热敏打印机的工作原理是打印头上安装有半导体加热元件，打印头加热并接触热敏打印纸后就可以打印出需要的图案，其原理与热敏式传真机类似，图像是通过加热，在膜中产生化学反应而生成的。
热敏打印机化学反应是在一定的温度下进行的，高温会加速化学反应，当温度低于60℃时，纸需要经过相当长，甚至长达几年的时间才能变成深色；而当温度为200℃时，这种反映会在几微秒内完成。
热敏纸是一种特殊的涂布加工纸，其外观与普通白纸相似，热敏纸表层光滑，是由普通纸张作为纸基，上面涂布一层热敏发色层，都涂在普通纸张表面的一面，发色层是由胶粘剂、显色剂、无色染料组成，没有通过微胶囊予以隔开，化学反应处于“潜伏”状态，当热敏纸遇到发热的打印头时，打印头所打印之处的显色剂与无色染料即发生化学反应而变色，形成图文。
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