Inkoustové tiskové hlavy přesně tryskají kapaliny a zvládají různé typy a viskozity inkoustů. Hlavními technologiemi jsou piezoelektrická (využívající materiál PZT) a termální inkoustový tisk (zahřívání inkoustu na páru). Existuje také kontinuální inkoustový tisk pro vysoké rychlosti a valvejet pro velké kapky. V tomto odvětví se zvyšuje výzkum a vývoj, což je dáno novými průmyslovými aplikacemi a aplikacemi pro 3D tisk.
Inkoustové tiskové hlavy jsou základem digitální revoluce i každé inkoustové tiskárny, proto je vždy užitečné pochopit, jak tato zařízení fungují. Účelem tiskové hlavy je jednoduše umístit malé kapky dané tekutiny podle potřeby na podklad. Může to být inkoust pro grafické aplikace nebo funkční kapalina, například nátěr, pro průmyslové použití, přičemž většina hlav je navržena tak, aby vyhovovala mnoha různým aplikacím. Klíčovou vlastností je přesnost umístění kapiček přesně tam, kde je potřeba, což se stává náročnějším při vyšších rychlostech tisku.
Tisková hlava musí být schopna zvládnout vlastnosti řady různých kapalin nebo inkoustů. Mnohé z nejběžnějších dnes používaných hlav jsou určeny k tisku s inkousty vytvrzovanými UV zářením, ale jiné kapaliny mohou být na bázi rozpouštědel, vody nebo oleje. Neustálý růst textilního tisku a jednoprůchodového komerčního tisku skutečně vedl ke zvýšené poptávce po tiskových hlavách, které si poradí s inkousty na vodní bázi. Tisková hlava a všechny související systémy řízení tekutin musí být tvrzené, aby odolaly jakýmkoli chemikáliím obsaženým v těchto tekutinách, jako jsou rozpouštědla, která by mohla narušit materiál hlavy, nebo voda, která by mohla způsobit zkrat vnitřních elektrických obvodů.
Výrobci OEM chtějí stále častěji zvyšovat funkčnost svých kapalin, s čímž musí výrobci hlavic držet krok. Na mnoha grafických trzích je zřejmý trend inkoustů s vyšším obsahem pigmentu, což by mělo vést ke snížení spotřeby inkoustu. Takové inkousty se obvykle vyznačují vyšší viskozitou, která ztěžuje jejich tryskání, i když existuje mnoho způsobů, jak to obejít, například zahřátím inkoustu, aby se snížila jeho viskozita. Většina tiskových hlav je však omezena na zpracování viskozity do 10 nebo 20 cP, ačkoli některé tiskové hlavy Xaar si poradí s tekutinami o viskozitě až 100 cP.
Některé tiskové hlavy mohou v hlavě recirkulovat inkoust, aby se zabránilo usazování částic inkoustu a eliminovalo se ucpávání trysek. To je užitečné u některých inkoustů, například bílého, který obsahuje velké částice, a také pro průmyslové použití, kde může být v atmosféře hodně prachu a nečistot. Recirkulace může také pomoci udržet teplotu inkoustu, protože cirkuluje kolem ohřívače.
Převážná většina velkoformátových tiskáren používá piezoelektrické tiskové hlavy. Ty se spoléhají na přirozený jev, kdy elektrický náboj může způsobit změnu tvaru některých materiálů. Většina těchto tiskových hlav je vybavena aktuátory vyrobenými z titaničitanu olovnatého neboli PZT, a to díky jeho velmi účinným piezoelektrickým vlastnostem při změně tvaru, které vytlačují inkoust z inkoustových komor přes trysky.
Tyto piezoelektrické tiskové hlavy lze dále rozdělit do dvou tříd. Asi nejběžnějším typem je piezoelektrický blok, který využívá blok piezoelektrického materiálu. Dobrým příkladem je monolitický blokový aktuátor vyvinutý společností Kyocera. Název Kyocera je odvozen od Kyoto Ceramics a společnost využila své odborné znalosti v oblasti keramiky k vytvoření hutného polykrystalického keramického aktuátoru s použitím tenkých piezoelektrických keramických substrátů. Výsledkem je velmi tenká deska piezoelektrického aktuátoru o délce 116 mm a šířce 34 mm a hloubce pouhých 0,04 mm, která se nachází nad inkoustovými komorami v hlavě. Přesným řízením napětí přiváděného na tento aktuátor prostřednictvím tvaru vlny a řídicí elektroniky je společnost Kyocera schopna jemně ovládat tvar tohoto aktuátoru tak, aby vystřeloval inkoust z každé z inkoustových komor. Na vlastních variantách hromadného piezoelektrického přístupu je založena i řada dalších tiskových hlav, například Ricoh MH5320 Gen6, Fujifilm Dimatix Starfire a většina tiskových hlav Xaar.
Alternativní piezoelektrickou metodou jsou mikroelektrické mechanické systémy neboli MEMs, které ke konstrukci aktuátoru využívají polovodičovou technologii. Teoreticky to umožňuje větší složitost a přesnost. Existují dva hlavní přístupy k přidávání PZT do aktuátorů, přičemž společnost Fujifilm Dimatix dává přednost naprašovanému PZT a společnost Ricoh a další používají Sol-Gel, ale v obou případech je výsledkem velmi tenká vrstva PZT. Křemík se vytváří po jednotlivých vrstvách a pomocí fotolitografie se v těchto vrstvách vytvářejí vzory, které slouží k vytvoření kanálků pro elektronické obvody a fluidní řízení. Typickými příklady jsou Fujifilm Dimatix Samba, Epson PrecisionCore a Ricoh TH5241.
Dalším běžným typem tiskové hlavy je termální inkoustový tisk (TIJ), kdy se inkoust zahřívá, dokud se nevytvoří bublina páry, která vytlačí kapičku z trysky. Tato technologie funguje pouze s inkousty na vodní bázi, jako je latexový nebo pryskyřičný inkoust, a používají ji především společnosti HP a Memjet v širokoformátových aplikacích. Společnost HP prodává termální tiskové hlavy i dalším výrobcům OEM, a to hlavně pro použití v kódovacích a značkovacích aplikacích a pro tisk některých grafických obalů. Termální hlavy mají obecně poměrně krátkou životnost a jsou považovány za spotřební materiál. Společnostem HP i Memjet se však v posledních letech podařilo prodloužit životnost svých termálních hlav. Společnost Canon rovněž disponuje technologií TIJ, ale soustředila se především na stolní tiskárny. Společnost Canon však nedávno vyvinula tiskové hlavy TIJ pro komerční produkční tisk a chystá se uvést na trh průmyslový tisk štítků s termálními tiskovými hlavami.
Pak je tu kontinuální inkoustový tisk neboli CIJ. Ten se netýká velkoformátového tisku, ale je široce používán pro kódování a značení. Je také základem tiskových hlav UltraStream společnosti Kodak, které se používají pro její vysokorychlostní komerční tiskový stroj Ultra 520 a také pro přidání digitálních schopností do kotoučových ofsetových strojů. Princip spočívá v tom, že kapky inkoustu jsou vystřelovány v nepřetržitém proudu, který umožňuje velmi vysokou rychlost tryskání. Většina kapek inkoustu je odkloněna a znovu použita, takže na podklad dopadají pouze ty kapky, které jsou skutečně potřeba.
Nakonec je třeba také zmínit, že na trhu s grafikou existují některá využití tiskových hlav ValveJet. Společnost Ricoh například na nedávné výstavě Fespa Global v Berlíně předvedla aplikaci personalizovaného tisku pneumatik, která využívala jednotlivé trysky valvejet pro každou barvu. Principy, na kterých je založen přístup valvejet, jsou poměrně jednoduché. Na jednom konci komory s kapalinou je otvor, který je uzavřen ventilem. Společnost Ricoh používá piezoelektrický aktuátor, který tento ventil otevírá a zavírá. Kapalina je přiváděna z tlakové nádrže, takže při otevření trysky je tlak vzduchu dostatečný, aby vytlačil kapku ven. Výhodou je, že může vystřikovat velké kapky inkoustu pro vysoké pokrytí, což umožňuje použití funkčnějších inkoustů s většími částicemi a s vysokou viskozitou nad 100cP.
Do budoucna roste zájem o využití inkoustového tisku pro průmyslové aplikace, včetně 3D tisku. To znamená větší tržní potenciál pro výrobce tiskových hlav, což ospravedlňuje další výzkum a vývoj, který v konečném důsledku povede k většímu výběru tiskových hlav, s nimiž budou moci OEM výrobci tiskáren pracovat.