyos HD-BURN, til at skrive flere data på en given disk; disse teknikker er i sagens natur afvigelser fra Compact Disc-standarderne (Red, Yellow og/eller Orange Book), hvilket gør de indspillede diske proprietært formaterede og ikke fuldt ud kompatible med standard-CD-afspillere og -drev. I visse anvendelser, hvor diskene ikke vil blive distribueret eller udvekslet uden for en privat gruppe og ikke vil blive arkiveret i lang tid, kan et proprietært format imidlertid være en acceptabel måde at opnå større kapacitet på (op til 1,2 GiB med GigaRec eller 1,8 GiB med HD-BURN på 99 minutters medier). Den største risiko ved at anvende et sådant proprietært datalagringsformat, forudsat at det fungerer pålideligt som planlagt, er, at det kan være vanskeligt eller umuligt at reparere eller udskifte den hardware, der anvendes til at læse mediet, hvis den svigter, beskadiges eller går tabt, efter at den oprindelige leverandør har indstillet den.
Ingen i Red, Yellow eller Orange Book-standarderne forbyder, at disklæsnings-/skriveudstyr har kapacitet til at læse eller skrive diske ud over Compact Disc-standarderne. Standarderne kræver, at diskene skal opfylde præcise krav for at kunne kaldes Compact Discs, men de andre diske kan kaldes med andre navne; hvis dette ikke var tilfældet, kunne intet DVD-drev lovligt bære Compact Disc-logoet. Selv om disc-afspillere og -drev kan have funktioner, der går ud over standarderne, og som gør dem i stand til at læse og skrive ikke-standardiserede diske, er der ingen garanti for, at en bestemt afspiller eller et bestemt drev overhovedet eller konsekvent vil yde mere end standarderne, hvis der ikke foreligger udtrykkelige yderligere producentspecifikationer ud over den normale certificering med Compact Disc-logoet. Hvis den samme enhed uden udtrykkelige præstationsspecifikationer ud over Compact Disc-logoet i begyndelsen håndterer ikke-standardiserede diske pålideligt, er der desuden ingen garanti for, at den ikke senere vil holde op med at gøre det, og i så fald er der ingen garanti for, at den kan bringes til at gøre det igen ved hjælp af service eller justering. Derfor er diske med en kapacitet på over 650 MB, og især dem på over 700 MB, mindre udskiftelige mellem afspillere/drev end standarddisks og er ikke særlig velegnede til arkivbrug, da deres læsbarhed på fremtidigt udstyr, eller endog på det samme udstyr på et senere tidspunkt, ikke er sikret, selv under forudsætning af, at diskene overhovedet ikke forringes.
Polycarbonatdisken indeholder en spiralformet rille, kaldet “pregroove” (fordi den er støbt ind, før data skrives på disken), til at lede laserstrålen ved skrivning og læsning af information. Forsporet er indstøbt i polycarbonatskivens overside, hvor gruberne og landingerne ville være indstøbt, hvis det var en presset (ikke-indspilningsbar) Red Book CD; undersiden, som vender mod laserstrålen i afspilleren eller drevet, er flad og glat. Polycarbonatskiven er belagt på den forridsede side med et meget tyndt lag organisk farvestof. Oven på farvestoffet lægges der et tyndt, reflekterende lag af sølv, en sølvlegering eller guld. Endelig påføres et beskyttende lag af en fotopolymeriserbar lak oven på metalreflektoren og hærdes med UV-lys.
En tom cd-r er ikke “tom”; forsporet har en wobbel (ATIP), som hjælper skrivelaseren med at holde sig på sporet og skrive dataene til disken med en konstant hastighed. Det er vigtigt at opretholde en konstant hastighed for at sikre den rette størrelse og afstand mellem de huller og lander, der er brændt ind i farvelaget. Ud over at give oplysninger om timing er ATIP (absolut tid i forsporet) også et dataspor, der indeholder oplysninger om CD-R-producenten, det anvendte farvestof og medieoplysninger (disklængde osv.). Forsporet ødelægges ikke, når dataene skrives til CD-R’en, hvilket nogle kopibeskyttelsesordninger bruger til at skelne kopier fra en original-CD.
Der findes tre grundlæggende formuleringer af farvestof, der anvendes i CD-R’er:
- Cyaninfarvede CD-R’er var de tidligst udviklede, og deres formulering er patenteret af Taiyo Yuden. CD-R’er baseret på dette farvestof er for det meste grønne i farven. De tidligere modeller var meget kemisk ustabile, og det gjorde cyaninbaserede diske uegnede til arkivbrug; de kunne falme og blive ulæselige i løbet af få år. Mange fabrikanter som Taiyo Yuden bruger proprietære kemiske tilsætningsstoffer til at fremstille mere stabile cyanindisketter (“metalstabiliseret cyanin”, “Super Cyanin”). Ældre CD-R’er baseret på cyaninfarvestoffer samt alle hybridfarvestoffer baseret på cyanin er meget følsomme over for UV-stråler og kan blive ulæselige allerede efter få dage, hvis de udsættes for direkte sollys. Selv om de anvendte tilsætningsstoffer har gjort cyanin mere stabilt, er det stadig det mest følsomme af farvestofferne over for UV-stråler (det viser tegn på nedbrydning inden for en uge efter direkte udsættelse for sollys). En almindelig fejl, som brugerne begår, er at lade cd-r’erne ligge med den “klare” (optage)overflade opad for at beskytte den mod ridser, da solen derved kan ramme optagefladen direkte.
- Cd-r’er med phthalocyaninfarvestoffer er normalt sølv, guld eller lysegrønne. Patenterne på phthalocyanin-cd-r’er ejes af Mitsui og Ciba Specialty Chemicals. Phthalocyanin er et naturligt stabilt farvestof (der er ikke behov for stabilisatorer), og CD-R’er baseret på dette farvestof har ofte en beregnet levetid på flere hundrede år. I modsætning til cyanin er phthalocyanin mindre modstandsdygtigt over for UV-stråler, og CD-R’er baseret på dette farvestof viser først tegn på nedbrydning efter to ugers direkte udsættelse for sollys. Phthalocyanin er imidlertid mere følsomt end cyanin over for kalibrering af skrivelaserens effekt, hvilket betyder, at det effektniveau, der anvendes af skrivelaseren, skal justeres mere nøjagtigt for disken for at få en god optagelse; dette kan udhule fordelene ved farvestofstabilitet, da diske, der er skrevet marginalt (med højere korrigerbare fejlfrekvenser), vil miste data (i.dvs. have ukorrigerbare fejl) efter mindre nedbrydning af farvestoffet end velskrevne diske (med lavere korrigerbare fejlfrekvenser).
- Azofarvestof-cd-r’er er er mørkeblå i farven, og deres formulering er patenteret af Mitsubishi Chemical Corporation. Azofarvestoffer er også kemisk stabile, og Azo-cd-r’er er typisk vurderet til at have en levetid på flere årtier. Azofarvestoffer er de mest modstandsdygtige farvestoffer over for UV-lys og begynder først at blive nedbrudt efter den tredje eller fjerde uges direkte sollyspåvirkning. Mere moderne udførelser af denne type farvestof omfatter Super Azo, som ikke er så dybblå som den tidligere Metal Azo. Denne ændring af sammensætningen var nødvendig for at opnå højere skrivehastigheder.
Der findes mange hybridvarianter af farvestofformuleringerne, f.eks. Formazan fra Kodak (en hybrid af cyanin og phthalocyanin).
Der er desværre mange producenter, der tidligere har tilføjet yderligere farvestoffer for at skjule deres ustabile cyanin-cd-r’er, så formuleringen af en disk kan ikke bestemmes udelukkende på grundlag af dens farve. På samme måde er et reflekterende guldlag ikke en garanti for, at der er anvendt phthalocyaninfarvestof. Kvaliteten af disken afhænger heller ikke kun af det anvendte farvestof, men også af forseglingen, toplaget, det reflekterende lag og polycarbonatet. Det kan være problematisk blot at vælge en disk på grundlag af dens farvetype. Desuden er korrekt strømkalibrering af laseren i brænderen samt korrekt timing af laserimpulserne, stabil diskhastighed osv. afgørende for ikke blot den umiddelbare læsbarhed, men også for den indspillede disks levetid, så ved arkivering er det vigtigt ikke blot at have en disk af høj kvalitet, men også en brænder af høj kvalitet. Faktisk kan en brænder af høj kvalitet give tilfredsstillende resultater med medier af middelkvalitet, men medier af høj kvalitet kan ikke kompensere for en middelmådig brænder, og diske, der er skrevet af en sådan brænder, kan ikke opnå deres maksimale potentielle levetid til arkivering.