Bueno, empecemos por el DRY.

En python no es necesario crear getters ni setters, por lo que puedes omitir los métodos que empiezan con set_, es decir:

    ...
    class Directorio(Object):
        def __init__(self, directory, extension):
            self.extension = extension
            self.directory = directory

        def archivos(self):
            directory = self.directory  # obtienes el directorio desde el __init__
            extension = self.extension  # obtienes la extension desde el __init__
            os.chdir(directory)
            archivos = glob.glob(extension)
            return archivos  # retorna la lista creada


    # Luego creas la instancia
    directorio = 'D:/'
    extension = '*.txt'

    search_archivos = Directorio(directorio, extension)
    archivos = search_archivos.archivos()
    for archivo in archivos:
        print(archivo)
    ...

El resultado te muestra dos veces en la pantalla porque estabas llamando dos veces a `print()`

Para mostrar en JSON, debes agregar un import y el siguiente metodo a tu clase:

    ...
    def to_json(self):
        import json
        archivos = self.archivos()
        my_json = {}
        for archivo in archivos:
            _file = archivo.split('/')
            file = _file[len(_file) - 1]
            _file.pop()
            directory = '/'.join(_file)
            if directory in my_json:
                my_json[directory].append(file)
            else:
                my_json[directory] = [file]
        return json.dumps(my_json)
    ...