Atramentové tlačové hlavy presne rozprašujú tekutiny, pričom zvládajú rôzne typy a viskozity atramentu. Hlavnými technológiami sú piezoelektrická (využívajúca materiál PZT) a tepelná atramentová tlač (zahrievanie atramentu na paru). Existuje aj kontinuálny inkjet pre vysoké rýchlosti a valvejet pre veľké kvapky. V tomto odvetví sa zvyšuje výskum a vývoj, ktorý je poháňaný novými priemyselnými a 3D tlačovými aplikáciami.
Atramentové tlačové hlavy sú základom digitálnej revolúcie, ako aj každej atramentovej tlačiarne, preto je vždy užitočné pochopiť, ako tieto zariadenia fungujú. Účelom tlačovej hlavy je jednoducho umiestniť malé kvapky danej tekutiny podľa potreby na podklad. Môže to byť atrament pre grafické aplikácie alebo funkčná kvapalina, napríklad náter, pre priemyselné použitie, pričom väčšina hláv je navrhnutá tak, aby vyhovovala mnohým rôznym aplikáciám. Kľúčovou vlastnosťou je presnosť umiestnenia kvapiek presne tam, kde je to potrebné, čo sa stáva náročnejším pri vyšších rýchlostiach tlače.
Tlačová hlava musí byť schopná zvládnuť vlastnosti rôznych kvapalín alebo atramentov. Mnohé z najbežnejších hláv, ktoré sa dnes používajú, sú navrhnuté na prevádzku UV-trvanlivých atramentov, ale iné kvapaliny môžu byť na báze rozpúšťadla, vody alebo oleja. Neustály rast tlače na textil a jednopriechodová komerčná tlač viedli k zvýšenému dopytu po tlačových hlavách, ktoré si poradia s farbami na báze vody. Hlava a všetky súvisiace systémy riadenia tekutín musia byť tvrdené, aby odolali akýmkoľvek chemikáliám, ktoré sú v týchto tekutinách, ako sú rozpúšťadlá, ktoré by mohli rozožrať materiál hlavy, alebo voda, ktorá by mohla spôsobiť skrat vnútorných elektrických obvodov.
Výrobcovia OEM chcú čoraz viac zvyšovať funkčnosť svojich kvapalín, s čím musia výrobcovia hláv držať krok. Na mnohých grafických trhoch je jasný trend smerujúci k atramentom s vyšším obsahom pigmentu, čo by malo viesť k nižšej spotrebe atramentu. Takéto atramenty sa spravidla dodávajú s vyššou viskozitou, ktorá sťažuje ich striekanie, hoci existuje mnoho spôsobov, ako to obísť, napríklad zahrievaním atramentu, aby sa znížila jeho viskozita. Väčšina tlačových hláv je však obmedzená na spracovanie viskozity do 10 alebo 20 cP, hoci niektoré tlačové hlavy Xaar zvládajú tekutiny s viskozitou až 100 cP.
Niektoré tlačové hlavy môžu v hlave recirkulovať atrament, aby sa zabránilo usadzovaniu častíc v atramente a aby sa odstránilo upchávanie trysiek. To je užitočné pri niektorých atramentoch, ako je napríklad biely, ktorý obsahuje veľké častice, ako aj pri priemyselnom použití, kde môže byť v atmosfére veľa prachu a nečistôt. Recirkulácia môže tiež pomôcť udržať teplotu atramentu, pretože cirkuluje okolo ohrievača.
Prevažná väčšina veľkoformátových tlačiarní používa piezoelektrické tlačové hlavy na požiadanie. Tie sa spoliehajú na prirodzený jav, keď elektrický náboj môže spôsobiť zmenu tvaru niektorých materiálov. Väčšina týchto tlačových hláv je vybavená aktuátormi vyrobenými z titaničitanu zirkónnatého olova (PZT), pretože piezoelektrické vlastnosti tohto materiálu sú veľmi účinné pri zmene tvaru, aby vytlačili atrament z atramentových komôr cez trysky.
Tieto piezoelektrické tlačové hlavy možno ďalej rozdeliť do dvoch tried. Asi najbežnejším typom je objemový piezoelektrický materiál, ktorý využíva blok piezoelektrického materiálu. Dobrým príkladom je monolitický blokový aktuátor vyvinutý spoločnosťou Kyocera. Názov Kyocera je odvodený od Kyoto Ceramics a spoločnosť využila svoje odborné znalosti v oblasti keramiky na vytvorenie hustého polykryštalického keramického aktuátora s použitím tenkých piezoelektrických keramických substrátov. Výsledkom je veľmi tenká doska piezoelektrického aktuátora s dĺžkou 116 mm a šírkou 34 mm a hĺbkou len 0,04 mm, ktorá sa nachádza nad atramentovými komorami v hlave. Presným riadením napätia privádzaného na tento aktuátor prostredníctvom tvaru vlny a riadiacej elektroniky dokáže spoločnosť Kyocera jemne ovládať tvar tohto aktuátora, aby sa atrament vytlačil z každej z atramentových komôr. Množstvo ďalších tlačových hláv je tiež založených na vlastných variantoch hromadného piezoelektrického prístupu vrátane tlačových hláv Ricoh MH5320 Gen6, Fujifilm Dimatix Starfire a väčšiny tlačových hláv Xaar.
Alternatívnou piezoelektrickou metódou sú mikroelektrické mechanické systémy alebo MEMs, ktoré na konštrukciu aktuátora využívajú polovodičovú technológiu. Teoreticky to umožňuje väčšiu komplexnosť a presnosť. Existujú dva hlavné prístupy pridávania PZT do aktuátorov, pričom spoločnosť Fujifilm Dimatix uprednostňuje naprašovaný PZT a spoločnosť Ricoh a iné spoločnosti používajú Sol-Gel, ale výsledkom oboch je veľmi tenká vrstva PZT. Kremík sa vytvára po jednotlivých vrstvách, pričom sa v týchto vrstvách pomocou fotolitografie vytvárajú vzory na vytvorenie kanálov pre elektronické obvody a riadenie tekutín. Typickými príkladmi sú Fujifilm Dimatix Samba, Epson PrecisionCore a Ricoh TH5241.
Ďalším bežným typom tlačovej hlavy je tepelná atramentová tryska alebo TIJ, pri ktorej sa atrament zahrieva, až kým sa nevytvorí bublina pary, ktorá vytlačí kvapku z trysky. Tento spôsob funguje len s atramentmi na báze vody, ako je latexový alebo živicový atrament, a používajú ho najmä spoločnosti HP a Memjet v širokouhlých aplikáciách. Spoločnosť HP predáva tepelné tlačové hlavy aj iným výrobcom OEM, najmä na použitie v aplikáciách kódovania a značenia, ako aj na tlač niektorých grafických obalov. Termálne hlavy majú vo všeobecnosti pomerne krátku životnosť a považujú sa za spotrebný materiál. Spoločnostiam HP aj Memjet sa však v posledných rokoch podarilo predĺžiť životnosť svojich termálnych hláv. Spoločnosť Canon má tiež technológiu TIJ, ale sústredila sa hlavne na stolové tlačiarne. Spoločnosť Canon však nedávno vyvinula tlačové hlavy TIJ pre komerčný produkčný tlačový stroj a chystá sa uviesť na trh priemyselný tlačový stroj na etikety s termálnymi tlačovými hlavami.
Potom je tu kontinuálny atramentový tlač alebo CIJ. Ten sa netýka veľkoformátovej tlače, ale je široko používaný na kódovanie a značenie. Je tiež základom tlačových hláv UltraStream spoločnosti Kodak, ktoré sa používajú pre jej vysokorýchlostný komerčný tlačový stroj Ultra 520, ako aj na pridanie digitálnych schopností do kotúčových ofsetových strojov. Princíp spočíva v tom, že kvapky atramentu sú vystreľované v kontinuálnom prúde, ktorý umožňuje veľmi vysokú rýchlosť striekania. Väčšina kvapiek atramentu sa odkloní a znovu použije, takže na podklad dopadnú len tie kvapky, ktoré sú skutočne potrebné.
Nakoniec je potrebné poznamenať, že na trhu s grafikou existujú niektoré možnosti využitia tlačových hláv ValveJet. Spoločnosť Ricoh napríklad na nedávnej výstave Fespa Global v Berlíne ukázala aplikáciu personalizovanej tlače pneumatík, ktorá využívala jednotlivé trysky valvejet pre každú farbu. Princípy, ktoré stoja za prístupom valvejet, sú pomerne jednoduché. Na jednom konci komory na kvapalinu je otvor, ktorý je uzavretý ventilom. Spoločnosť Ricoh používa piezoelektrický pohon na otváranie a zatváranie tohto ventilu. Kvapalina sa dodáva z tlakovej nádrže, takže po otvorení trysky je tlak vzduchu dostatočný na vytlačenie kvapky. Výhodou je, že môže vystrekovať veľké kvapky atramentu pre vysoké pokrytie, čo umožňuje použitie funkčnejších atramentov s väčšími časticami a s vysokou viskozitou nad 100 cP.
V budúcnosti rastie záujem o používanie atramentovej tlače na priemyselné aplikácie vrátane 3D tlače. To znamená väčší trhový potenciál pre výrobcov tlačových hláv, čo odôvodňuje väčší výskum a vývoj, ktorý v konečnom dôsledku povedie k väčšiemu výberu tlačových hláv, s ktorými budú môcť pracovať výrobcovia OEM tlačiarní.