出力されたhtmlのバイナリを見ると、1F 8B 08 00が
出力されたページの最後に来ていて、それが文字化けの原因になっていたようでした。
（Apacheのmod_deflate）
PHPを介さない、普通のhtmlとかだと圧縮がちゃんと出来ているのに
PHPから出力されたhtmlだけが、上記のような事になって未圧縮・文字化けになっているようです。（cssなどは圧縮している）
PHP側と何かぶつかっているのでしょうか？　zlibなどのextensionを全て無効にしても変わりませんでした。