熱升華(Thermal Dye Sublimation)打印機(jī)的工作原理是將四種顏色(黃色、品紅色、青藍(lán)色和黑色，簡(jiǎn)稱CMYK)的固體顏料色帶(Ribbon)通過(guò)安裝有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的半導(dǎo)體加熱元件的打印頭（printer[head]）加熱，當(dāng)這些加熱元件的溫度升高到一定程度時(shí)，就可以將固體顏料直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)(固態(tài)不經(jīng)過(guò)液化就變成氣態(tài)的過(guò)程稱為升華，因此這種打印機(jī)被稱為熱升華打印機(jī))，然后將氣體噴射到打印介質(zhì)上。證卡打印機(jī)（Cardprinter）正是利用這個(gè)原理工作的。

當(dāng)證卡打印機(jī)工作時(shí)，卡片和色帶同時(shí)通過(guò)一個(gè)輪子，在打印頭下均被加熱，利用打印頭上直徑小于40μm的單晶硅發(fā)熱點(diǎn)陣,打印頭上的發(fā)熱點(diǎn)陣通電，將涂在色帶上的干性固態(tài)油墨融化。加熱過(guò)程中，發(fā)生奇妙的轉(zhuǎn)化，在大約320度（華氏），熱力分開(kāi)聚合物分子，當(dāng)打印頭一過(guò)，溫度下降，油墨由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，油墨嵌入聚合物，聚合物分子聚合在一起（這就是為什么熱升華打印擦不掉的原因）。加熱器件的加熱等級(jí)有256個(gè)等級(jí)，所以因加熱升騰的汽化顏料濃度也不同，導(dǎo)致顏色也會(huì)對(duì)應(yīng)有256級(jí)的連續(xù)色階，這就是顏色等級(jí)的概念。三元色（黃Y，紅M，藍(lán)C）每256級(jí)，共可以生成1677 萬(wàn)色的連續(xù)色階（256×256×256=1677萬(wàn)），1677萬(wàn)色這已經(jīng)差不多是人眼能分辨的顏色深度的極限。熱升華打印機(jī)300dpi的精度幾乎相當(dāng)于噴墨打印機(jī)4800dpi的效果。黑（K）色塊，用于打印純黑色文本。還有一個(gè)覆膜過(guò)程。而將卡面覆膜之后，其整體的色彩感覺(jué)將會(huì)更加的明亮鮮艷，即在四層色彩上再使用色帶上的特殊材料升華并附著于卡面，形成一層保護(hù)膜，該膜可以起到防氧化變色、防水、防指紋等作用。

當(dāng)一種色彩印過(guò)后，自動(dòng)移到開(kāi)頭進(jìn)行下一種顏色，所以色帶有幾個(gè)色塊，卡片就要在打印機(jī)里來(lái)回走幾次。

根本的，由于色彩的轉(zhuǎn)印不是物理的墨滴，而是氣相的顏料，所形成的色階幾乎是連續(xù)的，色彩非常細(xì)膩，也看不到噴墨打印那樣的點(diǎn)。另外，由于熱升華顏料特殊的化學(xué)構(gòu)成，打印的照片顏色附著性好，防潮，色彩穩(wěn)定，歷經(jīng)數(shù)年之后仍會(huì)非常鮮艷。