自分はすべてAcrobatでやっちゃう派なので、
pdfからpng書き出し時にグレースケールに変換するよう設定して、
(pngなので、解像度もpHYsチャンクで保持してくれる)
その後pdfへの変換の設定のpngでグレースケール圧縮を「JPEG2000(劣化なし)」を選び
結合している俺は少数派なのがよく判ったよ…orz