气化指日可待。东海道本线大垣至关原这一区段之间，是一个总延长约6公里的连续长大坡道，最大坡度达到10‰，对重载货物列车而言这是一个十分困难的区段。即使是当时最新型的EF15型货运电力机车，其功率仍然不足以单机牵引1200吨货物列车通过该区段，甚至牵引电动机还会因过载而发生过热或烧损事故。因此，大垣至关原区段在电气化后反而成为东海道本线的瓶颈，虽然可以通过加挂补机来提高运输能力，但这种措施却削弱了铁路电气化的意义。
原型车.为此，日本国有铁道决定开发研制一种性能比EF15型电力机