A szabványos CD-R egy 1,2 mm (0,047 in) vastagságú, polikarbonátból készült, körülbelül 120 mm (5″) átmérőjű lemez. A 120 mm-es (5″) lemez tárolókapacitása 74 percnyi hanganyag vagy 650 megabájtnyi adat. A CD-R/RW lemezek 80 percnyi hang vagy 737.280.000 bájt (700 MiB) kapacitással kaphatók, amit a lemeznek az Orange Book CD-R/CD-RW szabványokban meghatározott legszűkebb megengedett tűréshatárokkal történő formázásával érnek el. A gyártási tűréshatárra fenntartott mérnöki mozgásteret az adatkapacitásra használták fel, így a gyártásnál nem maradt tűréshatár; ahhoz, hogy ezek a lemezek valóban megfeleljenek az Orange Book szabványnak, a gyártási folyamatnak tökéletesnek kell lennie.
A fentiek ellenére a piacon lévő legtöbb CD-R lemez 80 perces kapacitással rendelkezik. Léteznek 90 perces/790 MiB és 99 perces/870 MiB-os lemezek is, bár ezek kevésbé elterjedtek (és teljesen eltérnek az Orange Book szabványtól). Az ATIP adatstruktúráinak korlátai miatt (lásd alább) a 90 és 99 perces lemezek 80 percesként lesznek azonosíthatók. (Mivel az ATIP az Orange Book szabvány része, természetes, hogy felépítése nem támogat néhány nem szabványos lemezkonfigurációt). Ezért a többletkapacitás kihasználásához ezeket a lemezeket a CD-író szoftver “overburn” opcióinak használatával kell kiírni. (Maga a túlégetés azért kapta ezt a nevet, mert kívül esik a megírt szabványokon, de a piaci igények miatt mégis de facto szabványos funkcióvá vált a legtöbb CD-író meghajtóban és a hozzájuk tartozó szoftverekben.)
Egyes meghajtók speciális technikákat használnak, például a Plextor GigaRec vagy a Sanyo HD-BURN, hogy több adatot írjanak egy adott lemezre; ezek a technikák természetüknél fogva eltérnek a Compact Disc (Red, Yellow és/vagy Orange Book) szabványoktól, így a rögzített lemezek saját formátumúak és nem teljesen kompatibilisek a szabványos CD-lejátszókkal és meghajtókkal. Bizonyos alkalmazásokban azonban, ahol a lemezeket nem terjesztik vagy cserélik egy privát csoporton kívül, és nem archiválják hosszú ideig, a saját formátum elfogadható módja lehet a nagyobb kapacitás elérésének (akár 1,2 GiB a GigaRec vagy 1,8 GiB a HD-BURN 99 perces adathordozón). Az ilyen szabadalmaztatott adattárolási formátum használatának legnagyobb kockázata – feltételezve, hogy megbízhatóan működik a terveknek megfelelően – az, hogy nehéz vagy lehetetlen lehet megjavítani vagy kicserélni a hordozó olvasásához használt hardvert, ha az meghibásodik, megsérül, vagy elveszik, miután az eredeti gyártója megszünteti a forgalmazását.
A Red, Yellow vagy Orange Book szabványokban semmi sem tiltja, hogy a lemezolvasó/író eszközök a Compact Disc szabványokat meghaladó kapacitású lemezek olvasására vagy írására legyenek képesek. A szabványok ugyan megkövetelik, hogy a lemezeknek pontos követelményeknek kell megfelelniük ahhoz, hogy Compact Disc-nek nevezhessék őket, de a többi lemezt más néven is lehet nevezni; ha ez nem így lenne, egyetlen DVD-meghajtó sem viselhetné legálisan a Compact Disc logót. Bár a lemezlejátszók és -meghajtók rendelkezhetnek a szabványokon túli képességekkel, amelyek lehetővé teszik számukra a nem szabványos lemezek olvasását és írását, a gyártónak a szokásos Compact Disc logó tanúsításán túlmenő kifejezett további specifikációk hiányában nincs biztosíték arra, hogy egy adott lejátszó vagy meghajtó egyáltalán vagy következetesen a szabványokat meghaladó teljesítményt nyújt. Továbbá, ha ugyanaz az eszköz, amely a Compact Disc logón túlmenően nem rendelkezik kifejezett teljesítményspecifikációkkal, kezdetben megbízhatóan kezeli a nem szabványos lemezeket, nincs biztosíték arra, hogy később nem fogja ezt abbahagyni, és ebben az esetben nincs biztosíték arra sem, hogy szervizeléssel vagy beállítással újra képes lesz erre. Ezért a 650 MB-nál nagyobb kapacitású lemezek, és különösen a 700 MB-nál nagyobbak kevésbé cserélhetők a lejátszók/meghajtók között, mint a szabványos lemezek, és nem nagyon alkalmasak archiválásra, mivel olvashatóságuk a jövőbeni berendezéseken, vagy akár ugyanazon a berendezésen egy későbbi időpontban nem biztosított, még abban a feltételezésben sem, hogy a lemezek egyáltalán nem romlanak.
A polikarbonát lemez tartalmaz egy spirális barázdát, amelyet “pregroove”-nak neveznek (mivel az adatok lemezre írása előtt öntik be), hogy az információ írása és olvasása során a lézersugarat vezesse. Az előhornyot a polikarbonát lemez felső oldalára öntik, ahol a gödrök és a sávok lennének, ha egy préselt (nem írható) Red Book CD lenne; az alsó oldal, amely a lejátszóban vagy a meghajtóban a lézersugárral szemben van, sima és sima. A polikarbonát lemezt az előbordázott oldalon egy nagyon vékony szerves festékréteggel vonják be. Ezután a festékréteg tetejére egy vékony, fényvisszaverő ezüst, ezüstöt tartalmazó ötvözet vagy aranyréteg kerül. Végül a fém fényvisszaverő réteg tetejére egy fotopolimerizálható lakkból készült védőbevonatot visznek fel, és UV-fénnyel kikeményítik.
A blank CD-R nem “üres”; a pregroove-nak van egy imbolygása (az ATIP), ami segít az írólézernek a pályán maradni, és állandó sebességgel írni az adatokat a lemezre. Az állandó sebesség fenntartása elengedhetetlen a festékrétegbe égetett lyukak és sávok megfelelő méretének és távolságának biztosításához. Az ATIP (abszolút idő a pregroove-ban) az időzítési információk mellett egy adatsáv is, amely a CD-R gyártójára, a felhasznált festékre és a hordozóra vonatkozó információkat (lemez hossza stb.) tartalmazza. A pregroove nem semmisül meg, amikor az adatokat a CD-R lemezre írják, ezt a pontot egyes másolásvédelmi rendszerek arra használják, hogy megkülönböztessék a másolatokat az eredeti CD-től.
A CD-R lemezeken használt festéknek három alapvető formulája van:
- A legkorábban a ciánfestékkel festett CD-R lemezeket fejlesztették ki, és ezek formuláját a Taiyo Yuden szabadalmaztatta. Az ezen a festéken alapuló CD-R lemezek többnyire zöld színűek. A korábbi modellek kémiailag nagyon instabilak voltak, és ez tette a cianin alapú lemezeket archiválásra alkalmatlanná; kifakulhattak és néhány év alatt olvashatatlanná válhattak. Sok gyártó, mint például a Taiyo Yuden, szabadalmaztatott kémiai adalékanyagokat használ, hogy stabilabb cianines lemezeket készítsen (“fémstabilizált cianin”, “szuper cianin”). A régebbi cianin festék alapú CD-R lemezek, valamint a cianin alapú hibrid festékek nagyon érzékenyek az UV-sugárzásra, és már néhány nap után olvashatatlanná válhatnak, ha közvetlen napfénynek vannak kitéve. Bár az alkalmazott adalékanyagok stabilabbá tették a cianint, még mindig ez a legérzékenyebb az UV-sugarakra (közvetlen napfénynek való kitettség után egy héten belül a lebomlás jeleit mutatja). Gyakori hiba, hogy a felhasználók a karcolásoktól való védelem érdekében a CD-R lemezeket a “tiszta” (rögzítő) felülettel felfelé hagyják, mivel így a nap közvetlenül a rögzítő felületet éri.
- A ftalocianin festékkel festett CD-R lemezek általában ezüst, arany vagy világoszöld színűek. A ftalocianin CD-R-ek szabadalmait a Mitsui és a Ciba Specialty Chemicals birtokolja. A ftalocianin natívan stabil festék (nincs szükség stabilizátorokra), és az ezen alapuló CD-R-ek élettartamát gyakran több száz évre becsülik. A cianinnal ellentétben a ftalocianin kevésbé ellenálló az UV-sugarakkal szemben, és az ezen a festéken alapuló CD-R-ek csak két hét közvetlen napsugárzás után mutatják a lebomlás jeleit. A ftalocianin azonban a cianinnál érzékenyebb az írólézer teljesítménykalibrálására, ami azt jelenti, hogy az írólézer által használt teljesítményszintet pontosabban kell beállítani a lemezhez a jó felvétel érdekében; ez a festék stabilitásának előnyeit csökkentheti, mivel a marginálisan írt lemezek (magasabb javítható hibaarányokkal) adatveszteséget szenvednek (i.
- Azo festékkel festett CD-R lemezek sötétkék színűek, és készítményüket a Mitsubishi Chemical Corporation szabadalmaztatta. Az azoszínezékek kémiailag is stabilak, és az azo CD-R lemezek élettartamát általában évtizedekre becsülik. Az azo a legellenállóbb festék az UV-fénnyel szemben, és csak a közvetlen napfénynek való kitettség harmadik vagy negyedik hete után kezd lebomlani. Az ilyen típusú festék modernebb megvalósításai közé tartozik a Super Azo, amely nem olyan mélykék, mint a korábbi Metal Azo. Az összetétel megváltoztatására a gyorsabb írási sebesség elérése érdekében volt szükség.
A festékkészítményeknek számos hibrid változata létezik, mint például a Kodak által gyártott Formazan (cianin és ftalocianin hibridje).
Sajnos a múltban sok gyártó további színezéket adott hozzá, hogy elrejtse az instabil cianines CD-R lemezeket, így egy lemez összetételét nem lehet pusztán a színe alapján meghatározni. Hasonlóképpen, az arany fényvisszaverő réteg nem garantálja a ftalocianin festék használatát. A lemez minősége nemcsak a felhasznált festéktől függ, hanem a tömítés, a felső réteg, a fényvisszaverő réteg és a polikarbonát is befolyásolja. Egyszerűen a festéktípus alapján kiválasztani egy lemezt problémás lehet. Továbbá az íróeszközben lévő lézer megfelelő teljesítménykalibrálása, valamint a lézerimpulzusok helyes időzítése, a lemez stabil sebessége stb. nemcsak a lemez azonnali olvashatósága, hanem a rögzített lemez hosszú élettartama szempontjából is kritikus fontosságú, így az archiváláshoz nemcsak a jó minőségű lemez, hanem a jó minőségű íróeszköz is fontos. Valójában egy jó minőségű író is megfelelő eredményeket produkálhat közepes minőségű adathordozóval, de a jó minőségű adathordozó nem tudja ellensúlyozni a közepes minőségű írót, és az ilyen íróval írt lemezek nem tudják elérni a maximális lehetséges archiválási élettartamot.