En standard-CD-R är en 1,2 mm tjock skiva av polykarbonat med en diameter på cirka 120 mm (5″). Skivan på 120 mm (5″) har en lagringskapacitet på 74 minuters ljud eller 650 megabyte data. CD-R/RW-skivor finns tillgängliga med en kapacitet på 80 minuters ljud eller 737 280 000 byte (700 MiB), vilket uppnås genom att skivan formas med de snävaste toleranser som anges i Orange Book CD-R/CD-RW-standarderna. Den tekniska marginal som var reserverad för tillverkningstolerans har i stället använts för datakapacitet, vilket inte lämnar någon tolerans för tillverkningen; för att dessa skivor verkligen skall överensstämma med Orange Book-standarden måste tillverkningsprocessen vara perfekt.
Trots ovanstående har de flesta cd-r-skivor på marknaden en kapacitet på 80 minuter. Det finns också skivor med 90 minuter/790 MiB och 99 minuter/870 MiB, men de är mindre vanliga (och avviker helt och hållet från Orange Book-standarden). På grund av begränsningarna i datastrukturerna i ATIP (se nedan) kommer 90- och 99-minutersrullar att identifieras som 80-minutersrullar. (Eftersom ATIP är en del av Orange Book-standarden är det naturligt att dess utformning inte stöder vissa icke-standardiserade skivkonfigurationer). För att utnyttja den extra kapaciteten måste dessa skivor därför brännas med hjälp av ”overburn”-alternativ i cd-inspelningsprogrammet. (Själva överbränningen heter så eftersom den ligger utanför de skrivna standarderna, men på grund av marknadens efterfrågan har den ändå blivit en de facto-standardfunktion i de flesta cd-bränningsenheter och programvaran för dem.)
Vissa enheter använder speciella tekniker, t.ex. Plextors GigaRec eller Sanyos HD-BURN, för att skriva in mer data på en viss skiva. Dessa tekniker avviker i sig från Compact Disc-standarderna (Red, Yellow och/eller Orange Book), vilket gör att de inspelade skivorna är proprietärt formaterade och inte helt kompatibla med standard-CD-spelare och -enheter. I vissa tillämpningar där skivor inte kommer att distribueras eller utbytas utanför en privat grupp och inte kommer att arkiveras under lång tid, kan dock ett proprietärt format vara ett acceptabelt sätt att få större kapacitet (upp till 1,2 GiB med GigaRec eller 1,8 GiB med HD-BURN på 99-minutersmedia). Den största risken med att använda ett sådant proprietärt format för datalagring, förutsatt att det fungerar tillförlitligt som det är tänkt, är att det kan vara svårt eller omöjligt att reparera eller byta ut den maskinvara som används för att läsa medierna om den går sönder, skadas eller går förlorad efter det att den ursprungliga leverantören har slutat använda den.
Inget i standarderna för Red, Yellow eller Orange Book förbjuder skivläsnings- och skivskrivningsanordningar från att ha kapacitet att läsa eller skriva skivor som är större än Compact Disc-standarderna. Standarderna kräver att skivor ska uppfylla exakta krav för att få kallas Compact Discs, men de andra skivorna kan kallas med andra namn; om detta inte vore sant skulle ingen DVD-enhet lagligen kunna bära Compact Disc-logotypen. Även om skivspelare och enheter kan ha funktioner som går utöver standarderna och gör det möjligt för dem att läsa och skriva skivor som inte är standardiserade, finns det ingen garanti, i avsaknad av uttryckliga tilläggsspecifikationer från tillverkaren utöver den normala certifieringen med Compact Disc-logotypen, för att en viss spelare eller enhet kommer att prestera mer än standarderna över huvud taget eller på ett konsekvent sätt. Om samma apparat utan uttryckliga prestandaspecifikationer utöver Compact Disc-logotypen till en början hanterar icke-standardiserade skivor på ett tillförlitligt sätt, finns det dessutom ingen garanti för att den inte senare kommer att sluta göra det, och i så fall finns det ingen garanti för att den kan fås att göra det igen genom service eller justering. Därför är skivor med en kapacitet större än 650 MB, och särskilt de som är större än 700 MB, mindre utbytbara mellan spelare/enheter än standardskivor och är inte särskilt lämpliga för arkivering, eftersom deras läsbarhet på framtida utrustning, eller till och med på samma utrustning vid en framtida tidpunkt, inte kan garanteras, inte ens under antagandet att skivorna inte kommer att försämras överhuvudtaget.
Polykarbonatskivan innehåller ett spiralformat spår, som kallas ”pregroove” (eftersom det formas in innan data skrivs till skivan), för att styra laserstrålen vid skrivning och läsning av information. Förspåret är gjutet i polykarbonatskivans ovansida, där groparna och landningarna skulle vara gjutna om det var en pressad (ej inspelningsbar) Red Book CD; undersidan, som är vänd mot laserstrålen i spelaren eller enheten, är platt och slät. Polykarbonatskivan är belagd på förspårningssidan med ett mycket tunt lager organiskt färgämne. På färgämnet appliceras sedan ett tunt, reflekterande skikt av silver, en silverlegering eller guld. Slutligen appliceras ett skyddande lager av en fotopolymeriserbar lack ovanpå metallreflektorn och härdas med UV-ljus.
En tom CD-R är inte ”tom”; förspåret har en vobbling (ATIP), vilket hjälper skrivlasern att hålla sig på rätt spår och skriva in data till skivan med en konstant hastighet. Att bibehålla en konstant hastighet är viktigt för att säkerställa rätt storlek och avstånd mellan de gropar och landningar som bränns in i färgämneslagret. ATIP (absolute time in pregroove) är inte bara tidsinformation utan också ett dataspår som innehåller information om CD-R-tillverkaren, det färgämne som används och information om media (skivans längd och så vidare). Förspåret förstörs inte när data skrivs till CD-R:n, vilket vissa kopieringsskydd använder för att skilja kopior från original-CD:n.
Det finns tre grundläggande formuleringar av färgämne som används i CD-R:n:
- CD-R:n med cyaninfärgningsmedel var de tidigaste som utvecklades, och formuleringen av dem är patenterad av Taiyo Yuden. CD-R-skivor baserade på detta färgämne är oftast gröna till färgen. De tidigare modellerna var mycket kemiskt instabila och detta gjorde cyaninbaserade skivor olämpliga för arkivändamål; de kunde blekna och bli oläsbara inom några år. Många tillverkare som Taiyo Yuden använder egna kemiska tillsatser för att göra mer stabila cyanindiskar (”metal stabilized Cyanine”, ”Super Cyanine”). Äldre cyaninfärgningsbaserade CD-R-skivor, liksom alla hybridfärgningar baserade på cyanin, är mycket känsliga för UV-strålar och kan bli oläsbara redan efter några dagar om de utsätts för direkt solljus. Även om de tillsatser som används har gjort cyanin mer stabilt är det fortfarande det mest känsliga av färgämnena för UV-strålar (det visar tecken på nedbrytning inom en vecka efter att ha utsatts för direkt solljus). Ett vanligt misstag som användare gör är att lämna cd-skivorna med den ”klara” (inspelnings)ytan uppåt, för att skydda den mot repor, eftersom detta gör att solen träffar inspelningsytan direkt.
- Cd-skivor med ftalocyaninfärgämnen är vanligen silver, guld eller ljusgrön. Patenten på ftalocyanin-cdr-skivor innehas av Mitsui och Ciba Specialty Chemicals. Ftalocyanin är ett naturligt stabilt färgämne (behöver inga stabilisatorer) och CD-R-skivor baserade på detta färgämne har ofta en beräknad livslängd på hundratals år. Till skillnad från cyanin är ftalocyanin mindre motståndskraftigt mot UV-strålar och CD-R-skivor baserade på detta färgämne visar tecken på nedbrytning först efter två veckors exponering för direkt solljus. Ftalocyanin är dock känsligare än cyanin för kalibrering av skrivlaserns effekt, vilket innebär att skrivlaserns effektnivå måste justeras mer exakt för skivan för att få en bra inspelning. Detta kan urholka fördelarna med färgämnesstabilitet, eftersom marginellt skrivna skivor (med högre korrigerbara felfrekvenser) kommer att förlora data (dvs.dvs. ha icke korrigerbara fel) efter mindre nedbrytning av färgämnet än välskrivna skivor (med lägre korrigerbara fel).
- CD-R-skivor med azofärgämnen är mörkblå till färgen, och deras formulering är patenterad av Mitsubishi Chemical Corporation. Azofärgämnen är också kemiskt stabila, och Azo CD-R-skivor har vanligtvis en livslängd på flera decennier. Azo är det mest motståndskraftiga färgämnet mot UV-ljus och börjar försämras först efter den tredje eller fjärde veckans exponering för direkt solljus. Modernare tillämpningar av denna typ av färgämne inkluderar Super Azo som inte är lika djupblå som den tidigare Metal Azo. Denna förändring av sammansättningen var nödvändig för att uppnå högre skrivhastigheter.
Det finns många hybridvarianter av färgämnesformuleringarna, t.ex. Formazan från Kodak (en hybrid av cyanin och ftalocyanin).
Tyvärr har många tillverkare tidigare lagt till ytterligare färgämnen för att dölja sina instabila cyanin-CD-R-skivor, så formuleringen av en skiva kan inte bestämmas enbart på grundval av dess färg. På samma sätt garanterar ett reflekterande guldskikt inte att ftalocyaninfärgämnet har använts. Skivans kvalitet beror inte heller enbart på det färgämne som används, utan påverkas också av förseglingen, toppskiktet, det reflekterande skiktet och polykarbonatet. Att bara välja en skiva på grundval av färgtypen kan vara problematiskt. Dessutom är korrekt effektkalibrering av lasern i skrivmaskinen, liksom korrekt timing av laserpulserna, stabil skivhastighet och så vidare, avgörande inte bara för den inspelade skivans omedelbara läsbarhet utan också för dess livslängd, så för arkivering är det viktigt att ha inte bara en högkvalitativ skiva utan också en högkvalitativ skrivmaskin. Faktum är att en skrivare av hög kvalitet kan ge tillfredsställande resultat med medier av medelhög kvalitet, men medier av hög kvalitet kan inte kompensera för en medioker skrivare, och skivor skrivna av en sådan skrivare kan inte uppnå sin maximala potentiella livslängd för arkivering.