> これを元ファイルと同じ線幅で出力する方法はないでしょうか。
> aiファイルに「分割・拡張」を施せば問題ないことは承知しているのですが、
> できることなら施さずにおきたいのです。

どのくらい太るのでしょうか。分割拡張して同じ線幅になるのであれば、それがいちばん手っ取り早いのでは？分割する前のファイルを残しておけばよいのですし。

あと試すとしたら、
・IllustratorのバージョンをCS2にしてみる
・Acrobatのバージョンを上げる
・InDesignからPSファイルをかき出してDistillerで変換してみる
・InDesignから直接かき出してみる
くらいだと思いますが、透明オブジェクトと重なっていたりすると、線をアウトライン化する書き出し設定を作らないとダメかもしれません。