MOZCを入れ直して試したところ、こちらでは異常なし。となるとやはりATOKの変換テーブルに問題有りと言うことなんだけど、どこにそれが有るのか分からない。
いろいろと探し回ったあげく、Xmodmapでキーコードテーブルを変換してやらないと駄目らしいことが判明。
さっそく~/.Xmodmapを作成して中に
keycode 17 = 8 parenleft kana_YU kana_yu
keycode 18 = 9 parenright kana_YO kana_yo
keycode 132 = backslash bar prolongedsound
を追加。これでめでたく「ゅ」「ょ」の入力ができるようになった。
あれこれ振り回されたけど、解決できてよかった。ようやく快適な環境の完成。