热升华(Thermal Dye Sublimation)打印机的工作原理是将四种颜色(青色、品红色、黄色和黑色，简称CMYK)的固体颜料（称为色卷）设置在一个转鼓上，这个转鼓上面安装有数以万计的半导体加热元件，当这些加热元件的温度升高到一定程度时，就可以将固体颜料直接转化为气态（固态不经过液化就变成气态的过程称为升华，因此这种打印机被称为热升华打印机），然后将气体喷射到打印介质上。每个半导体加热元件都可以调节出256种温度，从而能够调节色彩的比例和浓淡程度，实现连续色调的真彩照片效果。

在几类热转换打印机中，热升华打印机的最新输出效果最好，但是它的缺点是对打印介质要求高，从而直接导致打印成本的提高。打印速度还是相当快的，以柯达605热升华照片打印机来说，出一张4R照片的速度只要10秒左右，比喷墨打印机快多了。

热升华技术是利用热能将颜料转印至打印介质上，每种颜色的浓淡由打印头的温度变化控制，最大可以有256级等级。因为颜料是通过升华过程气相施加到纸张上的，因此三种基色相互融合可以形成连续的色阶，比之喷墨打印的墨滴效果好很多。单就打印效果而言，彩色热升华打印机可说是数码相机的最佳拍档，因此，这种打印机又常被称作彩色数码照片打印机，特别适合打印时对人像精致细腻的皮肤质感的要求，也具有长久保存不易退色的特点。品红色、黄色、青色，这也就是我们日常所说的三原色，任何其它颜色都可以通过这三原色调和而成，热升华打印机就是通过三色的搭配实现多种色彩和色深的。不过热升华打印过程中，三种色彩不是同时打印的，而是每一次使用一种颜色，通过三次的打印组合成所需的色彩要求。也正是这个原因，打印介质在打印过程中，一共需要经过打印机3次，也使热升华打印机的打印过程比较慢，但很高的照片打印质量足以弥补这一缺憾。有些热升华打印机在三次上色之后，还有一个附膜过程。即在三层色彩上再使用色带上的特殊材料升华并附着于纸面，形成一层保护膜，该膜可以起到防氧化变色、防水、防指纹等作用。这一点是喷墨打印机所无法做到的。热升华打印机的色带是一次性使用的，色带一般和打印纸一同配套发售，每卷色带上黄、红、兰三种颜色为一组，每打印一幅照片，就卷过一组色带。所以尽管热升华打印机也可以以低分辨率打印，但打印成本并不能降低，只能稍微提高打印速度，建议总以最高分辨率打印。

顺便还要提醒一句：打印过后，打印的图像、文字会在用过的色带上留下潜影，如果打印的内容属于机密资料，建议保存好色带，并在用完后销毁。打印机分辨率又称为输出分辨率，是指在打印输出时横向和纵向两个方向上每英寸最多能够打印的点数，通常以“点/英寸”即dpi（dot per inch）表示。而所谓最高分辨率就是指打印机所能打印的最大分辨率，也就是所说的打印输出的极限分辨率。平时所说的打印机分辨率一般指打印机的最大分辨率，热升华打印机的分辨率一般均在300×300dpi左右。

打印分辨率是衡量打印机打印质量的重要指标，它决定了打印机打印图像时所能表现的精细程度，它的高低对输出质量有重要的影响，因此在一定程度上来说，打印分辨率也就决定了该打印机的输出质量。分辨率越高，其反映出来可显示的像素个数也就越多，可呈现出更多的信息和更好更清晰的图像。但因为热升华打印机的技术特点，虽然打印相同幅面图片时，分辨率低于喷墨打印机，但其打印所形成连续色阶的打印效果，却可以和高端喷墨照片打印机相媲美，图片色彩过渡平滑自然是其打印的主要特点。也正因为该特点，热升华打印机不适合打印文字、表格等。打印时间并非是热升华打印机特有的参数。激光、喷墨打印机的打印速度通常是指打印机每分钟打印输出的纸张页数，单位用PPM（Pages Per Minute）表示。

所有打印机厂商为用户所提供的激光或喷墨打印机产品，标识速度都以打印速度作为标准衡量单位。但热升华打印机因为采用的打印技术与激光或喷墨打印机不同，一般每分钟打印不到一张，所以热升华打印机打印速度以秒来表示，一般的热升华打印机打印速度在九十秒左右，首张时间稍长，因为需要预热加热的打印头。热升华打印机在列印时将红、黄、蓝三层色膜通过热处理依次汽化后压印在专用相纸上，因为加热器件的加热等级可以分为128级或256级，所以因加热升腾的汽化颜料浓度也不同，导致颜色也会对应的有128级或256级的连续色阶，这就是颜色等级的概念。三元色每色128级或256级，共可以生成209.7万色或1677 万色的连续色阶，1677万色这已经差不多是人眼能分辨的颜色深度的极限。热升华打印机多采用256级颜色等级。