כאשר נייר תרמי נחשף לטמפרטורות מעל 70 מעלות, הציפוי התרמי שלו מתחיל לשנות את צבעו. כדי להבין מדוע זה קורה, יש להסתכל על ההרכב הכימי שלו.
הציפוי התרמי מורכב בעיקרו משני מרכיבים: צבע חסר צבע (המכונה גם צבע לאוקו) ומפתח צבע. סוג זה של נייר מכונה נייר רישום תרמי כימי דו--רכיבי.
צבעים חסרי צבע נפוצים כוללים חומרים כגון Crystal Violet Lactone (CVL) ממערכת ה-triphenylmethane phthalide, צבעים מבוססי פלואורן-, Benzoyl Leuco Methylene Blue (BLMB) ותרכובות מבוססות ספירופירן-.
חומרי הפיזור הנפוצים כוללים פוליוויניל אלכוהול (PVA) בדרגות L-3266, GL-05 ו-KL-03 (מיוצר על ידי Nippon Synthetic Chemical Industry).
התוספים הנפוצים עבור ציפוי עליון ובסיס כוללים Gohsefimer Z-200 ודרגות PVA T-350 ו-N-300.
מפתחי צבע נפוצים כוללים חומרים כגון p-hydroxybenzoic acid והאסטרים שלה (PHBB, PHB), חומצה סליצילית, 2,4-dihydroxybenzoic acid וסולפונים ארומטיים.
כאשר הנייר התרמי מחומם, מתרחשת תגובה כימית בין הצבע חסר הצבע לבין מפתח הצבע, המייצרת צבע; כתוצאה מכך, כאשר הנייר משמש במכשיר פקס לקליטת והדפסת אותות או במדפסת תרמית, מופיעים תמונות וטקסט. מכיוון שקיימים סוגים שונים של צבעים חסרי צבע זמינים, הצבע המודפס המתקבל עשוי להשתנות-ולייצר גוונים כגון כחול, מגנטה או שחור.
