熱敏打印機的工作原理是打印頭上安裝有半導體加熱元件，打印頭加熱并接觸熱敏打印紙后就可以打印出需要的圖案，其原理與熱敏式傳真機類似。圖象是通過加熱，在膜中產生化學反應而生成的。這種熱敏打印機化學反應是在一定的溫度下進行的。高溫會加速這種化學反應。當溫度低于60℃時，紙需要經過相當長，甚至長達幾年的時間才能變成深色；而當溫度為200℃時，這種反映會在幾微秒內完成。
原理
熱敏打印機的原理是，在淡色材料上（通常是紙）覆上一層透明膜，將膜加熱一段時間后變成深色（一般是黑色，也有藍色）。圖象是通過加熱，在膜中產生化學反應而生成的。這種化學反應是在一定的溫度下進行的。高溫會加速這種化學反應。當溫度低于60℃時，膜需要經過相當長，甚至長達幾年的時間才能變成深色；而當溫度為200℃時，這種反映會在幾微秒內完成。
熱敏打印機有選擇地在熱敏紙的確定位置上加熱，由此就產生了相應的圖形。加熱是由與熱敏材料相接觸的打印頭上的一個小電子加熱器提供的。加熱器排成方點或條的形式由打印機進行邏輯控制，當被驅動時，就在熱敏紙上產生一個與加熱元素相應的圖形。控制加熱元素的同一邏輯電路，同時也控制著進紙，因而能在整個標簽或紙張上印出圖形。
最普遍的熱敏打印機使用一種帶加熱點陣的固定打印頭，打印頭設有320個方點,每一點為0.25mm×0.25mm。利用這種點陣，打印機可把打印點在熱敏紙的任意位置上。這種技術已用于紙張打印機和標簽打印機上。
應用
熱敏打印技術最早使用在傳真機上，其基本原理是將打印機接收的數據轉換成點陣的信號控制熱敏單元的加熱，把熱敏紙上熱敏涂層加熱顯影。目前，熱敏打印機已在POS終端系統、銀行系統、醫療儀器等領域得到廣泛應用。
熱敏打印機只能使用專用的熱敏紙，熱敏紙上涂有一層遇熱就會產生化學反應而變色的涂層，類似于感光膠片，不過這層涂層是遇熱后會變色，利用熱敏涂層的這種特性，出現了熱敏打印技術。
關鍵
熱敏打印技術的關鍵在于加熱元件，熱敏打印機芯上有一排微小的半導體元件，這些元件排得很密，從200dpi到600dpi不等，這些元件在通過一定電流是會很快產生高溫，當熱敏紙得涂層遇到這些元件時，在極短的時間內溫度就會升高，熱敏紙上得涂層就會發生化學反應，現出顏色。
熱敏打印機接收到打印數據后，將打印數據轉換為位圖數據，然后按照位圖數據的點控制打印機芯上的發熱元件通過電流，這樣就把打印數據變成打印紙上的打印內容了。
熱敏紙
熱敏打印機只能使用專用的熱敏紙，熱敏紙上涂有一層遇熱就會產生化學反應而變色的涂層，類似于感光膠片，不過這層涂層是遇熱后會變色，利用熱敏涂層的這種特性，出現了熱敏打印技術。
熱敏紙是一種特殊的涂布加工紙，其外觀與普通白紙相似。熱敏紙表層光滑，是由普通紙張作為紙基，上面涂布一層熱敏發色層，都涂在普通紙張表面的一面，發色層是由膠粘劑、顯色劑、無色染料（或稱隱色染料）組成，沒有通過微膠囊予以隔開，化學反應處于“潛伏”狀態。當熱敏紙遇到發熱的打印頭時，打印頭所打印之處的顯色劑與無色染料即發生化學反應而變色，形成圖文。
熱敏紙被置于70℃以上環境時，熱敏涂層開始變色。其變色的原因還要從它的成份談起。熱敏紙涂層中的熱敏成份主要是兩種：一種是無色染料或稱隱色染料；另外一種是顯色劑。這類熱敏紙也被稱為雙組分化學型熱敏記錄紙。
常用作無色染料的主要是：三苯甲烷基苯酞體系的結晶紫內酯(CVL)、熒烷體系、無色苯酰亞甲基藍(BLMB)或螺吡喃體系等物質。常用作顯色劑的主要是：對位羥基苯甲酸及其酯類(PHBB、PHB)、水楊酸、2,4-二羥基苯甲酸或芳族砜等物質。
熱敏紙遇熱后無色染料與顯色劑發生化學反應產生顏色，于是使用熱敏紙在傳真機上接收信號打印或直接用熱敏打印機打印時，圖文就顯示出來了。由于用作無色染料的品種有許多種，所以顯現的字跡顏色就有不同，有藍色、紫紅色、黑色等。
分類
熱敏打印機根據其熱敏元件的排列方式可分為行式熱敏（Thermal Line Dot System）和列式熱敏（Thermal Serial Dot System）。列式熱敏屬于早期產品，目前主要應用在一些對打印速度要求不高的場合，國內已有作者在其產品中使用。行式熱敏屬20世紀90年代技術，其打印速度比列式熱敏快得多，目前最快速度已達到220mm/秒。要實現高速熱敏打印，除了選取高速熱敏打印頭外，還必須有相應的控制板與之配合。
優缺點
相對于針式打印機，熱敏打印速度快、噪音低，打印清晰，使用方便的優點。但熱敏打印機不能直接打印雙聯，打印出來的單據不能永久保存，如果用最好的熱敏紙，能保存十年。而針式打印可以打印雙聯，而且如果用好的色帶的話，打印單據可以保存很久，但針式打印機打印速度慢，噪音大，打印字跡粗糙，需要經常更換色帶。如果用戶需要打印發票，建議使用針式打印，其他打印其他單據時，建議使用熱敏打印。
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